第八章城市规划和工业与民用建筑工程地质勘察.ppt

第二篇第二篇 各类建筑工程地质勘察各类建筑工程地质勘察第八章第八章 城市规划和工业与民用建筑工程地质勘察城市规划和工业与民用建筑工程地质勘察第一节第一节 城市规划工程地质勘察城市规划工程地质勘察 一、概述一、概述 城市是由相对密集的大量非农业人口和工业、民用建筑物组成的，具有一定的生产能力和商品交换功能，并统一在一个确定的行政边界内；城市的形成和发展是生产力的发展，商品交换、科学文化的进步与人口增长和高度集中的结果；城市的形成和发展要求一定的自然环境条件，如空间（建设场地和发展用）、建筑材料、能源、水源，以及具有避免遭受地质灾害的能力。第一节第一节 城市规划工程地质勘察城市规划工程地质勘察 城市规划的程序城市规划的程序 1.区域规划（全区性总体规划、前期规划）区域规划（全区性总体规划、前期规划）确定区域经济发展的总体布局，确定城市结构、规模、远景发展方向；2.城市总体规划（规划阶段）城市总体规划（规划阶段）确定城市的性质、发展方向和规模，安排城市用地的功能分区、建筑分带、交通网络，拟订实施计划。总体规划期限一般20年，近期规划5年；3.详细规划（实施阶段）详细规划（实施阶段）布置近期规划区的详细布局，并确定第一期规划小区中，各建筑物位置，确定工程指标。第一节第一节 城市规划工程地质勘察城市规划工程地质勘察 二、城市规划的工程地质问题二、城市规划的工程地质问题 （一）区域稳定性（一）区域稳定性 城市选址、规划中首要论证的问题，包括地震、砂土液化、地面沉降等。最重要的是地震问题；对城市规划区地震问题的研究包括：震源断层活动性、断裂监测、建筑场地地震效应、场地基本烈度、场地烈度小区划、场地地震加速度分区、建筑物设计烈度值。（二）地基稳定性（二）地基稳定性 主要指地基岩土体的强度和变形。根据城市规划的功能分区及建筑分带的意图，对规划区内各类场地地基稳定性进行评价，提出各场地地基允许承载力的基本值，以及有关基础设计方案的工程地质论证。第一节第一节 城市规划工程地质勘察城市规划工程地质勘察 （三）供水源地及水资源合理利用（三）供水源地及水资源合理利用 城市供水是城市规划中的重要项目之一，包括工业、生活及农业用水。城市供水水源应同时考虑地表水和地下水，一般常以地表水为主。一个城市需有二个以上的水源地及供水方案，就供水源的质量而言，地下水优于地表水，其水质良好，水温稳定，但必须考虑水资源保护与管理。（四）城市地质环境的合理利用及保护（四）城市地质环境的合理利用及保护 环境保护不应局限于地面上的空气、水等，必须涉及到地面以下地质环境的合理利用与保护，研究的问题有三个：1.可能给城市环境带来威胁或危害的各种自然地质灾害各种自然地质灾害或地质作用或地质作用（地震、火山活动、滑坡、崩塌、泥石流、地震液化、海岸侵蚀、胀缩土等）。第一节第一节 城市规划工程地质勘察城市规划工程地质勘察 2.与城市规划和建设有关的人类工程活动对地质环境影人类工程活动对地质环境影响和破坏：响和破坏：如城市附近大型水库的修建所带来的环境水文地质条件的变化：地下水位上升、地基软化、斜坡失稳、黄土湿陷，矿山城市中地下采空引起地面塌陷、变形，废矿渣堆填引起水土污染，露天开采引起地面形态的破坏，城市过量抽汲地下水引起地面沉降、水资源枯竭等。3.城市兴建的污染问题污染问题研究 由于城市兴建导致多源污染，超过环境自净能力，引起水、土、大气质量单向衰变、恶化；核电站废料引起的长期放射性污染；城市热岛效应或温室效应对大气产生的影响，可能形成长期灾害。第一节第一节 城市规划工程地质勘察城市规划工程地质勘察 三、三、城市规划勘察要点城市规划勘察要点 1.城市选址阶段勘察城市选址阶段勘察 踏勘、小比例尺区域工程地质调查，航卫片研究、区域稳定性评价、重大环境地质问题研究。2.初步勘察初步勘察 为总体规划提供资料，城址区工程地质条件研究，主要工程地质问题评价，中比例尺工程地质测绘、物探、勘探，穿越全区的几条工程地质剖面并有相应的勘探、试验等。3.详细勘察详细勘察 为详细规划提供资料，大比例尺工程地质测绘，勘探工作针对主要工程地质问题，全面评价地基条件。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 一、一、概述概述 房屋建筑与构筑物系指一般房屋建筑、高层建筑、大型公用建筑、工业厂房及烟囱、水塔、电视电讯塔等高耸构筑物。我国工业与民用建筑划分标准我国工业与民用建筑划分标准分类分类高度高度(m)层数层数对建筑物结构起控制作用的荷载对建筑物结构起控制作用的荷载低层建筑低层建筑3612竖向荷载竖向荷载多层建筑多层建筑91237竖向荷载与水平荷载竖向荷载与水平荷载高层建筑高层建筑2460820水平荷载水平荷载超高层建筑超高层建筑6020水平荷载水平荷载第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 工业建筑主要包括专供生产用的各种厂房和车间，其工业建筑主要包括专供生产用的各种厂房和车间，其特征是：特征是：1.