天津市地质工程勘察院 天津 300191
摘要：本文通过对天津地区高层及超高层勘察中出现的问题的原因进行分析，结合天津地区的地质条件及工作经验，总结出天津地区高层及超高层勘察中应该注意的问题。通过勘察工作者对这些问题的解决，地质勘察将更好地为天津的城市建设服务。
关键词：高层及超高层建筑；勘察；地下水；桩基
1．前言
随着天津市城市建设的迅速发展，高层和超高层建筑越来越多，但天津地区是典型的软土地区，近年来在高层及超高层建筑的施工中遇到了一系列岩土工程问题，有的甚至引发了工程事故。除了设计和施工质量因素外，岩土工程勘察工作做得还不充分，也是重要的原因之一，我们必须引起足够重视，总结工程在施工中曾经出现问题所在，在今后的岩土工程勘察工作中更好的解决这些问题，做到有的放矢，并对高层及超高层建筑基础施工中可能出现的问题多做考虑，为设计提供切实可行的建设性意见。
2．天津地区高层及超高层建筑勘察中出现的问题
下面我们通过几个发生的案例来看一下天津地区高层及超高层建筑勘察出现的问题。
案例一：天津市内××大厦，建筑物地下两层，地上18－24层，外形呈帆型，原勘察单位在场地不具备条件的情况下仓促进场施工，勘察前未做有针对性的勘察方案，勘察报告不能满足设计要求。具体问题如下：
（1）受场地内障碍物影响，施工孔位偏差大，造成裙房部分勘探孔位控制不了裙房外轮廓。
（2）裙房部分勘探孔深仅按裙房的6层考虑，没有与设计沟通，而设计对地下室设计采用大跨度结构，要满足要求，裙房设计桩长将超过勘探孔深度。
（3）对影响基坑设计及施工的因素重视不够，基坑影响深度内采样及原位测试较少，使三轴剪切试验、固结试验等在满足变异系数的前提下，部分试样不足6个，设计没法采用。
案例二：天津市××大厦在基坑开挖过程中出现地下水突涌，地下水涌水量比按勘察资料计算的涌水量大很多，基坑降水造成周边6层砖混结构的住宅楼开裂，造成不小的经济损失。
勘察存在的问题：
勘察时对第一海相层底部较均匀的薄层细砂和基坑底部以下的承压水不够重视，勘察时利用钻孔做简易抽水试验，且未进行分层抽水，造成所测得的水文地质参数不能真实反映实际情况。勘察完成后封孔工作没有做好，下部承压水与上部潜水还存在水力联系。
案例三：天津市内××大厦，地下三层，地上40层，建筑高度约230米，勘察时在78米附近发现一层8~12m厚的粉砂，是良好的桩基持力层。勘察建议桩基以此为持力层，采用桩径1.0m，桩长78.0m的普通钻孔灌注桩。经过场外试桩，最终采用桩端后压浆钻孔灌注桩。
采用桩端后压浆钻孔灌注桩的原因是：普通钻孔灌注桩承载力虽能满足设计要求，但由于桩长过大，实际施工时以现有的施工工艺，孔底沉渣控制难度很大，始终达不到设计要求，导致高层建筑沉降量控制达不到设计要求。桩端后压浆钻孔灌注桩的应用不但很好的解决了沉降过大的问题，而且单桩承载力提高了4000 kN，创造了数千万的经济效益。
勘察存在的问题：建议桩型单一，未全面考虑建筑物对桩基的要求，在桩基的选择上未综合考虑建筑安全和经济原则。
3．天津地区工程地质条件及水文地质条件
（1）天津地区工程地质条件
天津地区主要为冲积—海积平原，经过漫长的水动力作用，沉积了巨厚的第四系沉积物。浅部土质较差，尤其滨海为典型的软土地区，地基土强度低，压缩性高。
（2）天津市地下水水文地质条件
据天津地区的区域水文地质资料，浅层地下水（主要指埋藏深度在0~30.0m范围）的主要类型为潜水及潜水微承压水，一般情况有2-3层水，从水力联系上很难分开。但从近两年收集的资料来看，第二陆相层Q41h以下的粉土、粉砂含水层的透水性大，承压性高。现场抽水实验测得的渗透系数比实验室做出的渗透系数要高10~20倍。（见表3.1）
天津地区浅层地下水渗透系数表 表3.1
当相邻点揭露的主要桩端持力层或软弱下卧层层位变化较大，影响到桩基方案的选择时，应适当加密勘探点。
带有裙房或外扩地下室的高层建筑，布设勘探点时应与主楼一同考虑。
（2）勘探点深度设计
控制性勘探孔的深度应达群桩桩基（假想的实体基础）沉降计算深度以下1~2m，群桩桩基沉降计算深度宜取桩端平面以下附加应力为上覆土有效自重压力20%的深度，或按桩端平面以下（1~1.5）b(b为假想实体基础宽度)的深度考虑。
根据天津区域工程地质条件及已完成的工程情况，控制性孔的深度可按表4.2确定。
天津地区岩土勘察控制性孔深度建议表 表4.2
