城市更新背景下既有建筑地基勘察评估要点

期刊: 建筑监督检测与造价 2025年第18期 DOI: 10.67328/BT1723 PDF下载

作者简介:马凯萌(1988/3/26—)男,汉族,山东滕州,石家庄经济学院,勘察技术与工程,本科,机械工业勘察设计研究院有限公司,高级工程师,岩土工程

城市更新背景下既有建筑地基勘察评估要点
马凯萌
机械工业勘察设计研究院有限公司 陕西省西安市 710021

摘要随着我国城市化进程步入存量发展阶段,城市更新已成为城市发展的主要路径。既有建筑地基的探测与评估是城市更新项目成功实施的关键技术环节,直接关联到建筑物的安全性能,并直接影响改造更新的经济合理性。本文基于城市更新的特殊要求,系统阐述了既有建筑地基探测评估的技术核心,包括基础信息调研、地质环境分析、实地检测与监控、稳定性评估等内容,并通过实际案例展示了各类技术的应用效果。本文研究归纳了地基处理及加固技术的选用准则,为城市更新项目中既有建筑地基的探测评估构建了系统化的工作框架与方法指引。

关键词:城市更新;既有建筑;地基勘察;地基评估;地基加固

1 引言

随着本国城市化进程已由增量扩张转向存量优化,城市更新成为推动城市可持续发展和提升人居环境的关键路径。自2020年起,“实施城市更新行动”被正式确立为国家战略,各地城市更新项目呈现蓬勃发展态势,在此背景下,既有建筑的改造利用作为城市更新的核心内容,其技术挑战日益显现。其中,既有建筑地基勘察评估工作作为项目成功的基石保障,面临着异于新建工程的技术难题。

相较于新建项目的基础勘察,城市更新中的地基评价具有独特之处:其一,评价目标具有既有性,因建筑地基历经长期负载作用及环境变迁,其功能状态已产生不同程度的改变;其二,场地条件呈现多样性,城市更新区域通常建筑密集,空间受限,且地下状况复杂不明;其三,社会环境具有敏感性,更新工程多在建成区内实施,需平衡施工进展与居民生活,对勘察评估工作的精细化与时效性提出更高要求。

目前,我国在城市更新中地基探测评价领域的研究仍处于初步阶段,缺乏体系化的技术指导。本文基于多个城市更新项目的实际经验,全面归纳既有建筑地基探测评价的技术核心,为相关项目提供参考,推动城市更新工作安全且高效地推进。

2 城市更新地基勘察评估的特殊要求

城市更新中的地基勘察评估与传统岩土工程勘察有着本质区别,其核心在于需全面考虑建筑既有状态、历史荷载作用以及周边环境的影响,形成评估-决策一体化的工作思路。

2.1 城市更新与传统勘察的差异

在城市更新的大环境下,地基探测与评估不应仅局限于基础的地质条件判断,更需要全面结合建筑物的使用状态、改造计划的可行性以及社会经济效益等多重目标进行决策。依据《既有建筑鉴定和加固通用规范》(GB55021-2021)及《民用建筑可靠性鉴定规范》(GB50292-2015)的规定,既有建筑的地基基础鉴定需依据构件、子单元、鉴定单元三个层级进行安全性能评定。通常划分为A、B、C、D四个等级,分级评估体系为城市更新项目的技术选择与经济核算提供了直接依据。

表1 城市更新中地基勘察与传统勘察的对比

对比维度传统岩土工程勘察城市更新地基勘察评估
工作目标获取地质参数,为新建工程服务评估既有地基状态,支撑改造决策
调查内容岩土体性质、地下水条件增加历史变形、建筑现状、周边环境
方法手段以钻探、原位测试为主综合钻探、物探、检测与监测
成果表达地质剖面图、岩土参数建议地基安全评级、加固处理建议
评价标准《岩土工程勘察规范》(GB50021)《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292)等

注:本表根据《岩土工程勘察规范》(GB50021)及相关文献的评估-决策一体化框架归纳编制。

2.2 多维数据调查与整合

城市更新地基探测评估有赖于多源数据支持。广州市在城市更新基础信息调查方面的实践显示,完整的基础信息需包含土地房产资料、人口经济数据及地质环境状况等多个层面,这些资料经“人户房地”综合分析后进行整合,为改造项目的成本核算和方案制定奠定基础。