跨度大而复杂，一般跨度为912m，大者达30m；2.边墙高度大，一般可达2030m，高的可达40m；3.基础荷载大，承重墙、框架墙、柱和地面的静荷载都很大；4.基础埋置较深，常设地下室，以深基础为主。民用建筑按其用途可分为住宅建筑和公共事业建筑，民用建筑按其用途可分为住宅建筑和公共事业建筑，其特点是：其特点是：跨度不大而结构简单，基础的荷载较小，且以静荷载为主，很少考虑动荷载和偏心荷载，基础埋深不大，以浅基础为主。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 工业及民用建筑场地分类工业及民用建筑场地分类 按建筑场地工程地质条件复杂程度，将其划分为简单按建筑场地工程地质条件复杂程度，将其划分为简单的，中等的和复杂的三类：的，中等的和复杂的三类：1.简单的场地 地形平坦，地貌单一；地质构造及地层结构简单，岩土体强度高而岩性均匀，土体压缩性变化较小；无不良物理地质现象；地下水埋深大且对基础无不良影响；2.中等复杂的场地 地形有起伏，地貌单元较多；地层种类较多，岩土体性质变化较大，或在一般地基压缩层计算深度内，基岩面起伏较大；局部有不良的物理地质现象；地下水埋藏较浅且对基础可能有不良影响；第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 3.复杂的场地 地形起伏大，地貌单元多；地层结构复杂，岩土体性质变化大且不均匀，或在地基压缩层计算深度内，基岩面起伏大或有断裂存在；场地内有对振动敏感的地层；不良的物理地质现象发育；地下水埋深小于基础砌置深度，且对基础有不良影响。按建筑物的重要性、工程规模大小和特点、荷重大小按建筑物的重要性、工程规模大小和特点、荷重大小及安全等方面，建筑工程可分为三级：及安全等方面，建筑工程可分为三级：一级（重要工程）：荷重较大的建筑、大于30层的住宅及公用建筑；二级（一般工程）：730层的住宅及公用建筑；三级（次要工程）：6层以下的的住宅及公用建筑。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 二、工业民用建筑的主要工程地质问题二、工业民用建筑的主要工程地质问题 1.区域稳定性问题区域稳定性问题 区域稳定性的主要因素是地震和新构造运动，在新开发地区选择建筑场址时，更应注意。在强震区兴建房屋建筑与构筑物时，应着重于场地地震效应的分析与评价。2.斜坡稳定性问题斜坡稳定性问题 在斜坡地区兴建建筑物时，斜坡的变形和破坏危及斜坡上及其附近建筑物的安全。建筑物的兴建，给斜坡施加了外荷载，增加了斜坡的不稳定因素，可能导致其滑动，引起建筑物的破坏。因此，必须对斜坡的稳定性进行评价，对不稳定斜坡提出相应的防治或改良措施。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 3.地基稳定性问题地基稳定性问题 研究地基稳定性是房屋建筑与构筑物工程勘察中的最主要任务。地基稳定性包括地基强度和变形地基强度和变形两部分：（1）地基的强度地基的强度 通常以地基容许承载力来表示。通常以地基容许承载力来表示。是指在建筑物的沉降量不超过容许值条件下，地基单位面积所能承受的最大荷载。影响地基容许承载力的因素有两个方面：A.地基土的成因类型，堆积年代，结构特征，各土层的物理力学性质及其分布情况以及水文地质条件；B.基础的类型、大小、形状、砌置深度和上部结构特点。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 坚硬、半坚硬岩体地基容许承载力确定坚硬、半坚硬岩体地基容许承载力确定 1.现场载荷试验；2.公式计算(主要指岩石地基)：R=kR0 式中k为地基的均匀系数，R0为饱和单轴抗压强度。土体地基的容许承载力确定土体地基的容许承载力确定 1.理论公式计算：R=Pu/k，式中Pu为极限承载力 2.根据现场载荷试验确定；3.根据土的基本物理性质指标或用标贯和触探试验结果按地基基础规范确定；4.工程地质比拟法。注：对于重要的或结构特殊的建筑物或构筑物，不能注：对于重要的或结构特殊的建筑物或构筑物，不能采用比拟法，而必须按前三种方法综合确定。采用比拟法，而必须按前三种方法综合确定。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 （2）地基的变形地基的变形 地基的变形是由瞬时沉降、固结沉陷和蠕变沉降瞬时沉降、固结沉陷和蠕变沉降(次固次固结结)所组成；地基变形可分为均匀沉降和不均匀沉降均匀沉降和不均匀沉降两种。