高层建筑岩土工程勘察分析及地基处理技术

摘要：随着城市化进程的加速，高层建筑在城市建设中愈发普遍。岩土工程勘察作为高层建筑建设的前期关键环节，为地基处理技术的选择提供重要依据。本文深入分析高层建筑岩土工程勘察的要点与方法，并详细阐述各类地基处理技术，旨在为保障高层建筑的稳定性与安全性提供技术支持。

关键词：高层建筑；岩土工程勘察；地基处理技术

一、引言

在当今城市发展中，土地资源日益紧张，高层建筑凭借其能有效利用空间的优势，成为城市建设的主要趋势。然而，高层建筑对地基的承载能力和稳定性要求极高。岩土工程勘察作为高层建筑建设的首要步骤，其精准度直接关系到后续地基处理方案的合理性以及建筑整体的安全性。通过科学的勘察手段获取准确的岩土信息，进而选择合适的地基处理技术，对于高层建筑的成功建设至关重要。

二、高层建筑岩土工程勘察要点

2.1 勘察前期准备

在开展岩土工程勘察前，需收集大量相关资料。首先是建筑场地的地形地貌资料，包括地形图、地貌特征描述等，这有助于初步了解场地的起伏状况以及可能存在的特殊地貌，如冲沟、陡坎等，这些因素可能影响地基的稳定性和施工难度。其次，收集区域地质资料，涵盖地层分布、地质构造、岩土类型等信息，能为勘察工作提供宏观地质背景。例如，若场地位于断层附近，勘察时需重点关注断层对地基稳定性的影响。同时，还需了解建筑规划设计要求，明确建筑物的类型、规模、荷载分布等，以便确定勘察的重点和深度。例如，对于超高层建筑，因其荷载巨大，对地基承载能力要求极高，勘察深度和精度都要相应提高。

2.2 勘察方法选择

2.2.1 钻探

钻探是岩土工程勘察中获取岩土样本的主要方法。通过钻探设备在预定位置钻孔，取出不同深度的岩土芯样。在高层建筑勘察中，钻孔深度需根据建筑规模和场地地质条件确定。一般来说，对于普通高层建筑，钻孔深度可能达到 20 - 30 米，以穿透主要受力地层，了解其岩土性质。在钻探过程中，要详细记录钻孔的位置、深度、钻进过程中的异常情况等。例如，遇到坚硬岩石层时，钻进速度会明显减慢，需记录此信息以判断岩石的强度和完整性。同时，对取出的岩土芯样进行仔细观察和描述，包括岩土的颜色、结构、构造、颗粒组成等特征，这些信息对于判断岩土类型和工程性质至关重要。

2.2.2 原位测试

原位测试是在岩土体天然状态下进行的测试，能更真实地反映岩土的工程特性。常见的原位测试方法有标准贯入试验、静力触探试验等。标准贯入试验通过将一定规格的贯入器打入土中，记录贯入一定深度所需的锤击数，以此评估土的密实度和强度。例如，在砂土场地，标准贯入锤击数可用于判断砂土的相对密度和液化可能性。静力触探试验则是利用压力装置将探头匀速压入土中，通过测量探头所受阻力，获取土的力学性质参数，如比贯入阻力、锥尖阻力等，该方法能连续、快速地获取地层信息，对于划分土层界限和评价地基土的承载能力具有重要作用。

2.2.3 地球物理勘探

地球物理勘探利用岩土体的物理性质差异，通过物理方法探测地下地质结构和岩土特性。在高层建筑勘察中，常用的地球物理方法有电阻率法、地质雷达法等。电阻率法通过测量地下不同岩土体的电阻率差异，来推断地层分布和地质构造。例如，在寻找地下水位或探测岩溶洞穴时，电阻率法能发挥重要作用。地质雷达法则是利用高频电磁波在地下介质中的传播特性，对地下目标体进行探测。它可以清晰地显示地下岩土体的分层情况以及可能存在的空洞、裂缝等缺陷，为地基处理提供重要参考。

2.3 岩土参数分析与评价

在获取到岩土样本以及相应的测试数据之后，便需要针对岩土参数展开分析与评价方面的工作。一开始，要对岩土的物理性质参数实施统计分析的操作，像密度、含水量、孔隙比等等这些参数，都能够反映出岩土的基本物理状态情况。就比如说，借助对大量土样含水量展开的统计分析活动，能够知晓场地内土呈现出的干湿状况以及其具体的分布规律特点。接下来，还得对岩土的力学性质参数加以评估，比如抗剪强度、压缩模量等等这些参数。抗剪强度可是确定地基稳定性的一个关键参数，通过把室内试验所取得的结果和原位测试得到的结果综合起来进行分析，进而确定不同土层的抗剪强度指标。而压缩模量，则是被用于评价地基土的压缩性的，对于预测建筑物将会出现的沉降变形情况而言，有着十分重要的意义价值。在整个分析的过程当中，务必要充分考虑到岩土参数所具有的变异性特点，运用合理恰当的统计方法来确定其代表值，以便能够为地基设计工作提供可靠的依据基础。

三、高层建筑地基处理技术

3.1 换填垫层法

换填垫层法具体操作是这样的，要把基础底面之下一定范围内的软弱土层给挖除掉，接着再往里面回填那些强度相对比较高、压缩性没那么高且透水性很不错的材料，像砂、碎石、灰土之类的材料，并且得一层一层地进行夯实处理。这种方法是适用于浅层地基去做处理工作的，通常来讲，其处理的深度大概是在3米范围之内。就比如说在某些建筑场地当中，地表存在着厚度比较可观的软弱填土或者是淤泥质土的情况，此时运用换填垫层法便能够在很大程度上有效提升地基的承载能力，同时还能减少地基出现沉降的状况。在具体施工的整个过程里，务必要严格把控好回填材料的质量情况以及夯实的质量水平。回填材料必须得符合相关的设计要求才行，像粒径、级配等各项参数都要能够满足规范所规定的标准。夯实的时候可以采用机械来进行夯实操作，也可以通过人工的方式来夯实，通过对夯实的遍数以及压实系数加以控制，以此来保证垫层的密实度能够达到设计所制定的标准要求。

