地基基础工程的现状及发展综述1

地基根底工程的现状

及开展综述

潘凯云编11.地基根底工程国内外现状地基根底工程需处理的问题：建〔构筑〕物的地基强度设计、变形控制、稳定性控制、根底资料设计、检验与监测技术和相关施工技术。地基强度设计：应包括，地基原位测试技术、室内测试技术、允许设计取值。变形控制：应包括，地基变形计算、建筑物允许变形、对相邻建筑物的影响。稳定性控制：应包括，建筑物整体稳定性、抗浮稳定性、抗震稳定性。

2根底资料设计：应包括，资料抗冲切、抗剪、抗弯设计、耐久性设计及地基土的资料特性。地基土的资料特性：应包括土的组成、化学成分、成因、应力历史、地下水条件、物理力学目的等。地基根底的工程研讨：地基资料特性、构造类型顺应性、施工技术可行性。31.1根底工程的可靠性、耐久性研讨已开展到新的程度。1.1.1可靠性70年代我国科研任务者跟进国际工程构造可靠性设计的研讨，全面开展了对工程构造可靠性设计的研讨。85年国际规范ISO2394<构造可靠性总原那么>发布，这种设计方法在世界各国构造工程界得到实施，标志世界构造工程设计的全面技术提高。84年我国国家规范GBJ68-84<建筑构造设计一致规范>发布。

4我国89版国家规范体系全面引入了以概率实际为根底的极限形状设计法，简称概率极限形状设计法，即承载才干极限形状和正常运用极限形状的设计方法。89版国家规范体系的特点：构造可靠度设计的范围仅限于构件设计的可靠度；对构造体系的可靠度研讨还未到达运用阶段；国家规范体系中还没有全面涉及耐久性设计的内容。52000版国家规范体系的公布，进一步明确了可靠性设计的原那么和适用范围，全面引入构造耐久性设计的内容，使我国构造工程的技术程度随国际同步，到达了新的技术程度。1〕<建筑构造设计一致规范>GBJ68-84，修订为<建筑构造可靠度设计一致规范>。2〕由于<建筑地基根底设计规范>、<建筑抗震设计规范>在构造可靠度设计方法有一定特殊性，由原规范要求的“应遵守〞本规范，改为“宜遵守〞本规范。63〕<建筑地基根底设计规范>GB50007-2002中明确了地基根底设计中承载才干极限形状和正常运用极限形状的运用范围和计算方法，对荷载组合的设计取值和相应的抗力给出了明确规定。对地基和桩基的承载力采用了极限值、特征值和平安系数的方法，并对荷载组合设计取值给出了规定。74〕根底工程可靠性包括以下几个方面：·根底工程构造或构造的一部分作为刚体失去平衡〔如倾覆等〕；·根底工程构造构件或衔接因资料强度超越而破坏〔包括疲劳破坏〕、或因过度的塑性变形而不适于继续承载；·根底构造转变为机动体系，或因过大变形引起上部构造不适宜继续承载；·根底工程的变形引起构造裂痕或影响正常运用；·根底工程的耐久性。81.1.2耐久性国外对耐久性的认识是运用极限形状的问题，以为构造或构件出现不可接受的外观损伤，是经济合理的运用寿命问题。国内那么更多的以为是平安问题，将耐久性看成是承载才干极限形状问题。混凝土构造的耐久性问题，主要在三个方面：1〕钢材的耐久性；2〕混凝土的耐久性；3〕环境作用的耐久性问题。

9钢筋锈蚀。混凝土冻融损伤。化学物质的侵蚀。碱骨料反响—水泥水化过程中释放出来的碱金属与骨料发生反响。碱—硅酸反响碱—碳酸盐反响机械物理损伤—磨损、空蚀、冲撞。大气侵蚀—酸雨、空气污染、雨水冲淋、风沙。溶蚀—长期浸泡在流动水中的混凝土，有效成份被水溶解。生物侵伤—海洋环境和城市污水的影响。102000版设计规范对耐久性的规定：规定了设计运用年限对运用环境进展了分类对构造混凝土进展了规定对构造要求进展了规定111.2更加强调原位测试的重要性。地基土〔岩〕由于成因、应力历史、地下水条件等的改动，对土的根本力学性质影响很大，根底工程设计参数更加强调原位测试的重要性。近20年的工程实际，在土的原位强度、变形特性的测试技术、软土、砂土的非扰动取土测试技术不断开展，如：静力触探仪技术、旁压仪技术、扁铲测试技术、软土的薄壁取土技术，砂土的二重管、三重管取土技术等研讨和运用，已大大提高了岩土工程原位测试技术的开展和工程运用的可靠性。12如有的学者引见国外兴隆国家，如德国，原位触探类测试与取土钻孔在工程上的比例与我国比正好相反，静力触探除有压力传感之外，还安装摄像和其他传感器，大大提高了岩土工程勘察的程度和才干。我们国家总的情况是触探技术运用的多一些，大都是传统的取土测试，先进的取土技术、旁压仪、扁铲等运用面较小，设备的差距较大。131.3强调按变形控制的根底工程设计原那么：<建筑地基根底设计规范>GB50007-2002中明确规定了按变形设计的原那么、方法，地基根底工程按变形控制设计的思想是国内外岩土工程学术领域的共识。分析一切地基根底工程的事故，因地基强度引起的比例很小，大部分是因地基过大变形引起的倾覆和开裂，或因差别沉降引起的裂痕而影响正常运用。