地基的均匀变形在一定范围内对建筑物不会带来太大的危害，而不均匀变形却往往导致建筑物产生裂缝；地基的变形特征包括建筑物的沉降量、沉降差、倾斜和建筑物的沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜等。局部倾斜等。保证建筑物安全和正常使用的最大变形值称为地基允许变形值地基允许变形值（建筑地基的容许变形值见表（建筑地基的容许变形值见表8-6）。）。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 4.建筑物的配置问题建筑物的配置问题 大型的工业建筑往往是由工业主厂房、车间、办公大楼、附属建筑及宿舍构成的建筑群。由于各建筑物的用途和工艺要求不同，它们的结构、规模和对地基的要求不一样。在满足建筑物对气候和工艺方面的条件下，工程地质条工程地质条件件是建筑物配置的主要决定因素。主要决定因素。配置问题包括：选择较优的持力层、确定合适的基础类选择较优的持力层、确定合适的基础类型、提出合理的基础砌置深度。型、提出合理的基础砌置深度。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 A.基础砌置深度的选择基础砌置深度的选择 影响基础砌置深度的因素主要有三个方面 1.工程因素用途、结构类型、荷载的大小和性质、相邻建筑物的基础埋深；2.土体的工程地质性质、水文地质情况；3.地基土的冻胀和融陷影响基础砌置深度必须大于最大冻结深度。B.持力层的选择持力层的选择 标准岩性均一，结构致密，强度高，层厚且分布均匀，含水量不大，处在硬塑至可塑的稠度状态，变形量小，其层面埋深在当地最大冻深之下并位于地下水位以上。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 5.地下水的侵蚀性问题地下水的侵蚀性问题 混凝土是房屋建筑与构筑物的建筑材料，当混凝土基础埋置于地下水位以下时，必须考虑地下水对混凝土的侵蚀性问题；大多数地下水不具有侵蚀性，只有当地下水中某些化学成分(如HCO3、SO42-、Cl-、侵蚀性CO2等)含量过高时，才对混凝土产生分解性侵蚀、结晶性侵蚀及复合性侵蚀。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 侵蚀性的环境地质条件侵蚀性的环境地质条件 1.土层中含有石膏（纤维状、透镜状、碎屑状、层状、结核状）；2.盐湖、盐田、盐渍化土和其它含盐及海水渗入地区；3.硫化矿及煤矿水流入区；4.强透水层(粗碎屑土)中从含有泥炭、淤泥及含有大量有机质土层内渗入的水；5.工业废水(酸性、含有大量硫酸盐、镁盐及铵盐)渗入地区；6.使水矿化富集的地形地貌条件。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 6.地基的施工条件问题地基的施工条件问题 修建房屋建筑与构筑物基础时，一般都需要进行基坑开挖工作，在基坑开挖过程中，地基的施工条件不仅会影响施工期限和建筑物的造价，而且对基础类型的选择起着决定性的作用。基坑开挖可出现的问题基坑开挖可出现的问题 （1）坑壁应采用多大的坡角才能稳定、能否放坡、是否需要支护；（2）如果采取支护措施，采用何种支护方式较合适等问题；第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 （3）坑底以下有无承压水存在，能否造成基坑底板隆起或被冲溃；（4）基坑开挖是否会遇到基坑涌水、出现流砂、流土等现象。影响地基施工条件的主要因素影响地基施工条件的主要因素 （1）土体结构特征；（2）土的种类及其特性；（3）水文地质条件；（4）基坑开挖深度、挖掘方法、施工速度以及坑边荷载情况等。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 三、厂址选择的工程地质论证三、厂址选择的工程地质论证 厂址的选择一般是在城市详细规划的基础上进行。首先在几个可能作为厂址的场地进行工程地质勘察工作，研究各厂址的主要工程地质问题，从建厂适宜性和经济合理性选择厂址。根据建筑场地的地质特征和工程地质问题地质特征和工程地质问题，将厂址评定为三种类型。类类优秀厂址优秀厂址 1.烈度小于6度；2.地形平坦开阔，无不良自然地质现象；第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 3.地基中基岩的岩性坚硬，岩体完整，土体结构简单，土层均一，无软弱夹层，持力层厚度大、强度高而均一，容许承载力大于150kPa；4.水源丰富，水质优良，地下水最高水位远远低于基础砌置深度；5.用地面积能满足建筑物的总体布置和远景发展规划要求；6.