地基基礎工程的現(xiàn)狀及發(fā)展綜述1

地基根底工程的現(xiàn)狀

及開展綜述

潘凱云編11.地基根底工程國內(nèi)外現(xiàn)狀地基根底工程需處理的問題：建〔構筑〕物的地基強度設計、變形控制、穩(wěn)定性控制、根底資料設計、檢驗與監(jiān)測技術和相關施工技術。地基強度設計：應包括，地基原位測試技術、室內(nèi)測試技術、允許設計取值。變形控制：應包括，地基變形計算、建筑物允許變形、對相鄰建筑物的影響。穩(wěn)定性控制：應包括，建筑物整體穩(wěn)定性、抗浮穩(wěn)定性、抗震穩(wěn)定性。

2根底資料設計：應包括，資料抗沖切、抗剪、抗彎設計、耐久性設計及地基土的資料特性。地基土的資料特性：應包括土的組成、化學成分、成因、應力歷史、地下水條件、物理力學目的等。地基根底的工程研討：地基資料特性、構造類型順應性、施工技術可行性。31.1根底工程的可靠性、耐久性研討已開展到新的程度。1.1.1可靠性70年代我國科研任務者跟進國際工程構造可靠性設計的研討，全面開展了對工程構造可靠性設計的研討。85年國際規(guī)范ISO2394<構造可靠性總原那么>發(fā)布，這種設計方法在世界各國構造工程界得到實施，標志世界構造工程設計的全面技術提高。84年我國國家規(guī)范GBJ68-84<建筑構造設計一致規(guī)范>發(fā)布。

4我國89版國家規(guī)范體系全面引入了以概率實際為根底的極限形狀設計法，簡稱概率極限形狀設計法，即承載才干極限形狀和正常運用極限形狀的設計方法。89版國家規(guī)范體系的特點：構造可靠度設計的范圍僅限于構件設計的可靠度；對構造體系的可靠度研討還未到達運用階段；國家規(guī)范體系中還沒有全面涉及耐久性設計的內(nèi)容。52000版國家規(guī)范體系的公布，進一步明確了可靠性設計的原那么和適用范圍，全面引入構造耐久性設計的內(nèi)容，使我國構造工程的技術程度隨國際同步，到達了新的技術程度。1〕<建筑構造設計一致規(guī)范>GBJ68-84，修訂為<建筑構造可靠度設計一致規(guī)范>。2〕由于<建筑地基根底設計規(guī)范>、<建筑抗震設計規(guī)范>在構造可靠度設計方法有一定特殊性，由原規(guī)范要求的“應遵守〞本規(guī)范，改為“宜遵守〞本規(guī)范。63〕<建筑地基根底設計規(guī)范>GB50007-2002中明確了地基根底設計中承載才干極限形狀和正常運用極限形狀的運用范圍和計算方法，對荷載組合的設計取值和相應的抗力給出了明確規(guī)定。對地基和樁基的承載力采用了極限值、特征值和平安系數(shù)的方法，并對荷載組合設計取值給出了規(guī)定。74〕根底工程可靠性包括以下幾個方面：·根底工程構造或構造的一部分作為剛體失去平衡〔如傾覆等〕；·根底工程構造構件或銜接因資料強度超越而破壞〔包括疲勞破壞〕、或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載；·根底構造轉變?yōu)闄C動體系，或因過大變形引起上部構造不適宜繼續(xù)承載；·根底工程的變形引起構造裂痕或影響正常運用；·根底工程的耐久性。81.1.2耐久性國外對耐久性的認識是運用極限形狀的問題，以為構造或構件出現(xiàn)不可接受的外觀損傷，是經(jīng)濟合理的運用壽命問題。國內(nèi)那么更多的以為是平安問題，將耐久性看成是承載才干極限形狀問題?；炷翗嬙斓哪途眯詥栴}，主要在三個方面：1〕鋼材的耐久性；2〕混凝土的耐久性；3〕環(huán)境作用的耐久性問題。

