李志富
摘 要根据最新的《高层建筑岩土工程勘察标准》,针对实际工作中的高层建筑岩土勘察报告中发现的常见问题予以总结,从勘察等级基本参数、钻孔数量间距、勘察报告内容的全面性、地基评价等方面进行了分析,可供岩土勘察人员参考,以期提高勘察报告的水平和质量。
关键词高层建筑;岩土勘察报告;常见问题
0 前言
随着城市化进程和城市基础设施建设的加快,高层建筑的发展日益迅速,如何保证超大荷载作用下的基础工程的安全是结构设计的首要问题。最新版的《高层建筑岩土工程勘察标准》(JGJ72-2017,备案号J366-2017)[1]已于2018年2月1日起执行,高层建筑岩土工程勘察报告应根据该版本标准进行拟定,但笔者在审核众多勘察报告的过程发现执行规范存在的问题比较普遍且共性,现予以总结分析,供勘察设计人员参考。
1 岩土勘察基本参数问题
1.1 勘察等级问题
根据《规范》第3.0.2条,高层建筑的岩土勘察等级,应根据建筑规模、特征、地基复杂程度、后果严重性分为特级、甲级、乙级3个等级[1],其中符合下列条件之一(见表1)的为特级,常见的问题主要是有勘察人员认为其建筑高度没有超限划为甲级,忽略了其中的第3点:周边环境特别复杂和含有对变形要求特殊的基坑工程的高层建筑。那么对于周边环境“特别复杂”的把握是一项难度的较大的工作,岩土种类的多少、特殊土分布问题、抗震危险地段的分布、地形地貌复杂程度、地下水和岩溶裂隙水等水文地质条件等都需要综合性的衡量,所以不是单纯只看建筑高度决定勘察等级。
1.2 勘察点数量的间距
对于复杂程度不同的地基勘察中,报告中的间距未达到规范的要求,如中等复杂程度的要求是15m~30m,对于多栋塔楼聚集的建筑群,没有以单栋塔楼为详细报告勘察点的设置依据,而以场地勘察点数量为准,造成间距超过相应规定。桩基勘察点间距常取12~24m,但相邻勘察点揭示桩端持力层层面坡度大于10%时,宜加密勘察點[1]。当基础宽度大于30m时,摩擦型桩基宜在中心点布置勘察点。
2 勘察报告内容遗漏问题
2.1 抗浮设计水位的提供问题
工程结构地下需要抗浮设计,但有些报告未提供防水和抗浮设计水位,或数据不准确,给结构设计依据和工程造价带来影响。
2.2 抗震设计参数
根据《抗震规范》第5.1.2条的规定,特别不规则的建筑、甲类建筑和表2中的建筑应采用时程分析法进行抗震验算[2]。《勘察规范》第5.7.3条和第5.7.4条指出,若工程需要进行时程分析,应根据设计需要提供场地参数之一——剪切波速,只有10层和高度30m以下的丙类和丁类建筑没有实测值时,可根据土的名称和性状进行估值[2]。
《勘察规范》[3]第5.7.2条中指出,对于设防烈度等于或大于6度的地区,应进行场地与地基的地震效应评价,否则无法进行结构抗震分析与设计[5-7]。建议向建设方说明情况,要求勘察单位在报告中按规范[1-3]的规定提出场地类别、场地地震液化判别(如液化土层分布情况、各个钻孔的液化指数IlE、液化级别)等抗震设计参数[7]。若烈度大于等于7度且软土分布较厚,报告中宜攀比软土震陷的可能性和震陷量估算值。
2.3 桩基参数问题
对采用桩基的工程,勘察报告中未提供桩侧阻力和桩端阻力值,缺少这些参数,以致无法进行桩基评价、确定桩的长度、桩的直径、单桩承载力,结构设计无法进行布桩、承台设计及变形验算等。对于桩基的可靠性设计,工程施工前还应满足规范中对于等级为甲级、乙级的建筑物的单桩竖向承载力取值应根据静载试验确定。
有些报告中提供的钻孔数量或钻孔深度没有满足《标准》[1]第4.4.4条规定,对场地的均匀程度和异常情况没有深入了解,也不能满足地基变形验算的需求;当持力层下存在软弱层时,报告中没有提供下卧层的承载力特征值,这些数据都应一一予以补充。
3 地基评价未见量化参数
规范规定,工程地质勘察过程中应查明影响场地稳定性的不良地质作用,并对影响程度作出相应的评价[1]。对于天然地基的分析评价中有“评价地基均匀性”,这一点在很多报告中常被忽略或只是笼统地下个结论,而没有量化分析过程。规范中指出,符合下列条件之一的判定为不均匀地基:(1)跨越不同地貌单元或工程地质单元的地基持力层,其工程特性差异明显。
(2)地基持力层虽属于统一地貌单元,但有以下2点之一的为不均匀地基:①中-高压缩性地基,持力层底面或相邻基底高程的坡度大于10%;②中-高压缩性地基,持力层及其下卧层在基础宽度方向上的厚度差值大于0.05b(b为基础宽度)。
(3)当量模量的比值超过规范第8.2.3条的限值时,得到不同的不均匀系数K值。据此来量化判定不均匀程度。
具体可以一个简单的案例进行分析:某方形基础4m×4m,埋深为d=2.5m,地下水位为10m。经计算基础底面平均压力为125kPa,现场有4个钻孔,土层从地面向下分布依次为填土(1.2m厚)、粉质黏土夹黏质粉土(1.5m~4.0m)、细砂夹粉砂(1m~3m)、卵石夹圆砾(10m厚)。以钻孔1进行说明(见表3),结果如下:
4 结论
高层建筑的竖向荷载和水平荷载都很大,基础埋深大,基础变形起着决定性的控制作用,故在勘察方案和地基分析评价时应充分考虑这些特点。实践证明,只有充分了解建设要求和场地特点时才能使勘察工作更具有针对性。对于岩土工程勘察中存在的问题应该进行认真分析,能避免的问题应该尽量避免,本文对于勘察报告中发现的常见问题予以简单的总结和分析,以供勘察设计人员参考和商榷。
参考文献
[1]机械工业勘察设计研究院有限公司.《高层建筑岩土工程勘察标准》(JGJ72-2017,备案号J366-2017)[S].中国建筑工业出版社,2018.
[2]中国建筑科学研究院.建筑抗震设计规范(GB50011-2010)(2016年版)[S].中国建筑工业出版社,2016.
[3]中国建筑科学研究院.岩土工程勘察规范(GB50021-2001)(2009年版)[S].中国建筑工业出版社,2009.
[4]王玉山,滕亮.地基设计和岩土工程勘察过程中的常见问题及应对策略[J].工程技术研究,2019,4(23):190-191.
[5]李建龙.岩土工程复杂地基勘察相关要点分析[J].西部资源,2008(01):83-84.
[6]伍福咏,刘明华.岩土工程勘察与设计存在问题及解决对策[J].江西建材,2015(23):218,224.
[7]中国建筑标准设计研究院.民用建筑工程设计常见问题分析及图示——结构专业[M].中国计划出版社,2006.