3.2 强夯法

强夯法乃是借助重锤从高处自由下落这一方式，针对地基土施加极为强大的冲击能量，促使土体在瞬间出现压缩、加密以及液化等状况，进而提升地基土的强度与承载能力，同时使其压缩性得以降低。强夯法能够用于处理像碎石土、砂土、粉土、粘性土等多种不同类型的地基土，特别是针对饱和度相对偏低的粗粒土，其处理效果颇为显著。在明确强夯施工参数之时，务必要依据地基土的自身性质、处理深度等各类因素来开展现场试验。比如，可以通过对重锤的重量、落距以及夯击遍数加以调整，以此寻找到最为适宜的施工参数组合形式。通常而言，要是遇到相对较厚的砂土层，或许就有必要采用重量更大的重锤以及更长的落距，并且增加夯击的遍数，如此方可实现预期的加固成效。强夯法在施工方面具备较高的效率，其成本也相对而言不算高，不过在施工的进程当中会产生颇为强烈的振动以及较大的噪声，这对周边的环境会产生一定程度的影响，所以在城市中心区域运用该方法的时候，必须要采取与之相对应的防护举措。

3.3 桩基础法

3.3.1 预制桩

预制桩一般是在工厂里面或者施工现场提前制作完成的，之后会运用锤击、静压之类的办法把它沉入到地基土当中去。预制桩自身有着质量相对稳定、强度颇高、施工速度较为快捷等一系列优点。常见的预制桩包含钢筋混凝土预制桩以及钢桩这两种。其中，钢筋混凝土预制桩依照其截面形状还能够进一步细分成方桩与管桩两类。在对预制桩进行选择的时候，务必要把建筑场地的地质状况、建筑物所承载的荷载大小等诸多因素都考虑进来。就好比说，在那种土层比较坚硬的地方，可以挑选强度相对更高一些的预应力混凝土管桩；要是在对噪音以及振动有着较为严格限制的区域，那么采用通过静压法来施工的预制桩就比较合适。在预制桩施工的整个过程当中，必须得严格把控好桩的垂直度以及入土深度，以此来保证桩身的质量达到要求。要通过对桩身完整性的检测以及对其承载力的检测，去查验预制桩是不是能够符合设计方面提出的各项要求。

3.3.2 灌注桩

灌注桩乃是在施工现场所确定的桩位之上，首先完成成孔这一工序，接着要在已形成的孔内放置钢筋笼，并且灌注混凝土，如此这般灌注桩便制作完成了。灌注桩具备的优点在于它能够很好地适应各式各样的地质条件，其桩径以及桩长均可以依照设计方面所提出的要求，较为灵活地做出相应调整。在常见的灌注桩类型当中，有钻孔灌注桩、冲孔灌注桩以及挖孔灌注桩这几种。就钻孔灌注桩来讲，适用于各类土层以及软岩地层，在施工的时候是借助钻孔设备来达成成孔的目的，之后还需要进行清孔操作，接着下放钢筋笼，最后灌注混凝土。而冲孔灌注桩呢，它是适用于相对来说比较硬的岩石地层的，是通过冲击钻进行冲孔从而完成成孔操作的。至于挖孔灌注桩，一般是适用于地下水位处于较低水平、土质状况比较好的场地，是由人工来进行挖孔的，在施工的整个过程当中，务必要留意做好对孔壁的支护工作以及相关的安全防护方面的措施。

3.4 复合地基法

复合地基法是在地基里头设置像桩体这样的增强体，让它和桩间土一同担负起上部荷载，进而形成复合地基。常见的复合地基包含水泥土搅拌桩复合地基以及CFG桩复合地基等等。水泥土搅拌桩复合地基是借助深层搅拌机械把水泥等固化剂与地基土强行搅拌在一块儿，促使软土变硬结成具备一定强度的桩体，再和桩间土共同组合成复合地基。这种方法适合用来处理淤泥、淤泥质土、粉土之类的软土地基。CFG桩复合地基呢，是由水泥、粉煤灰、碎石等材料加上水拌合而形成的有着高粘结强度的桩，它和桩间土以及褥垫层一起构成复合地基。CFG桩复合地基适用于处理粘性土、粉土、砂土等多种不同的地基土，有着承载力提高幅度较为可观、变形较小等长处。在对复合地基进行设计的时候，得合理确定增强体的类型、间距、长度等各项参数，这样才能充分发挥桩体和桩间土的协同作用，达到高层建筑对地基承载能力以及变形方面的相关要求。

结论

高层建筑岩土工程勘察是保障建筑安全的重要前提，通过充分的前期准备、合理选择勘察方法以及准确的岩土参数分析与评价，能够为地基处理提供可靠依据。而地基处理技术的选择则需根据岩土勘察结果，综合考虑建筑场地的地质条件、建筑物的类型和荷载要求等因素。换填垫层法、强夯法、桩基础法和复合地基法等各有其特点和适用范围。在实际工程中，应通过技术经济比较，选择最适宜的地基处理方案，必要时可采用多种地基处理技术相结合的方式，以确保高层建筑地基的稳定性和承载能力，为高层建筑的顺利建设和长期安全使用奠定坚实基础。

参考文献：

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