9鋼筋銹蝕?；炷羶鋈趽p傷?；瘜W物質(zhì)的侵蝕。堿骨料反響—水泥水化過程中釋放出來的堿金屬與骨料發(fā)生反響。堿—硅酸反響堿—碳酸鹽反響機械物理損傷—磨損、空蝕、沖撞。大氣侵蝕—酸雨、空氣污染、雨水沖淋、風沙。溶蝕—長期浸泡在流動水中的混凝土，有效成份被水溶解。生物侵傷—海洋環(huán)境和城市污水的影響。102000版設計規(guī)范對耐久性的規(guī)定：規(guī)定了設計運用年限對運用環(huán)境進展了分類對構造混凝土進展了規(guī)定對構造要求進展了規(guī)定111.2更加強調(diào)原位測試的重要性。地基土〔巖〕由于成因、應力歷史、地下水條件等的改動，對土的根本力學性質(zhì)影響很大，根底工程設計參數(shù)更加強調(diào)原位測試的重要性。近20年的工程實際，在土的原位強度、變形特性的測試技術、軟土、砂土的非擾動取土測試技術不斷開展，如：靜力觸探儀技術、旁壓儀技術、扁鏟測試技術、軟土的薄壁取土技術，砂土的二重管、三重管取土技術等研討和運用，已大大提高了巖土工程原位測試技術的開展和工程運用的可靠性。12如有的學者引見國外興隆國家，如德國，原位觸探類測試與取土鉆孔在工程上的比例與我國比正好相反，靜力觸探除有壓力傳感之外，還安裝攝像和其他傳感器，大大提高了巖土工程勘察的程度和才干。我們國家總的情況是觸探技術運用的多一些，大都是傳統(tǒng)的取土測試，先進的取土技術、旁壓儀、扁鏟等運用面較小，設備的差距較大。131.3強調(diào)按變形控制的根底工程設計原那么：<建筑地基根底設計規(guī)范>GB50007-2002中明確規(guī)定了按變形設計的原那么、方法，地基根底工程按變形控制設計的思想是國內(nèi)外巖土工程學術領域的共識。分析一切地基根底工程的事故，因地基強度引起的比例很小，大部分是因地基過大變形引起的傾覆和開裂，或因差別沉降引起的裂痕而影響正常運用。

14黃熙齡院士在1991年~1997年，經(jīng)過一系列室內(nèi)模型實驗進展了變形控制設計研討，并進展了工程實際，同時把這一重要設計思想編入GB50007-2002<建筑地基根底設計規(guī)范>，即在一個整體大面積根底上建有多棟高層或多層建筑，應按上部構造、根底與地基共同作用進展變形計算，標志著我國地基根底設計程度已到達國際先進程度。15我省原云南省設計院總工劉岳東教授級高工，已年過80高齡，經(jīng)過多年的調(diào)查、分析、研討，出版了<高層建筑筏形根底內(nèi)力分析>一書，對現(xiàn)行規(guī)范中的一些問題提出了不同的論點：如，對根底內(nèi)力分析的彎曲與彎矩的概念及相應的“倒梁法〞計算的不同觀念；對基底摩擦阻力抵消根底整體彎矩的討論。同時針對上部構造、根底、地基共同任務的設計思想和方法，分為9個章節(jié)進展了分析和論述。劉老的這部專著對我們更深化準確地學習貫徹<建筑地基根底設計規(guī)范>，并把上部構造、根底、地基共同任務的設計思想在工程實際中推行和實際有指點作用，劉老這種對工程科學問題嚴謹且不斷探求的精神，是我們?nèi)w工程技術人員學習的典范。161.4重現(xiàn)監(jiān)測技術：監(jiān)測技術在地基根底工程中占有非常重要的位置。它既是地基根底工程災禍的預警系統(tǒng)。同時監(jiān)測數(shù)據(jù)是檢驗地基根底工程設計、施工質(zhì)量和程度的重要根據(jù)。動態(tài)設計、信息化施工要依托監(jiān)測技術實現(xiàn)。監(jiān)測技術包括：測試原件、監(jiān)測儀器儀表、自動控制系統(tǒng)和反分析技術。監(jiān)測技術研討包括：測試原件、儀器儀表的可靠性、耐久性研討，自動測試系統(tǒng)可靠性研討、遠程監(jiān)控技術和自動報警系統(tǒng)。

