樁基學(xué)科新進(jìn)展史佩棟.ppt

樁 基 學(xué) 科 新 進(jìn) 展,史 佩 棟,巖土工程叢書編審出版委員會(huì) 主任 浙江省建協(xié) 地下工程分會(huì) 會(huì)長(zhǎng) 浙江隧道與地下工程雜志 主編 浙江建科院 地下工程研究中心 顧問教授 浙江理工大學(xué)建工學(xué)院 兼職教授,2007年12月9日 于 江蘇楊州,樁基學(xué)科新進(jìn)展,隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的史無前例地發(fā)展，樁基技術(shù)在建筑、市政、道路、橋梁、港口、碼頭、能源、電力等領(lǐng)域的工程建設(shè)中得到了大量的應(yīng)用，而樁基工程的地質(zhì)條件、荷載特征、使用功能、施工環(huán)境等更趨復(fù)雜，這使巖土工程科技工作者面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。正是由于這種機(jī)遇和挑戰(zhàn)帶動(dòng)了我國(guó)樁基工程的科研、創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步。,樁基學(xué)科新進(jìn)展,今年9月在上海舉行了全國(guó)第8屆樁基工程學(xué)術(shù)年會(huì)， 參加者300余人，錄用論文100余篇，為全國(guó)樁基工程學(xué) 術(shù)委員會(huì)歷屆年會(huì)所沒有。 今年11月在重慶舉行了全國(guó)第10屆土力學(xué)及巖土工 程學(xué)術(shù)年會(huì)，暨土力學(xué)及巖土工程分會(huì)成立50周年慶典 活動(dòng)，參加者700余人，錄用論文400余篇。為歷史之最。 其中涉及樁基的論文數(shù)十篇。 但以上兩次大會(huì)，都沒有關(guān)于樁基學(xué)科發(fā)展的水平 報(bào)告或綜合報(bào)告。,樁基學(xué)科新進(jìn)展,這次應(yīng)邀來?xiàng)钪荩瑸榱耸勾蠹覍?duì)樁基學(xué)科 當(dāng)前發(fā)展情況和發(fā)展前景，有一個(gè)比較清晰的 概念，以有助于進(jìn)一步更好地開展樁基領(lǐng)域的 科研、設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)等工作，我對(duì)以下相 關(guān)資料做了一番瀏覽：, Geo-Shanghai 2006論文集 ASCE Special Publications 第10屆樁與深基礎(chǔ)國(guó)際會(huì)議（希臘）論文集 Porceedings of the 10th Conference of Piling and Deep Foundations 第8屆全國(guó)樁基學(xué)術(shù)年會(huì)會(huì)議論文集 第10屆全國(guó)土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集 （有關(guān)樁基部分） 近年的許多期刊、出版物等,樁基學(xué)科新進(jìn)展,樁基學(xué)科新進(jìn)展,結(jié)合個(gè)人幾年來的認(rèn)識(shí)，對(duì)樁基學(xué)術(shù)的進(jìn)展， 提出一些參考意見。我所講的，并非是在個(gè)人的視 野中，又發(fā)現(xiàn)了在國(guó)內(nèi)外有什么最新的動(dòng)態(tài)。而主 要是審視了樁基學(xué)科的現(xiàn)狀，與以往十年、十五年、 二十年前的狀況相比較，而形成了一些個(gè)人感受； 尤其是在瀏覽了上述文獻(xiàn)所歸納出的一些動(dòng)態(tài)、信 息等。