施工方便而土方量不大。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 类类中等厂址中等厂址 1.区域稳定性较好，基本烈度为6度或稍高一些，区内无活动断裂，局部有易于整治的不良物理地质现象；2.地基土体中有软弱土层和透镜体，持力层不厚而结构复杂，土层岩性不均匀；3.地基的容许承载力不能满足设计要求，需作人工地基或采用加固措施；4.地下水埋深较浅，有侵蚀性，基坑开挖时需采取排水及防治措施；5.地形起伏较大，建筑物布置因难，施工不方便，挖填石方量较大。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 类类不良厂址不良厂址 具有下列任一情况者均为不良的厂址 1.厂址位于建筑物抗震危险的地段，地震基本烈度大于9度，地基不是由坚硬、完整的岩体所组或，或岩基中有构造断裂存在；2.在地震基本烈度为79度的情况下，厂址的附近存在发震断裂，地基中有饱和松砂、淤泥和淤泥质土、冲填土、杂填土等；地形为条形突出的山咀，高耸的山包及非岩质的陡坡等；3.地下有可开采的有价值矿床，未稳定的采空区或人工洞穴密集地段；第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 4.不良地质现象(如滑坡、泥石流等)很发育，且对厂址的稳定性有威胁而又难以整治的地段；5.地表以下30m深度内，岩溶、土洞发育，地面有可能塌陷，且可溶岩表面起伏悬殊的地段；6.洪水或地下水对厂址有严重不良影响区；7.洪积扇溢出带，该处地下水埋藏浅而溢出地表，土层结构复杂，土质不均匀，地基严重不稳定地段。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 四、一般工业及民用建筑工程地质勘察要点四、一般工业及民用建筑工程地质勘察要点 房屋建筑和构筑物的工程地质勘察，应在搜集建筑物上部荷载、功能特点、结构类型、基础形式、埋置深度和变形限制等方面资料的基础上进行。其主要工作内容如下：1.查明场地和地基的稳定性、地层结构、持力层和下卧层的工程特性、土的应力历史和地下水条件以及不良地质作用等；2.提供满足设计施工所需的岩土参数，确定地基承载力，预测地基变形性状；第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 3.提出地基基础、基坑支护、工程降水和地基处理设计与施工方案的建议；4.提出对建筑物有影响的不良地质作用的防治方案建议；5.对于抗震设防烈度等于或大于6度的场地，进行场地与地基的地震效应评价。现行岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范GB 50021-2001将建筑物的岩土工程勘察分四个阶段进行：1.可行性研究勘察应符合选择场址方案的要求；2.初步勘察应符合初步设计的要求；3.详细勘察应符合施工图设计的要求；4.场地条件复杂或有特殊要求的工程，宜进行施工勘察。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 可行性研究勘察要点可行性研究勘察要点 1.搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产、当地的工程地质、岩土工程和建筑经验等资料；2.通过踏勘了解场地的地层、构造、岩性、不良地质作用和地下水等工程地质条件；3.根据具体情况进行工程地质测绘和必要的勘探工作（当拟建场地工程地质条件复杂，已有资料不能满足要求时）；4.当有两个或两个以上拟选场地时应进行比选分析。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 初步勘察要点初步勘察要点 1.搜集拟建工程的有关文件、工程地质和岩土工程资料以及工程场地范围的地形图；2.初步查明地质构造、地层结构、岩土工程特性、地下水埋藏条件；3.查明场地不良地质作用，对场地的稳定性做出评价；4.地震效应初步评价（对设防烈度6度场地）；5.调查场地土标准冻结深度（季节性冻土地区）；6.初步判定水和土对建筑材料的腐蚀性。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察初步勘察的勘探工作布置要点初步勘察的勘探工作布置要点 （1）勘探线应垂直地貌单元、地质构造和地层界线布置；（2）每个地貌单元均应布置勘探点，在地貌单元交接部位和地层变化较大的地段，勘探点应予加密；（3）在地形平坦地区，可按网格布置勘探点；（4）对岩质地基，勘探线、点、孔的布置，应根据地质构造、岩体特性风化情况等按地方标准或当地经验确定；（5）对土质地基勘探线、点、孔的布置见下表第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察初步勘察勘探线勘探点间距初步勘察勘探线勘探点间距(m)地基复杂程度等级勘探线间距勘探点间距一级(复杂)二级(中等复杂)三级(简单)501007515015030030504010075200 注：注：1.