17近十年國內(nèi)外在監(jiān)測技術的研討方面已根本上實現(xiàn)了：除傳統(tǒng)的應變、頻率測試外，開展了遠紅外技術、光譜分析技術，并在自動化程度和可靠性上大大提高，并且實現(xiàn)了長期監(jiān)測和自動預警的系統(tǒng)設計功能。監(jiān)測和研討的內(nèi)容：建筑物的沉降觀測和監(jiān)測；大型土石壩工程的裂痕、應力觀測和監(jiān)測；大型邊坡工程、填筑工程的沉降監(jiān)測和裂痕監(jiān)測；地鐵工程建造期和運用期對地上建筑物影響的監(jiān)測等。181.5大型區(qū)域工程的相關技術和綜合利用。區(qū)域性根底工程包括：區(qū)域性地下空間開發(fā)功能設計、根底設計和相關施工技術。地鐵車站建立的地下通道與周圍建筑群的結合；地鐵道路對線路上建筑物根底〔包括超長樁根底〕的影響；地下車庫在區(qū)域地下空間建立的道路設計；小區(qū)地下空間綜合利用的規(guī)劃、建筑設計等。

19隨著城市用地日益緊張，地下空間開發(fā)的地下車道、地下商場、地下車庫的需求越來越大，區(qū)域根底工程研討的問題是綜合規(guī)劃、建造、添加投資效益和地下空間綜合利用率，減少由于單體設計、施工引起的人為地質(zhì)災禍，包括根底支護構造及錨桿對鄰建建筑物的影響、地鐵線路穿越高層建筑樁根底等引起的相關問題。目前在小區(qū)規(guī)劃設計中，已初步思索了地下空間綜合利用問題，但對相關根底工程設計和相關結合技術還有待進一步研討。202.地基根底工程技術開展中的幾個問題。隨著我國國民經(jīng)濟的高速開展，建筑業(yè)在我們國家的經(jīng)濟開展中已占有重要位置。進入21世紀，大型公共建筑工程、住宅產(chǎn)業(yè)工程、地下空間開發(fā)利用、城市地下交通建立等規(guī)劃設計、施工綜合研討的需求，對我們構造工程師提出了新的課題，也為根底工程科學的開展提供了寬廣的空間。

21國內(nèi)興隆地域在超深超大基坑工程、大底盤多塔樓高層建筑、地下商場、地下車庫、以及大跨空間多層地下建筑等，不僅在大型公共建筑而且在住宅小區(qū)建立中都曾經(jīng)有廣泛的運用，其面積已到達總建立面積的10%。綜上所述我們構造工程師在思索、研討和實際中，應在如下幾個問題有所突破。222.1上部構造—根底—地基共同作用設計的進一步研討和實際。建筑物的根底沉降都是“盆形〞沉降，即周圍小，中間大。規(guī)范中所列的單體高層建筑箱形根底，當?shù)鼗^均勻、豎向構造構件布置均勻、上部構造荷載分布均勻時，箱形根底的底板、頂板的內(nèi)力近似于部分受力的內(nèi)力，但這種情況在工程實際中是很難遇到的。工程中大量遇到的情況越來越需求進展上部構造—根底—地基共同作用的設計。如：

23〔1〕箱形根底或裙樓比塔樓擴展，剛度較大荷載分布也較大中心筒，呵斥荷載不均勻，由于功能的要求豎向構件的布置不均勻?！?〕目前上部構造內(nèi)力計算均把根底作為嵌固的固定端來假定的，因此整個構造體系沒有思索“盆形〞沉降而引起的附加內(nèi)力?！?〕有的工程實測研討以為，上部構造—根底—地基共同作用的計算和設計應思索施工過程的內(nèi)力變化和分布，有的工程實測闡明，當施工到9~11層時對構造體系，特別是對地基根底的計算起控制造用，即過多地思索上部構造的剛度參與是不平安的。以上僅是復雜工程實際中的一小部分，因此上部構造—根底—地基共同作用的原理還需進一步的研討實際。242.2按變形控制設計為減小沉降設置樁基的設計思想，是我國運用變形控制進展根底工程設計的勝利閱歷。減少建筑物整體沉降可以采用減少構造自重從而降低基底附加壓力；采用深埋根底；采用樁基等各種措施和方法。對于差別沉降的控制可采用設置沉降縫，設置施工后澆帶等措施和方法。在實踐工程中由于功能要求，不允許設置沉降縫；或因地下水位較高或希望工期縮短，采用施工后澆帶要添加施工費用，對工期也有影響。