近年来,新型测绘技术在城市更新信息采集中扮演了关键角色。广州市城市更新规划设计研究院在白云国际机场三期扩建项目征拆安置区工程中,运用无人机倾斜摄影测量与AI建筑智能识别技术,成功快速生成房屋测绘基础图件信息,大幅提高了工作效率。三维地质建模方法在项目地质条件分析中得以应用,通过构建三维地质模型,直观呈现软土及基岩的空间分布规律,为地基评估提供直观依据。

2.3 勘察评估的一体化框架

为满足城市更新项目的特殊要求,既有建筑地基的勘查与评估需遵循“现状勘察-数据解读-检验观测-评定决策”的整合框架[1]。该框架侧重于初期阶段调研的全面性及后期评估的应用性,通过跨学科合作,攻克更新改造中的关键技术难题。国家级忻州杂粮市场建设项目(一期)的鉴定过程为此提供了典型范例,该工程针对主体竣工后暴露在不良环境中的多年建筑,实施系统的安全鉴定与抗震鉴定,运用结构计算分析(YJK软件)与现场检测相结合的手段,对地基基础、上层承重体系、围护构造进行综合评定,确认建筑物安全等级为Bsu级,为后续改造工作提供直接参考。

3 既有建筑地基勘察关键技术要点

3.1 基础数据调查与多维建模

对于重要项目,三维地质建模已成为直观分析地质条件的有效手段。在场地地质勘探工作中以珠海斗门产业新城项目为例,通过整合23项钻孔数据,构建了研究区域的三维地质模型,清晰呈现了软土向砂岩基底的空间分布特征[2]。该模型有助于工程师理解岩土体的空间差异性,从而更精准地评估地基在改造过程中的稳定性。

对于关键工程,三维地质建模是高效解析地质假定的形象化途径,珠海斗门产业新城项目在汇总23组钻孔数据的基础上,构建了研究区域的三维地质结构,清晰呈现了软土层向风化砂岩基底的空间过渡规律。该模型有助于工程技术人员把握岩土介质的空间变异特征,从而更精确地评估地基在改扩建过程中所具备的恢复能力。

表2 城市更新地基基础数据分类及调查方法

数据类别调查内容主要调查方法
岩土工程数据地层结构、岩土参数、地下水钻探、原位测试、室内试验
建筑结构数据基础形式、结构体系、使用历史资料收集、现场检测与测绘
环境条件数据周边建筑、地下管线、地形工程测量、物探、实地调查
变形监测数据沉降、水平位移、倾斜自动化监测、人工测量

注:本表数据分类与方法综合参考了相关文献的基础数据调查体系及现场勘察技术。

3.2 地质环境与原位测试

地质环境通常较为复杂的城市更新区域,普遍存在软土、填土、风化岩等不良地质条件,同时地下水位也因历史活动而发生改变,一些滨海城市更新区域原为潮间带地貌,沉积了较厚的淤泥,后期又经历了吹填造陆与软基处理,形成了包含人工填土层、厚层软土的复杂地层结构。在既有建筑地基沉降案例分析中提到,陕西旬阳住宅楼的地基问题,主要是由大气降水渗入导致地基土软化进而引发不均匀沉降[3]。在城市更新地基勘察过程中,需要探明这类不良地质体的空间分布特征。

在处理上述复杂的地质预设时,现场测试手段对于评估地基土在荷载历史影响下的行为变化具有关键作用,实验室检测存在试样扰动和尺度效应制约,而现场测试可直接在原位测定岩土体特征,获取更贴近实际情况的参数[4]。经验证表明,静力触探试验(CPT)和旁压试验(PMT)为精确判定地基土行为、计算地基承载力以及预测沉降变形提供了核心数据。

3.3 现场检测与监测技术

既有建筑实地勘测包含基础部分勘测和上部构造勘测两个层面,基础勘测运用钻孔、坑探抑或物探技术,勘察基础形态、规格、材质韧度及地基土属性;上部构造勘测则侧重于基础隐患引发态势、沉降缝隙等征象[5]

通过部署传感器网络,自动化监测技术能够迅速收集建筑变形数据,为安全评估与施工决策提供依据,监测范围主要包括沉降、位移及裂缝观测。其中沉降观测尤为关键,该技术可完成数据自动采集,凭借其高效性降低人为偏差,大幅增强检测效率与信息完整性,为纠偏加固工作奠定可靠基础。