表中间距不适用于地球物理勘探；表中间距不适用于地球物理勘探；2.控制性勘探点宜占勘探点总数的控制性勘探点宜占勘探点总数的1/51/51/31/3，且每个地貌，且每个地貌 单元均应有控制性勘探点。单元均应有控制性勘探点。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察初步勘察勘探孔深度初步勘察勘探孔深度(m)工程重要性等级一般性勘探孔控制性勘探孔一级(重要工程)二级(一般工程)三级(次要工程)1510156103015301020 注：注：1.勘探孔包括钻孔、探井和原位测试孔等；勘探孔包括钻孔、探井和原位测试孔等；2.特殊用途的钻孔除外。特殊用途的钻孔除外。一般性勘探孔（点）一般性勘探孔（点）：为查明地基主要受力层性质，满足地基（包括桩基）承载力评价等一般常规性问题的要求而布设的勘探点；控制性勘探孔（点）：控制性勘探孔（点）：为控制场地地层结构，满足场地、地基基础和基坑工程的稳定性、变形评价的要求而布设的勘探点。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 当遇下列情形之一时，应适当增减勘探孔深度：当遇下列情形之一时，应适当增减勘探孔深度：A.遇基岩时，一般性勘探孔可终止钻进；B.在预定深度内有厚度较大,且分布均匀的坚实土层，一般性孔的深度可适当减小；C.当预定深度内有软弱土层时，勘探深度应适当增加，部分控制性孔应穿透软弱土层；D.对重型工业建筑应根据结构特点和荷载条件适当增加勘探孔深度。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察初步勘察取样和进行原位测试要点初步勘察取样和进行原位测试要点 （1）取样和进行原位测试的勘探点数量可占勘探点总数的1/41/2；（2）取样的数量和孔内原位测试的竖向间距，应按地层特点和土的均匀程度确定；每层土均应取样或进行原位测试，数量不少于6个。初步勘察水文地质工作要点初步勘察水文地质工作要点 （1）调查含水层的埋藏条件、水类型，补排条件，必要时应设置长期观测孔，监测水位变化；（2）当需绘制地下水等水位线图时，应根据地下水的埋藏条件和层位，统一量测地下水位；（3）当地下水可能浸湿基础时，应采取水试样进行腐蚀性评价。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 详细勘察要点详细勘察要点 1.查明建筑范围内岩土层的类型、深度、分布、工程特性、分析评价地基稳定性和承载力；2.查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案的建议；3.提供需进行沉降计算的建筑物地基变形计算参数，预测建筑物的变形特征；4.查明天然、人工地下埋藏物（体）；5.查明地下水的埋藏条件，提供地下水位及变化幅度，判定水和土对建筑材料的腐蚀性;6.场地和地基的地震效应评价（设防烈度6度场地）。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察详细勘察勘探点布置原则详细勘察勘探点布置原则 （1）勘探点宜按建筑物周边线和角点布置；（2）重大设备基础应单独布置勘探点，重大的动力机器基础和高耸构筑物，勘探点不宜少于3个。详细勘察勘探点的间距详细勘察勘探点的间距(m)地基复杂程度等级勘探点间距一级(复杂)二级(中等复杂)三级(简单)101515303050第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察详细勘察勘探的孔深详细勘察勘探的孔深 （1）勘探深度自基础底面算起，当基础底面宽度小于5m时,条形基础不应小于基础底面宽度的3倍，对单独柱基不应小于1.5倍，且不应小于5m；（2）当基础底面宽度大于5m时，按地基变形计算深度变形计算深度确定；（3）当有大面积地面堆载或软弱下卧层时，应适当加深孔深度。第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察*变形计算深度的确定方法变形计算深度的确定方法*1.对中、低压缩性土可取附加压力等于上覆土层有效自重压力20%的深度；对于高压缩性土层可取附加压力等于上覆土层有效自重压力10%的深度。2.