25因此就出現(xiàn)了按變形控制的設計方法。如：云南省設計院完成的北京中華民族園，根據(jù)業(yè)主的需求，用一層到九層的階梯形建筑構成人造山體，建筑內(nèi)部為商業(yè)用途地下一層停車庫，總面積十二萬平方米，荷載的差別非常大，并且不能夠設縫。因此采用樁基獨立柱承臺，再用防水板做地下室底板，其中心就是不采用天然地基，而用樁來控制差別很大的變形。這一方法得到北京首規(guī)委組織的專家組的充分一定，建成后闡明這一方案是勝利的，且是經(jīng)濟的。26其他各地也有假設干勝利的實例。但整個按變形控制設計方法還有待在實際中總結完善和系統(tǒng)地深化研討。另一個方面，目前深基坑工程對于周圍建筑及地下管線、道路的影響，在城市建立中事故率較高，深基坑工程設計必需按變形控制設計已列入規(guī)范，但某些支護技術對變形計算的研討還非常欠缺乏〔如土釘墻支護〕，事故率也比較高，因此按變形控制的支護設計計算方法還有待全面地總結完善。272.3全面提高原位測試技術程度。作為根底工程設計根據(jù)的巖土工程勘察，原位測試技術研討目前積累的大量資料以地基強度為主，而且開展任務的廣度和深度還不平衡，對于原位地基變形參數(shù)的研討較少，至使工程設計或由于參數(shù)保守，呵斥工程浪費，或由于估計錯誤，呵斥工程事故。

28隨著地基—根底—上部構造共同作用設計和按變形控制設計的要求，變形參數(shù)原位測試技術的研討和實際非常重要，特別對于砂土、粉土、風化巖等室內(nèi)評價有困難的地基土更加重要。并且這項技術的開展不僅需求引進先進的配備和儀器，還需求積累量大面廣的工程資料和閱歷總結。因此在市場經(jīng)濟的現(xiàn)實中，還需求我們在觀念上給予注重、在方法實施協(xié)作，推進這項技術的提高。292.4進展監(jiān)測技術的進一步實際和研討。監(jiān)測數(shù)據(jù)是信息法施工和動態(tài)設計的重要根據(jù)，也是檢驗、總結和調(diào)整地基根底工程設計的重要根據(jù)；大量監(jiān)測數(shù)據(jù)的積累，為工程設計反分析，建立區(qū)域地質(zhì)資料庫有非常重要的意義。我國基坑工程研討方面的投入還非常欠缺，監(jiān)測技術的實際和研討包括測試原器件、測試系統(tǒng)及自動化預警系統(tǒng)等方面內(nèi)容。303.幾個重要的專題3.1北京市勘察設計研討院的共同作用分析方法的研討與運用，上部構造、根底與地基共同作用的概念。共同作用應滿足的條件：1〕三者各自需滿足靜力平穩(wěn)條件；2〕彼此之間要滿足變形協(xié)調(diào)條件。上部構造與根底的共同作用是構造力學問題；地基與根底的共同作用是屬于不同資料體系的銜接。31共同作用方法的難點：·中心問題：根底與地基接觸面的反力計算?！に妓鞯膬?nèi)容：1〕地基模型確實定：反映地基土的應力應變變化規(guī)律，簡便、適用，易于在工程中運用。2〕參數(shù)確定：需求大量工程的試測數(shù)據(jù)，并對參數(shù)進展反演分析。3〕上部構造剛度：上部構造剛度隨施工進程的變化。上部構