14黄熙龄院士在1991年~1997年，经过一系列室内模型实验进展了变形控制设计研讨，并进展了工程实际，同时把这一重要设计思想编入GB50007-2002<建筑地基根底设计规范>，即在一个整体大面积根底上建有多栋高层或多层建筑，应按上部构造、根底与地基共同作用进展变形计算，标志着我国地基根底设计程度已到达国际先进程度。15我省原云南省设计院总工刘岳东教授级高工，已年过80高龄，经过多年的调查、分析、研讨，出版了<高层建筑筏形根底内力分析>一书，对现行规范中的一些问题提出了不同的论点：如，对根底内力分析的弯曲与弯矩的概念及相应的“倒梁法〞计算的不同观念；对基底摩擦阻力抵消根底整体弯矩的讨论。同时针对上部构造、根底、地基共同任务的设计思想和方法，分为9个章节进展了分析和论述。刘老的这部专著对我们更深化准确地学习贯彻<建筑地基根底设计规范>，并把上部构造、根底、地基共同任务的设计思想在工程实际中推行和实际有指点作用，刘老这种对工程科学问题严谨且不断探求的精神，是我们全体工程技术人员学习的典范。161.4重现监测技术：监测技术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灾祸的预警系统。同时监测数据是检验地基根底工程设计、施工质量和程度的重要根据。动态设计、信息化施工要依托监测技术实现。监测技术包括：测试原件、监测仪器仪表、自动控制系统和反分析技术。监测技术研讨包括：测试原件、仪器仪表的可靠性、耐久性研讨，自动测试系统可靠性研讨、远程监控技术和自动报警系统。

17近十年国内外在监测技术的研讨方面已根本上实现了：除传统的应变、频率测试外，开展了远红外技术、光谱分析技术，并在自动化程度和可靠性上大大提高，并且实现了长期监测和自动预警的系统设计功能。监测和研讨的内容：建筑物的沉降观测和监测；大型土石坝工程的裂痕、应力观测和监测；大型边坡工程、填筑工程的沉降监测和裂痕监测；地铁工程建造期和运用期对地上建筑物影响的监测等。181.5大型区域工程的相关技术和综合利用。区域性根底工程包括：区域性地下空间开发功能设计、根底设计和相关施工技术。地铁车站建立的地下通道与周围建筑群的结合；地铁道路对线路上建筑物根底〔包括超长桩根底〕的影响；地下车库在区域地下空间建立的道路设计；小区地下空间综合利用的规划、建筑设计等。

19随着城市用地日益紧张，地下空间开发的地下车道、地下商场、地下车库的需求越来越大，区域根底工程研讨的问题是综合规划、建造、添加投资效益和地下空间综合利用率，减少由于单体设计、施工引起的人为地质灾祸，包括根底支护构造及锚杆对邻建建筑物的影响、地铁线路穿越高层建筑桩根底等引起的相关问题。目前在小区规划设计中，已初步思索了地下空间综合利用问题，但对相关根底工程设计和相关结合技术还有待进一步研讨。202.地基根底工程技术开展中的几个问题。随着我国国民经济的高速开展，建筑业在我们国家的经济开展中已占有重要位置。进入21世纪，大型公共建筑工程、住宅产业工程、地下空间开发利用、城市地下交通建立等规划设计、施工综合研讨的需求，对我们构造工程师提出了新的课题，也为根底工程科学的开展提供了宽广的空间。

21国内兴隆地域在超深超大基坑工程、大底盘多塔楼高层建筑、地下商场、地下车库、以及大跨空间多层地下建筑等，不仅在大型公共建筑而且在住宅小区建立中都曾经有广泛的运用，其面积已到达总建立面积的10%。综上所述我们构造工程师在思索、研讨和实际中，应在如下几个问题有所突破。222.1上部构造—根底—地基共同作用设计的进一步研讨和实际。建筑物的根底沉降都是“盆形〞沉降，即周围小，中间大。规范中所列的单体高层建筑箱形根底，当地基较均匀、竖向构造构件布置均匀、上部构造荷载分布均匀时，箱形根底的底板、顶板的内力近似于部分受力的内力，但这种情况在工程实际中是很难遇到的。工程中大量遇到的情况越来越需求进展上部构造—根底—地基共同作用的设计。如：