当无相邻荷载影响，基础宽度b30m时，基础中点的地基变形计算深度也可按下列简化公式计算：第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察 3.变形计算深度应符合下式要求 Si在计算深度范围内第在计算深度范围内第i层土的计算变形值。层土的计算变形值。Sn在由计算深度向上取厚度为在由计算深度向上取厚度为z的土层计算变形值。的土层计算变形值。当当 4b8m，z=0.8m 当当 b8m，z=1.0m第二节第二节 一般工业及民用建筑工程地质勘察一般工业及民用建筑工程地质勘察详细勘察取样和进行原位测试要点详细勘察取样和进行原位测试要点 （1）土样和原位测试的勘探点数量，对重要建筑物每栋不少于3个；（2）每个场地每一主要土层的原状土样或原位测试数据不少于6件(组)；（3）在地基主要受力层内，对厚度大于0.5m的夹层或透镜体，应采取土试样或进行原位测试。施工勘察及监测施工勘察及监测 1.基坑或基槽开挖后，岩土条件与勘察资料不符或发现必须查明的异常情况时，应进行施工勘察；2.在工程施工或使用期间，当地基土、边坡体、地下水等发生未曾估计到的变化时，应进行监测，并对工程和环境的影响进行分析评价。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 一、概述一、概述 1.由于建筑物高耸，不仅承受竖向荷载，而且承受很大的水平荷载（风力和地震力）；2.基础一般具有较大的埋置深度，有的甚至超过20m；3.基础类型：在土基中主要有筏式基础、箱型基础、桩基础以及箱形基础加桩的复合基础；在岩基上则一般采用锚桩基础或墩基础等。我国工业民用建筑划分标准分类层数高度（m）分类名称对建筑结构起控制作用的荷载1236低层建筑竖向荷载37912多层建筑竖向和水平荷载（风力和地震力）8202460高层建筑水平荷载（风力和地震力）2060超高层建筑水平荷载（风力和地震力）第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 高层建筑岩土工程勘察任务高层建筑岩土工程勘察任务 1.采用工程地质测绘与调查、勘探、原位测试、室内试验等多种勘察手段和方法，对高层建筑场地的稳定性、岩土场地的稳定性、岩土条件、地下水条件、地下水以及它们与工程之间相互关系进行调查研究，并在此基础上对高层建筑地基基础、基坑工程等作出分析评对高层建筑地基基础、基坑工程等作出分析评价和预测建议。价和预测建议。2.对城市中重点的勘察等级为甲级的高层建筑，勘察阶段宜分为可行性研究、初步勘察、详细勘察三阶段进行；其它据具体情况分二阶段或合并为一阶段。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 二、高层建筑的主要岩土工程问题二、高层建筑的主要岩土工程问题 n高层建筑除有一般工业民用建筑中的岩土工程问题，且由于其基础荷重大且分布不均，一般都采用深基础致使地基变形的影响深度加大，沉降量也随之增长，因而出现一系列新的特殊问题；n高层建筑最主要的工程地质问题首先是建筑场地的稳建筑场地的稳定性问题定性问题和基础类型选择论证基础类型选择论证，其次则是箱基持力层箱基持力层选择与改造问题、箱基稳定性选择与改造问题、箱基稳定性以及桩种类和桩型的选桩种类和桩型的选择问题。择问题。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 （一）建筑场地的稳定性问题（一）建筑场地的稳定性问题 1.高层建筑场地地基土体的稳定性除了密实而厚度大的持力层外，下卧层影响很大；2.下卧层的稳定性主要决定于岩性及成因类型、土体结构、各土层压缩性和抗震性、水文地质条件、场地距主断裂和活动断裂的最小距离、地震基本烈度区划情况等。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 （二）基础类型选择的论证（二）基础类型选择的论证 1.箱形基础箱形基础的主要特点是基底面积大，埋置深，抗弯刚度大，整体性较好；2.桩基桩基包括灌注柱、预制柱、钢管桩和墩基等，这类基础不仅承载力高、沉降速度缓慢、沉降量小而均匀，又能抵抗上拔力、机器震动力或机械动力，而且不存在基坑边坡稳定性和施工排水等问题；3.箱基下加桩的复合基础箱基下加桩的复合基础不仅具有箱形基础优点，而且也兼容桩基承载力高、变形小的特性，但施工复杂，造价较高。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 （三）箱基持力层的选择与改造问题（三）箱基持力层的选择与改造问题 箱基持力层的岩性为软弱土层，则需采用机械压（夯）实，或换土垫层，或砂桩等有效的地基处理方法，改造软弱土层的工程地质性质，使其成为强度和变形都满足箱基要求的人工地基。