,樁基學(xué)科新進(jìn)展,在國(guó)際層面上，有兩篇最新文章值得關(guān)注, 澳大利亞 H.G. Poulos 群樁沉降的估算 從理論研究到工程實(shí)踐 美國(guó) James K. Mitchell 巖土工程的新前沿 - 挑戰(zhàn)與機(jī)遇 （我們都已有了中譯本）,樁基學(xué)科新進(jìn)展,我國(guó)已成為世界上用樁第一大國(guó) 不論用樁的數(shù)量、樁型等都已居世界前列 上海剛剛總結(jié)了金茂大廈、東海大橋等的宏偉業(yè)績(jī)，北京一大批奧運(yùn)工程，幾乎都采用樁基礎(chǔ)，其中有的單項(xiàng)工程用樁量達(dá)數(shù)萬(wàn)根之多。 準(zhǔn)備建設(shè)的京滬高速鐵路，由于工后沉降要求極為嚴(yán)格，將以橋?yàn)槁?，全部采用樁支承?我 國(guó) 樁 機(jī) 領(lǐng) 域 總 的 態(tài) 勢(shì),樁基學(xué)科新進(jìn)展,我 國(guó) 樁 型 概 略,樁基學(xué)科新進(jìn)展,CCTV新大廈,體型復(fù)雜，基礎(chǔ)荷載大。雙塔分別高51層和45層，高234m和205m，基底壓力達(dá)900 kPa左右，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。施工分5個(gè)階段。為確保沉降滿足要求，特別要保證雙塔懸臂準(zhǔn)確對(duì)接，進(jìn)行了不同工況下的樁基與上部結(jié)構(gòu)的協(xié)同左右分析，準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了？各階段的沉降和總沉降量。,樁基學(xué)科新進(jìn)展,（一）樁基設(shè)計(jì)理論的革命 從上部荷載完全由樁承擔(dān)，發(fā)展至 樁土共同作用。 承臺(tái)樁土共同作用 樁筏基礎(chǔ) 大樁距（ 6 d）復(fù)合樁基 變剛度調(diào)平設(shè)計(jì) 端承樁樁頂變形調(diào)節(jié)裝置；等等,樁基學(xué)科新進(jìn)展,我國(guó)有多位學(xué)者提出了各自命名、各具特色的 復(fù)合樁基設(shè)計(jì)理論與計(jì)算方法,童翊湘 （1979）減少樁數(shù)，控制沉降 管自立 （1983）疏樁基礎(chǔ) 黃紹銘等（1989）減少沉降量樁基礎(chǔ) 宰金珉 （1992）復(fù)合樁基礎(chǔ) 最近，巖土工程學(xué)報(bào)2007第11期 首篇： 極限荷載下樁筏基礎(chǔ)共同作用性狀的 室內(nèi)模型試驗(yàn)研究 劉金礪 （1991）變剛度調(diào)平設(shè)計(jì) 楊 敏 （1998）減少沉降樁基礎(chǔ) 劉惠珊 （1999）,國(guó) 外 的 研 究 者 JB Burland; B B Broms（1977） Hooper (1977) Hain and Lee(1978) Cooke(1979) T Whitaker(1980) H G Poulous (1985) etc,樁基學(xué)科新進(jìn)展,樁基學(xué)科新進(jìn)展,變剛度布樁模式,均勻布樁與變剛度布樁的變形與反力示意,我國(guó)學(xué)者的研究和實(shí)踐成果累累，可以說在總體上已趕上和超過了國(guó)際水平，當(dāng)前亟需進(jìn)一步加強(qiáng)國(guó)際交流，建議要把各家的學(xué)說加以整合，推出去。,樁基學(xué)科新進(jìn)展,（二） 地基處理技術(shù)與樁基技術(shù)互相滲透應(yīng)用 1. 灌注樁后注漿技術(shù),1993年12月，本人在工業(yè)建筑雜志上發(fā)表大直徑灌注樁的產(chǎn)生、發(fā)展與前景紀(jì)念大直徑灌注樁誕生100周年（18931993）一文中最早介紹了灌注樁的后注漿技術(shù) 10余年來此技術(shù)已在我國(guó)獲得了廣泛的大量的應(yīng)用，取得了非常好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。