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[摘 要] 各项工程建设在设计和施工之前必须严格按照基本建设程序要求及相应的规范进行岩土工程勘察，尤其是越来越多的且越来越高的高层建筑工程。岩土勘察成果的质量直接影响着建设项目的工程造价及工程安全，因此要保证高层建筑工程的安全，就必须客观、真实地勘察场地的地形、地貌、岩土性质、地层构造、地下水和不良地质现象等问题，并且还要进行合理的岩土工程分析评价。本文就高层建筑的岩土工程勘察中的相关问题进行了探讨。
[关键词] 高层建筑 岩土工程勘察 问题
工程地质占据除了建筑之外的大多数其它行业，而岩土工程则主要集中在建筑行业。作为一项为建筑工程设计、施工提供地质勘察成果及各项岩土工程参数的岩土工程勘察，是地基设计的基础，是工程建设中必不可少的重要环节。岩土工程勘察包括现场钻探、原状土取样、室内试验和现场原位测试等方面。其方法或技术手段，主要有工程地质测绘、勘探与取样、原位测试与室内试验及现场检验与监测。
一、岩土工程勘察的基本任务
岩土工程勘察的主要任务是如实地弄清楚拟建场区水文地质和工程地质条件，提供准确的关系到基础设计安全性、经济性和可行性的岩土工程特性指标和地基基础设计参数，并对建筑场地进行稳定性和适宜性评价，进而提出经济合理的岩土利用、整治、改造的建议和方案。具体分以下几个任务：
1)查明勘察范围内场地原始地貌、地形，岩土层的类型、成因、分布、深度、工程特性和变化规律，并对地基的稳定性和均匀性进行分析、评价；
2)查明建筑物范围内及周边场地一些特殊土的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，并提出相应防治措施的建议；
3)查明建筑物范围内及周边埋藏的孤石、河道、兆浜、墓穴、旧基础、防空洞等对工程不利的埋藏物及其分布范围；
4)查明地下水埋藏类型、情况、水位，水位变化幅度及规律、补给及排泄条件，并科学地评价地下水(土)对建筑材料的腐蚀性；
5)查明包括滑坡、岩溶、采空区、泥石流、地面沉降、活动断裂、危岩和崩塌、场地和地基的地震效应等影响建筑场地稳定性的不良地质作用，并提出相应防治措施的建议；
6)对于基坑工程，还应查明其周边环境，提供基坑设计所需的岩土参数，分析评价放坡开挖的可能性和基坑边坡稳定性，以及基坑开挖与降水对地基变形、周围建筑物和地下设施的影响。
二、高层建筑岩土勘察工作内容
高层建筑的岩土工程勘察工作量大、内容繁杂，具体要求表现为钻孔深度大、平面布置要合理；土工试验安排应保证参数符合实际要求。具体勘察工作内容如下：
1）钻孔间距：高层建筑间距比一般建筑的要小，且比安全等级高的更要小。实际上钻孔间距应主要取决于场地的复杂程度，即场地是否存在暗沟、塘、浜等异常带，保证钻探所揭露地层能准确反映水平和垂商方向土质情况及地下水存赋形态等等，而不是建筑物安全等级决定孔距。当然布孔位置也要考虑到拟建建筑物的条件，如在主体建筑角上、荷载和建筑体形变异较大处应有勘探点进行控制。另外对于不同地貌交界处也应加密勘探点。