23〔1〕箱形根底或裙楼比塔楼扩展，刚度较大荷载分布也较大中心筒，呵斥荷载不均匀，由于功能的要求竖向构件的布置不均匀。〔2〕目前上部构造内力计算均把根底作为嵌固的固定端来假定的，因此整个构造体系没有思索“盆形〞沉降而引起的附加内力。〔3〕有的工程实测研讨以为，上部构造—根底—地基共同作用的计算和设计应思索施工过程的内力变化和分布，有的工程实测阐明，当施工到9~11层时对构造体系，特别是对地基根底的计算起控制造用，即过多地思索上部构造的刚度参与是不平安的。以上仅是复杂工程实际中的一小部分，因此上部构造—根底—地基共同作用的原理还需进一步的研讨实际。242.2按变形控制设计为减小沉降设置桩基的设计思想，是我国运用变形控制进展根底工程设计的胜利阅历。减少建筑物整体沉降可以采用减少构造自重从而降低基底附加压力；采用深埋根底；采用桩基等各种措施和方法。对于差别沉降的控制可采用设置沉降缝，设置施工后浇带等措施和方法。在实践工程中由于功能要求，不允许设置沉降缝；或因地下水位较高或希望工期缩短，采用施工后浇带要添加施工费用，对工期也有影响。

25因此就出现了按变形控制的设计方法。如：云南省设计院完成的北京中华民族园，根据业主的需求，用一层到九层的阶梯形建筑构成人造山体，建筑内部为商业用途地下一层停车库，总面积十二万平方米，荷载的差别非常大，并且不能够设缝。因此采用桩基独立柱承台，再用防水板做地下室底板，其中心就是不采用天然地基，而用桩来控制差别很大的变形。这一方法得到北京首规委组织的专家组的充分一定，建成后阐明这一方案是胜利的，且是经济的。26其他各地也有假设干胜利的实例。但整个按变形控制设计方法还有待在实际中总结完善和系统地深化研讨。另一个方面，目前深基坑工程对于周围建筑及地下管线、道路的影响，在城市建立中事故率较高，深基坑工程设计必需按变形控制设计已列入规范，但某些支护技术对变形计算的研讨还非常欠缺乏〔如土钉墙支护〕，事故率也比较高，因此按变形控制的支护设计计算方法还有待全面地总结完善。272.3全面提高原位测试技术程度。作为根底工程设计根据的岩土工程勘察，原位测试技术研讨目前积累的大量资料以地基强度为主，而且开展任务的广度和深度还不平衡，对于原位地基变形参数的研讨较少，至使工程设计或由于参数保守，呵斥工程浪费，或由于估计错误，呵斥工程事故。

28随着地基—根底—上部构造共同作用设计和按变形控制设计的要求，变形参数原位测试技术的研讨和实际非常重要，特别对于砂土、粉土、风化岩等室内评价有困难的地基土更加重要。并且这项技术的开展不仅需求引进先进的配备和仪器，还需求积累量大面广的工程资料和阅历总结。因此在市场经济的现实中，还需求我们在观念上给予注重、在方法实施协作，推进这项技术的提高。292.4进展监测技术的进一步实际和研讨。监测数据是信息法施工和动态设计的重要根据，也是检验、总结和调整地基根底工程设计的重要根据；大量监测数据的积累，为工程设计反分析，建立区域地质资料库有非常重要的意义。我国基坑工程研讨方面的投入还非常欠缺，监测技术的实际和研讨包括测试原器件、测试系统及自动化预警系统等方面内容。303.几个重要的专题3.1北京市勘察设计研讨院的共同作用分析方法的研讨与运用，上部构造、根底与地基共同作用的概念。共同作用应满足的条件：1〕三者各自需满足静力平稳条件；2〕彼此之间要满足变形协调条件。上部构造与根底的共同作用是构造力学问题；地基与根底的共同作用是属于不同资料体系的衔接。31共同作用方法的难点：·中心问题：根底与地基接触面的反力计算。·思索的内容：1〕地基模型确实定：反映地基土的应力应变变化规律，简便、适用，易于在工程中运用。2〕参数确定：需求大量工程的试测数据，并对参数进展反演分析。3〕上部构造刚度：上部构造刚度随施工进程的变化。上部构