這是把地基處理技術(shù)與樁基工程技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用的最典范的技術(shù)之一,樁基學(xué)科新進(jìn)展,如今對(duì)此技術(shù)的施工設(shè)備、施工工藝、注漿管的構(gòu)造以及后注漿對(duì)于提高樁的承載力、改善樁身質(zhì)量的功效已廣為人知，并且對(duì)其提高樁的承載力的機(jī)理已經(jīng)有許多學(xué)者做了卓有成效的研究。 北京市近10年來已將該技術(shù)成功應(yīng)用于幾乎全部高層、超高層和大型公共建筑的樁基工程，包括CCTV和BTV的新址，國(guó)家體育場(chǎng)鳥巢等等。 但是到目前為止，對(duì)后注漿工法作用機(jī)理的研究還不夠深入。有研究發(fā)現(xiàn)，樁端后注漿還可使樁身土擠產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的作用。,樁基學(xué)科新進(jìn)展,2.在復(fù)合地基中打入剛性樁或柔性樁形成 復(fù)合地基的豎向加固體,3. 日本出現(xiàn)了一種“水泥土肋形鋼管樁,水泥乳漿（水灰比1：65）制成攪拌樁。 進(jìn)入持力層后，改用較稠的乳漿，乳漿體積約為土體85%。 抗壓強(qiáng)度：樁身0.51.0 MP a，樁端610 MP a. 特制的肋形鋼管呈螺旋狀（可以是內(nèi)外壁都呈螺旋狀，也可僅外壁螺旋狀），鋼管壁厚622 mm 拉拔試驗(yàn)強(qiáng)度為光面鋼管的8倍。 肋形鋼管與水泥土整體協(xié)同工作不發(fā)生滑移。 施工時(shí)噪音低，振動(dòng)小，無需泥漿護(hù)壁，無土方排出。 此新樁型，實(shí)際上本人在1990年代初曾作過介紹，但因當(dāng)時(shí)我國(guó)鋼產(chǎn)量還不高，故其實(shí)用意義不大，現(xiàn)在我國(guó)鋼產(chǎn)量高了，則可以進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后酌性推廣。,4.水泥土攪拌樁向剛性樁發(fā)展,樁基學(xué)科新進(jìn)展,南科院何開勝等（1998）在南京煉油廠油 罐（60m)工程中，改進(jìn)攪拌樁機(jī)及工藝，制 成長(zhǎng)達(dá)30m的水泥土攪拌樁，測(cè)得樁頂荷載可 傳遞至25m之深，打破了已往認(rèn)為攪拌樁的臨 界深度10m左右之說。,樁基學(xué)科新進(jìn)展,（三）樁型發(fā)展 壁板樁或稱壁樁,Barrettee,單體壁樁截面的形狀,樁基學(xué)科新進(jìn)展,壁樁的發(fā)展有后來居上之勢(shì),樁基學(xué)科新進(jìn)展,壁樁和擴(kuò)底樁結(jié)合基礎(chǔ) 圓形結(jié)構(gòu)壁樁布置,連續(xù)墻、壁樁及擴(kuò)底樁聯(lián)合基礎(chǔ),樁基學(xué)科新進(jìn)展,擠 擴(kuò) 支 盤 灌 注 樁它是利用靜力擠擴(kuò)技術(shù)，既加密增強(qiáng)土體又?jǐn)U大樁的承載面，從而大幅度提 高樁的承載力。也稱多級(jí)鉆擴(kuò)樁、糖葫蘆樁、日本 稱為竹節(jié)樁,已被大量應(yīng)用.,a-普通鉆孔灌注樁受力機(jī)理 b-擠擴(kuò)支盤樁受力機(jī)理,有一本書，書名是新型樁擠擴(kuò)支盤灌注樁設(shè) 計(jì)施工與工程應(yīng)用，徐至鈞等編著，機(jī)械工業(yè)出 版社出版，行銷很廣，已出第二版，最近發(fā)現(xiàn)該書大 量抄襲史佩棟的文章。徐至鈞已做了檢討，寫了致歉信。 致歉信將在多家專業(yè)媒體期刊公開發(fā)表。,樁基學(xué)科新進(jìn)展,樁基學(xué)科新進(jìn)展,蓄能樁/熱交換樁 Energy Exchange Pile 瑞士聯(lián)邦科技學(xué)院（洛桑）的一項(xiàng)創(chuàng)新成果,主要研究者 L.Laloui 1993年 寫出博士學(xué)位論文 2003年 發(fā)表于加拿大巖土學(xué)報(bào) 2005年 專著熱交換樁性狀的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究， 為地基處理案例一書的一章,樁基學(xué)科新進(jìn)展,蓄 能 樁,季節(jié)性熱能存儲(chǔ)系統(tǒng),樁基學(xué)科新進(jìn)展,樁基學(xué)科新進(jìn)展,（四）樁基檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)展 大噸位及困難條件下的 （山上、水下、坡地、深基坑內(nèi)） 試樁技術(shù) Osterberg試樁法 應(yīng)用與問題,1.