2）钻孔深度：勘察规范规定，当采用箱基或筏基时，控制性勘探孔深度应大于压缩层下限；一般性孔应能控制主要受力层；当采用桩或墩基时，控制孔深度应达压缩层计算深度或在桩尖下取基础底面宽度的1.0倍～1.5倍，一般性孔深度宜深入持力层3 m～5 m。根据以上规定经过分析，勘探深度实际上由基础埋深、预计桩长及压缩层深度这三方面因素决定。对基础埋深设计人员大都可以提供，或者无特殊要求时可根据建筑物高度预估，可视为已知值；对预计桩长，当然只对采用桩基时而言，可根据荷载大小、区域地质资料，参照附近建筑经验，通过预估桩的类型、分布方式，初步选定桩长。应力控制法比较直观、可靠、实用。即自基底或桩端平面算起，算至附加压力等于土层自重压力的10％～15％，荷载较小、土层较硬、无相邻荷载影响时，可取较大值，荷载较大、土层较软、且有相邻荷载影响时，可取较小值。计算时应注意考虑地下水的影响，如地下水浮力对附加压力的消减，水位以下土层应采用有效重度计算土层的自重应力；还应注意计算桩端平面以下压缩土层厚度应与具体的布桩方式相结合；应采用复合地基时应考虑加固以后土体对应力扩散的影响；宜按建筑平面中心位置处的应力确定。另外大量计算表明，对筏基或箱基而言压缩层厚度一般不会超过2倍的基础宽度。另外，当场地或场地附近没有可信资料时，至少要有一个钻孔满足地震场地划分对覆盖层勘察的要求。
3）压缩试验试样加荷
按分层总和法计算地基沉降量时，要用到各土层的压缩模量，这一模量值应是一单元土层所受有效自重压力至有效自重压力与附加压力之和这一压力段的值。土工试验规程规定试验时，试样最后一级压力应比土层的计算压力大于100KPa～200kPa。这一压力的取值也应通过应力计算实现，如果计算压缩层深度时采用的是应力控制法，此时则可参照其计算过程使用。
三、高层建筑岩土工程评价
高层建筑岩土工程评价要准确、详尽；岩土治理方案应科学、安全、实用、经济。具体内容如下：
1）基坑支护及施工降水
针对基坑开挖及支护，宜根据开挖深度及预估的场地岩土工程条件，在开挖边界外至开挖深度的1倍～2倍范围内布置勘探点，土质条件好可取小值，反之可取大值。勘探点布置可兼顾考虑，且孔深不必大。针对施工降水，首先应掌握场区所在地段区域性水文地质背景资料，必要时应进行水文地质勘察。通过必要的测试手段提供相应的设计参数，诸如，根据土层结构及岩土性质，提出土的有效应力强度参数或不排水抗剪强度参数；查明开挖范围和邻近场地地下水分布特征和渗流特征，提供相应的参数，并分析施工过程中水位变化对支撑系统和邻近建筑物与设施的影响，推荐计算模型、甚至支护方案及施工降水、隔水措施。
2）地基的液化势及湿陷性评价
采用桩基时液化势评价深度应加大，每一土层的液化势要评价，不论是否满足由基础埋深、水位埋深等控制的初判条件，为提供桩侧阻力做准备。
3）桩侧壁摩阻力
相关规范规定：对液化土层极限侧阻力标准值宜折减；对自重湿陷性黄土场地上单桩承载力的确定，应考虑湿陷土层范围内桩侧的负摩擦力。以上二者应酌情提供，并应注意同时提供相应段土层的正常侧摩阻值——非液化、非湿陷状态时的值，以便为工程试桩提供必要数据。
4）地基基础方案建议
虽然目前最终的地基基础设计方案由结构工程师决定，但是除了勘察报告中一些数值标识外，岩土工程师基于一些认识经验及感知，从岩土工程角度提出的建议还是有独到之处的，因此也是必要的；同时由于结构工程师有其设计习惯，加之，每种方案都有其施工难易、环境影响等诸多方面的优缺点，虽然最经济合理的只有一个，但还是多建议几个方案为宜。
四、结语
岩土工程地质条件是隐蔽、复杂和可变的，这种可变性既来自天然条件变化的影响、也来自人类活动的影响。可变的岩土特性和复杂的工程建设相互作用，可能引起各种后果。而设计与施工单位主要着眼于基础和上部结构的设计与施工，勘察单位则着重于了解和反映岩体和土体现有的特性，这就是多年来地基处理和基础工程浪费大而有时还难免出事故的根本原因。所以，每一项岩土工程任务，均带有相当程度的研究性质，搞得好可以给设计提供可靠依据、确保工程质量、缩短工期、节约建设资金，搞不好也可能浪费大量资金，甚至还可能导致工程事故，造成生命财产严重损失和生态环境的破坏。因此，高层建筑的岩土工程勘察必须对勘察工作的各个环节及其重点、特点胸有成竹，才能使工作安排有的放矢，工作过程有条不紊，勘察成果也才能科学、高效、翔实。