3.4 地基稳定性与承载力评估

地基稳定性评估是判断既有建筑是否需要加固的直接依据,其核心内容包括地基承载力、沉降变形及整体稳定性三个方面。

承载量评估需依据探测获取的岩土参数及基础形态尺寸,推算地基实际承载能力,既有建筑地基土在持续荷载下呈现压密效应,其承载量通常略高于初始地基,实验证实,土体回弹再压缩模量可达标准固结试验模量的两倍左右,这一特性应在加固方案中予以合理运用。

沉降变形分析应依据过往沉降观测数据,评估沉降发展趋势是否稳定,在陕西旬阳住宅楼案例中,南北方向最大沉降差异达到57毫米,构成了建筑变形的主要诱因,分析过程中需考虑邻近新建工程或基坑挖掘引发的额外沉降效应。

应关注地质灾难对地基稳固性的影响,以陕西旬阳住宅楼后方的滑坡案例为例,监测点最大水平位移值高达2592毫米,抗滑桩的位移量超过230毫米,此类灾难对地基的稳定性构成严峻挑战,因而在修缮升级过程中需着重预防。

4 地基处理与加固技术选择

4.1 常见地基问题及处理方案

城市更新过程中,既有建筑的地基常面临不均匀沉降、承载力不足、地下空间开发受限等多重挑战,针对问题类型及严重性,可采取不同的应对策略,陕西旬阳某住宅楼案例展示了无损可控土体固化技术在纠偏加固中的实践,该技术运用新型特种复合材料,借助微孔工艺将其注入地基,促使土体迅速固结,提升土体密实度与刚性,进而形成复合地基,土层在承压和密实度增强后产生向上的顶升力,促使住宅楼抬升,纠正倾斜趋势。

针对由滑坡等地质灾害引发的地基缺陷,应采用抗滑桩、挡土墙等支撑手段加以应对。以陕西旬阳案例为例,因强降雨影响,住宅区后侧出现滑坡现象,致使挡土墙整体前倾、墙体下部发生膨胀形变,局部区域甚至出现坍塌。由此可见,单纯依赖地基强化无法彻底解决问题,必须实施综合性整治方案,包括滑坡体排水、支撑构造补强等环节。

4.2 技术比选与决策流程

城市更新中的地基处理方案选择需综合考虑技术可行性、经济合理性和施工便利性。传统的地基加固技术如锚杆静压桩、换填垫层法等各有适用条件和局限性。锚杆静压桩需在基础上开凿压桩孔,可能对原结构造成局部损伤,且施工空间要求高;换填垫层法则需大量开挖和换填材料,工程量大,工期较长,且仅适用于浅层软弱土层。

表3城市更新中常用地基加固技术对比

技术类型适用条件主要优点主要局限
锚杆静压桩承载力不足、沉降尚未稳定受力明确、效果可靠对原结构有损伤、施工空间要求高
换填垫层法浅层软弱土处理(深度≤3米)施工简单、造价较低处理深度有限、开挖工程量大
注浆加固砂性土、破碎岩体、杂填土施工灵活、适应性强质量控制难度大、效果离散性高
无损可控土体固化多种土体,特别是敏感环境无干扰、工期短、环保材料成本高、技术门槛高

注:本表技术对比基于相关文献对地基处理技术的综述性研究归纳。

方案决策需进行全过程技术经济比选,综合考虑工期、成本、居民干扰及环境影响。陕西旬阳项目表明,新型无损可控土体固化技术较传统方法节省50%工期、降低60%成本,且实现无开挖、无噪音、零干扰施工,凸显了其在人口密集、施工条件受限的城市更新项目中的显著优势。

5 结论

城市更新中既有建筑地基勘察评估是一项复杂系统工程,需采用多维一体化方法,综合地质、结构、环境及社会经济数据,构建全面评估框架。

勘察关键技术涵盖基础数据调查与多维建模、地质环境与原位测试、现场检测与监测、地基稳定性与承载力评估等。三维地质建模、原位测试和自动化监测等现代技术可显著提升评估准确性与可靠性。

地基处理方案应基于详细勘察结果,统筹技术可行性、经济合理性与社会接受度。无损可控土体固化等新兴技术因其施工快、干扰小,特别契合城市更新项目需求。

地基勘察评估应贯穿项目全流程,形成从前期调查到设计施工再到后期监测的闭环管理体系,确保更新改造的安全性与经济性。随着城市更新深入推进,相关技术将持续完善,为城市建设提供更可靠支撑。

参考文献

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