特别要注意的是有裙房和外扩地下室的高层建筑，裙房和地下室的勘探孔深度必须满足要求。现在设计单位在设计裙房与外扩地下室时，为协调与主楼的沉降差异，基本采用变刚度调平设计，裙楼与外扩地下室采用疏桩，实现大跨距大空间，单桩极限承载力都比较大，桩长较长。根据天津地区的近年来高层桩基桩长情况看裙房在8层以内，带有2层地下室的建筑，勘探孔深度一般为45米。
（3）原位测试及土工试验
天津地区静力触探施工深度一般不超过40米，当达不到设计孔深时，应采取一定措施，如改成标贯试验施工到设计孔深。
土工试验要特别注意的是基坑设计范围内和主要持力层部位的土样。因为这些部位的土样要做特殊试验（如三轴试验、渗透试验、回弹试验等），试验周期较长，土样除用蜡封外，应及时做试验，以保证数据的准确。从以往的实验数据来看，特殊实验的数据离散性较大，在实际工作中特殊试验又不能象常规试验那样大批量的做，而这些数据对高层建筑物基坑及桩基设计影响很大。因此对特殊试验数据应在特殊试验数据统计前提下，结合常规物性指标、原位测试及地区经验综合评价。
（4）地下水
天津地区地下水位埋藏浅（普遍在2.0米左右），地下水对高层及超高层建筑的基坑施工影响很大。
高层及超高层勘察一定要查明地下水的埋藏情况，各地下水含水层的补给、排泄、水力联系及渗透系数。除做室内渗透实验外，有条件时还应在现场做带有观测孔的大囗井分层抽水试验，取得准确的地下水渗透系数。最后根据地层的实际情况及周边环境为设计提供基坑支护和基坑降水的合理性建议。
高层及超高层建筑的基坑开挖涉及到承压水时，一定要查明承压水的水头，并进行分层抽水试验，勘察完成后封孔一定要严实，勘察报告中对承压水可能对基坑带来的风险应作为重点研究与防范，引起足够重视。
（5）抗浮设防水位
天津地区地下水位埋藏浅，对于地下建筑物来说，地下水对建筑物的浮托力应引起足够重视。
当地下水的浮力大于建筑物结构自重时，应设计抗拔桩，抗拔桩大部分采用普通钻孔灌注桩，重要建筑物则采用桩侧后压浆钻孔灌注桩，如君临大厦、津门、津塔等。
抗浮设计水位对抗拔桩的设计影响很大，抗浮设计水位偏大，设计偏保守，安全系数偏大，但不经济；抗浮设计水位偏小，又不安全。
根据天津地区的区域水文地质资料及工程经验，场地附近有长期水位观测资料时，采用历史实测最高值；资料缺乏时，按勘察期间实测最高水位，并结合地形地貌，勘察时属枯水期还是丰水期等因素综合确定；场地地势低洼，场地有可能积水时，按可能发生的积水标高确定。
（6）桩型与施工方法选择
桩型与施工方法应根据场地工程地质条件、成桩可能性，场地施工条件及环境要求进行适宜性评价与选择。天津地区现在用得较多的桩型是大囗径普通钻孔灌注桩，桩端后压浆钻孔灌注桩。也有少部分的支盘桩，但由于在天津地区地质条件较差，从天津地区支盘桩施工成孔检测结果看，支盘桩的支盘质量不好控制，且工艺比较繁琐，故应用并不多。目前在天津地区高层及超高层项目中，普遍采用桩端后压浆钻孔灌注桩，该桩型施工工艺简单，基桩质量容易保证，又能减少高层建筑物的沉降量，是一种很好的桩型选择。在建的君临大厦（建筑高度240米）、津门（建筑高度190米）、津塔（建筑高度331米）均采用桩端后压浆钻孔灌注桩，从基桩检测结果来看，成桩质量好，单桩承载力比普通钻孔灌注桩提高30%左右，经济效益显著。勘察报告桩型建议中，桩端后压浆钻孔灌注桩是不可缺少的建议桩型之一。
5．结论
（1）高层及超高层建筑物在施工过程需要解决的岩土工程问题是多方面的，因此勘察方案设计要全面，详细查明场地的工程地质、水文地质条件。针对拟建物的特点及设计要求，在保证拟建物安全的前提下，对桩基工程，基坑支护及基坑降水工程提出切实可行，经济合理的建设性意见。
（2）为适应天津城市建设中高层及超高层建筑迅猛发展的形势，针对天津市高层及超高层建设的重点区域，岩土工程勘察技术人员应在总结已有工程经验的基础上不断完善高层及超高层岩土工程勘察的手段及方法，对出现的岩土工程问题进行研究，不断积累经验，提高水平，更好地为天津城市建设保驾护航。
参考文献：1、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)
第一作者：杨军
工作单位：天津市地质工程勘察院
通讯地址：天津市南开区红旗南路261号
邮 编：300191
简 介：杨军（1973－），男，汉族，天津市人，高级工程师职称
第二作者：王原
工作单位：天津市地质工程勘察院
论文作者:杨军,王原
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第13期
论文发表时间:2017/12/18
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