[关键词] 高层建筑 岩土工程勘察 问题
工程地质占据除了建筑之外的大多数其它行业，而岩土工程则主要集中在建筑行业。作为一项为建筑工程设计、施工提供地质勘察成果及各项岩土工程参数的岩土工程勘察，是地基设计的基础，是工程建设中必不可少的重要环节。岩土工程勘察包括现场钻探、原状土取样、室内试验和现场原位测试等方面。其方法或技术手段，主要有工程地质测绘、勘探与取样、原位测试与室内试验及现场检验与监测。
一、岩土工程勘察的基本任务
岩土工程勘察的主要任务是如实地弄清楚拟建场区水文地质和工程地质条件，提供准确的关系到基础设计安全性、经济性和可行性的岩土工程特性指标和地基基础设计参数，并对建筑场地进行稳定性和适宜性评价，进而提出经济合理的岩土利用、整治、改造的建议和方案。具体分以下几个任务：
1)查明勘察范围内场地原始地貌、地形，岩土层的类型、成因、分布、深度、工程特性和变化规律，并对地基的稳定性和均匀性进行分析、评价；
2)查明建筑物范围内及周边场地一些特殊土的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，并提出相应防治措施的建议；
3)查明建筑物范围内及周边埋藏的孤石、河道、兆浜、墓穴、旧基础、防空洞等对工程不利的埋藏物及其分布范围；
4)查明地下水埋藏类型、情况、水位，水位变化幅度及规律、补给及排泄条件，并科学地评价地下水(土)对建筑材料的腐蚀性；
5)查明包括滑坡、岩溶、采空区、泥石流、地面沉降、活动断裂、危岩和崩塌、场地和地基的地震效应等影响建筑场地稳定性的不良地质作用，并提出相应防治措施的建议；
6)对于基坑工程，还应查明其周边环境，提供基坑设计所需的岩土参数，分析评价放坡开挖的可能性和基坑边坡稳定性，以及基坑开挖与降水对地基变形、周围建筑物和地下设施的影响。
二、高层建筑岩土勘察工作内容
高层建筑的岩土工程勘察工作量大、内容繁杂，具体要求表现为钻孔深度大、平面布置要合理；土工试验安排应保证参数符合实际要求。具体勘察工作内容如下：
1）钻孔间距：高层建筑间距比一般建筑的要小，且比安全等级高的更要小。实际上钻孔间距应主要取决于场地的复杂程度，即场地是否存在暗沟、塘、浜等异常带，保证钻探所揭露地层能准确反映水平和垂商方向土质情况及地下水存赋形态等等，而不是建筑物安全等级决定孔距。当然布孔位置也要考虑到拟建建筑物的条件，如在主体建筑角上、荷载和建筑体形变异较大处应有勘探点进行控制。另外对于不同地貌交界处也应加密勘探点。
2）钻孔深度：勘察规范规定，当采用箱基或筏基时，控制性勘探孔深度应大于压缩层下限；一般性孔应能控制主要受力层；当采用桩或墩基时，控制孔深度应达压缩层计算深度或在桩尖下取基础底面宽度的1.0倍～1.5倍，一般性孔深度宜深入持力层3 m～5 m。根据以上规定经过分析，勘探深度实际上由基础埋深、预计桩长及压缩层深度这三方面因素决定。对基础埋深设计人员大都可以提供，或者无特殊要求时可根据建筑物高度预估，可视为已知值；对预计桩长，当然只对采用桩基时而言，可根据荷载大小、区域地质资料，参照附近建筑经验，通过预估桩的类型、分布方式，初步选定桩长。应力控制法比较直观、可靠、实用。