（四）与箱基稳定性有关的问题（四）与箱基稳定性有关的问题 与箱基稳定性有关的问题，主要有地基的强度与变地基的强度与变形，基坑底回弹隆起，基底水浮力，基底接触反力以及形，基坑底回弹隆起，基底水浮力，基底接触反力以及外墙土层压力外墙土层压力等问题。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 1.地基的强度与变形地基的强度与变形 （1）高层建筑随着高度增加，垂直荷载和水平荷载都随之增长，对地基的强度要求也在提高；（2）高层建筑荷重大，变形影响深度大，沉降量相应增大，加之上部荷重的差异和土层结构不均，将会导致基础产生较大的不均匀沉降。半无限弹性地基模型半无限弹性地基模型文克尔地基模型文克尔地基模型有限压缩层地基模型（分层地基模型）有限压缩层地基模型（分层地基模型）弹性基础的地基变形计算弹性基础的地基变形计算第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 2.基坑底回弹隆起问题基坑底回弹隆起问题 （1）高层建筑物在采用箱形基础时，由于基坑开挖宽而深，卸除了较大的自重应力，因此，基坑底面产生较大的卸荷回弹。（2）除卸荷回弹外，在基坑暴露期间，粘土矿物吸水膨胀以及基坑开挖接近临界深度临界深度时，坑壁和坑底的软弱土层产生剪切位移，导致坑底隆起。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 3.基底水的浮力问题基底水的浮力问题 （1）当地下水高于箱形基础的埋深，施工初期要进行基坑降水，使地下水位降至设计坑底以下0.5m；箱基修建完后，地下水位便逐渐回升，因而使箱形基础产生整体上浮；（2）在地下水埋深浅而土的渗透性能较强的条件下，对于埋深较大的箱形基础，在箱基修建完毕而停止抽水的同时，应采取向箱基内注水等加荷措施，以抵消地下水的上浮力。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 4.基底接触反力问题基底接触反力问题 （1）基底接触反力是设计高层建筑箱形基础的重要数据，它是通过计算或实测两种方法获取的。（2）计算法有两种：假设结构为刚性体，基底反力可按静力平衡条件求得；假设结构为文克地基上的箱型结构，按文克尔地基模型计算基底每一点反力。（3）地基系数法-文克尔地基模型（E.Winkler法）适用于具有较薄而塑性较大的土层或薄的破碎岩层。基底接触反力（P）：P=Ky 第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 5.外墙土压力问题外墙土压力问题 箱形基础的高度一般为建筑物高度的1/81/12，箱基外墙要受回填土的自重或作用在填土表面上的荷载而产生的侧向压力。它的性质和大小与墙身位移、墙体材料、高度及结构形式、墙后回填土的性质、地表面的形状、墙和地基的弹性以及地下水的类型等因素有关。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 （五）桩种类及桩型的选择问题（五）桩种类及桩型的选择问题 （1）桩种类的选择主要决定于建筑物荷载大小和性质以及建筑场地的工程地质条件；（2）桩型的选择主要根据建筑场地的地质情况，地基土体的工程地质性质，水文地质条件，施工技术的可行性以及经济的合理性适当选择。三、高层建筑物岩土工程勘察要点三、高层建筑物岩土工程勘察要点 1.初步勘察阶段初步勘察阶段应对场地和地基的稳定性作出评价，对地基基础方案的选择进行论证并提出建议；2.详细勘察阶段详细勘察阶段应对场地工程地质条件作出详细评述，为地基基础设计、地基处理提供经济合理的方案和所需的详细资料。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 （一）勘察前的准备（一）勘察前的准备 进行高层建筑勘察前，必须详细了解设计意图，并宜取得下列资料：1.建筑总平面图；2.建筑结构类型、特点、层数、总高度、总荷载、地下设施、防水防潮要求等；3.预计的基础类型、平面尺寸、埋置深度以及其它特殊的地基基础设计施工要求。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 （二）高层建筑工程勘察应解决的主要问题（二）高层建筑工程勘察应解决的主要问题 1.判明建筑场地内及附近的不良地质现象；调查了解有无天然、人工地下异常体；在强震区应查明有无可液化地层，并对液化可能性作出评价，判明场地土类型和建筑场地类别，提供抗震设计有关参数；2.查明建筑场地的地层结构以及各层岩土的物理力学性质；3.查明地下水类型、埋藏情况、渗透性、腐蚀性以及季节性水位变化幅度；判断基坑开挖降水的可能性和对已有相邻建筑的影响，提供降低地下水位的有关资料，必要时提出降水方案；第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 4.对适于采用筏式基础或箱形基础等天然地基的高层建筑，应着重查明持力层和主要受力层内土层的分布，对其承载力和变形特性作出评价和预测，提供可采用的承载力并进行变形计算，对地基基础设计方案进行论证分析；5.对适于采用各类桩、墩基础的高层建筑，建议经济合理的桩基类型；选择合理的桩尖持力层，并详细查明持力层和软弱下卧层的分布；预估单桩承载力以及群桩视为实体基础时的承载力和沉降验算；对预制桩判断沉桩的可能性；对灌注桩推荐合适的施工方法；第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 6.对于一级高层建筑必须进行沉降观测；对于基础埋深较大或距相邻建筑、管线较近时，应进行基坑回弹、基坑边坡变形或打（压）桩时周围地面隆起、振动影响的监测；若采用浅层和深层地基处理，应进行处理前后的地基对比检验工作。为解决上述问题，勘察工作可以根据实际情况一次或为解决上述问题，勘察工作可以根据实际情况一次或分阶段进行。分阶段进行。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 （三）天然地基勘察方案布设（三）天然地基勘察方案布设(详勘阶段详勘阶段)1.勘探点平面布设原则勘探点平面布设原则 （1）建筑平面为矩形时勘探点应按双排布设、为不规则形状时应在凸出部位的角点和凹进的阴角布设勘探点；（2）在高层建筑层数、荷载和建筑体形变异较大位置处，应布设勘探点；（3）对勘察等级为甲级的高层建筑应在中心点或电梯井、核心筒部位布设勘探点；（4）单幢高层建筑的勘探点数，勘察等级为甲级的不应少于5个、乙级不应少于4个，控制性勘探点的数量不应少于勘探点总数的13 且不少于2个；（5）勘探点间距应控制在1535m范围内。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 2.天然地基勘察勘探点的深度天然地基勘察勘探点的深度 （1）控制性勘探点的深度应适当大于地基变形计算深度。对于无变形计算条件的箱基或筏基，按下式计算：dc=d+acb 其中：d 为基础埋深，b为基础宽，为建筑层数或基底压力有关的经验系数（甲级1.1，乙级1.0），ac与土的压缩性有关的经验系数(查表)。（2）一般性勘探孔的深度应适当大于主要受力层的深度，对于箱基或筏基按下式计算：dg=d+agb ag与土的压缩性有关的经验系数(查表)。与土的压缩性有关的经验系数值碎石土砂土粉土粘性土（含黄土）软土ac0.50.70.70.90.91.21.01.52.0 ag0.30.40.40.50.50.70.60.91.0 注：表中范围值对同一类土，地质年代老、密实或地下水位深者取小值，反之取大值。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 3.天然地基勘察取土和原位测试勘探点的数量天然地基勘察取土和原位测试勘探点的数量 （1）采取不扰动土样和原位测试勘探点的数量为勘探点总数的2/3，勘察等级为甲级的单幢高层建筑不少于4个；（2）采样或原位测试的竖向间距，基础底面下1.0倍基础宽度内按1 2 m，以下可据土层变化情况适当加大距离；（3）每一主要土层内采取不扰动土试样的数量或进行原位测试的次数不应少于6件（组）次；（4）地基主要受力层内，对厚度大于0.5m 的夹层或透镜体，应采取不扰动土试样或进行原位测试；（5）对勘察等级为甲级的高层建筑、或工程经验缺乏、或研究程度较差的地区，宜布设载荷试验确定持力层的承载力特征值和变形参数。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 （四）桩基勘察方案布设（四）桩基勘察方案布设 1.勘探点平面布设原则勘探点平面布设原则 （1）对于以端承力为主的桩，勘探点应按柱列线布设，其间距一般为1224m；（2）对于以摩擦力为主的桩，勘探点间距可按2035m考虑；（3）大直径（直径800mm）的桩或扩底墩，当地质条件变化较大时，宜每个桩（墩）位上布置一个勘探点。（4）控制性勘探点占总数1/3以上。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 2.桩基勘探点深度桩基勘探点深度 （1）以端承力为主的桩，控制性勘探点的深度应深入预计桩尖平面以下510m，一般性勘探点应深入预计持力层内35m；（2）以摩擦力为主的桩，控制性勘探点的深度应达群桩桩基沉降计算深度以下12m，一般性勘探点应超过预计桩长3m。第三节第三节 高层建筑岩土工程勘察高层建筑岩土工程勘察 3.桩基勘察取土和原位测试勘探点的数量桩基勘