即自基底或桩端平面算起，算至附加压力等于土层自重压力的10％～15％，荷载较小、土层较硬、无相邻荷载影响时，可取较大值，荷载较大、土层较软、且有相邻荷载影响时，可取较小值。计算时应注意考虑地下水的影响，如地下水浮力对附加压力的消减，水位以下土层应采用有效重度计算土层的自重应力；还应注意计算桩端平面以下压缩土层厚度应与具体的布桩方式相结合；应采用复合地基时应考虑加固以后土体对应力扩散的影响；宜按建筑平面中心位置处的应力确定。另外大量计算表明，对筏基或箱基而言压缩层厚度一般不会超过2倍的基础宽度。另外，当场地或场地附近没有可信资料时，至少要有一个钻孔满足地震场地划分对覆盖层勘察的要求。
3）压缩试验试样加荷
按分层总和法计算地基沉降量时，要用到各土层的压缩模量，这一模量值应是一单元土层所受有效自重压力至有效自重压力与附加压力之和这一压力段的值。土工试验规程规定试验时，试样最后一级压力应比土层的计算压力大于100KPa～200kPa。这一压力的取值也应通过应力计算实现，如果计算压缩层深度时采用的是应力控制法，此时则可参照其计算过程使用。
三、高层建筑岩土工程评价
高层建筑岩土工程评价要准确、详尽；岩土治理方案应科学、安全、实用、经济。具体内容如下：
1）基坑支护及施工降水
针对基坑开挖及支护，宜根据开挖深度及预估的场地岩土工程条件，在开挖边界外至开挖深度的1倍～2倍范围内布置勘探点，土质条件好可取小值，反之可取大值。勘探点布置可兼顾考虑，且孔深不必大。针对施工降水，首先应掌握场区所在地段区域性水文地质背景资料，必要时应进行水文地质勘察。通过必要的测试手段提供相应的设计参数，诸如，根据土层结构及岩土性质，提出土的有效应力强度参数或不排水抗剪强度参数；查明开挖范围和邻近场地地下水分布特征和渗流特征，提供相应的参数，并分析施工过程中水位变化对支撑系统和邻近建筑物与设施的影响，推荐计算模型、甚至支护方案及施工降水、隔水措施。
2）地基的液化势及湿陷性评价
采用桩基时液化势评价深度应加大，每一土层的液化势要评价，不论是否满足由基础埋深、水位埋深等控制的初判条件，为提供桩侧阻力做准备。
3）桩侧壁摩阻力
相关规范规定：对液化土层极限侧阻力标准值宜折减；对自重湿陷性黄土场地上单桩承载力的确定，应考虑湿陷土层范围内桩侧的负摩擦力。以上二者应酌情提供，并应注意同时提供相应段土层的正常侧摩阻值——非液化、非湿陷状态时的值，以便为工程试桩提供必要数据。
4）地基基础方案建议
虽然目前最终的地基基础设计方案由结构工程师决定，但是除了勘察报告中一些数值标识外，岩土工程师基于一些认识经验及感知，从岩土工程角度提出的建议还是有独到之处的，因此也是必要的；同时由于结构工程师有其设计习惯，加之，每种方案都有其施工难易、环境影响等诸多方面的优缺点，虽然最经济合理的只有一个，但还是多建议几个方案为宜。
四、结语
岩土工程地质条件是隐蔽、复杂和可变的，这种可变性既来自天然条件变化的影响、也来自人类活动的影响。可变的岩土特性和复杂的工程建设相互作用，可能引起各种后果。而设计与施工单位主要着眼于基础和上部结构的设计与施工，勘察单位则着重于了解和反映岩体和土体现有的特性，这就是多年来地基处理和基础工程浪费大而有时还难免出事故的根本原因。所以，每一项岩土工程任务，均带有相当程度的研究性质，搞得好可以给设计提供可靠依据、确保工程质量、缩短工期、节约建设资金，搞不好也可能浪费大量资金，甚至还可能导致工程事故，造成生命财产严重损失和生态环境的破坏。因此，高层建筑的岩土工程勘察必须对勘察工作的各个环节及其重点、特点胸有成竹，才能使工作安排有的放矢，工作过程有条不紊，勘察成果也才能科学、高效、翔实。