傳統(tǒng)的靜載試樁法遇到了挑戰(zhàn),費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)錢、不安全,2. 美國(guó)Osterberg教授（1918- ） 于1984年提出了新的試樁方法,3. Osterberg試樁法的主要特點(diǎn),4. O-cell可放在樁身的不同部位,5.O-cell放置在灌注樁的中部,O-cell 可以組合,6. O-cell法在國(guó)外的應(yīng)用,國(guó)外應(yīng)用Osterberg試樁法測(cè)得的最大單樁承載力 （t=美噸=2000磅）,7. 日本的一項(xiàng)研究成果,日本學(xué)者曾于1960年代末提出樁底加載法，并獲得專利,8. 以色列也有類似方法,早在1960年代獲得了本國(guó)專利； 但日、以兩國(guó)當(dāng)時(shí)并沒進(jìn)行推廣,9.O-cell法在我國(guó)引進(jìn)應(yīng)用,1995年巖土工程學(xué)報(bào)第6期，首次報(bào)道； 19951999專業(yè)期刊、學(xué)術(shù)會(huì)議多次介紹； 1999年實(shí)用樁基工程手冊(cè)專節(jié)介紹； 2004年深基礎(chǔ)工程特殊技術(shù)問題專章介紹 -“大噸位及困難條件下樁的靜載試驗(yàn)技術(shù)” 這是對(duì)O-cell法應(yīng)用的定位,10.清華大學(xué)李廣信教授 進(jìn)行了不同加載方式下 樁側(cè)阻力研究及 模型試驗(yàn)+現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),11.江蘇南京的研究應(yīng)用, 1997、2000 龔維明教授申請(qǐng)獲得了“樁承 載力測(cè)定裝置”及“樁承載力測(cè)定用荷載箱” 專利 提出了“自平衡法” 之名稱 樁承載力自平衡測(cè)試技術(shù)規(guī)程出臺(tái) 在國(guó)內(nèi)大面積推廣,12. 浙江、安徽、上海等地開展了應(yīng)用與研究, 浙江制作了“可回收的 O-cell” 安徽主要用于人工挖孔樁，已制訂地方標(biāo)準(zhǔn) 上海輝固巖土公司邀請(qǐng)Osterberg試樁公司新 加坡分公司合作測(cè)試蘇通大橋、杭州灣大橋 等-提供了原汁原味的O-cell法及試樁報(bào)告 以色列的代表成立通莫公司，開展測(cè)試，地域 涉及：山東、河南等省及浙江寧波、杭州等地 國(guó)內(nèi)其它許多地方相繼開展了應(yīng)用研究,13. 港澳臺(tái)地區(qū)的應(yīng)用, 香港：已納入特區(qū)政府的 GEO 12006 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工指導(dǎo)書 在大直徑灌注樁中廣泛應(yīng)用 在鋼樁中也有應(yīng)用 澳門：在葡京大酒店應(yīng)用O-cell法 臺(tái)灣：早在1993年即已在地工技術(shù)雜志 第43期作了介紹 近年，臺(tái)北-高雄高速鐵路工程設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定 采用O-cell試樁，同時(shí)用傳統(tǒng)法作對(duì)比,14. O-cell法的優(yōu)點(diǎn)和局限性, 它是一種構(gòu)思獨(dú)特、裝置簡(jiǎn)單，試驗(yàn)方便安全， 有巨大推廣價(jià)值的試樁方法 由于試樁的受荷狀態(tài)，畢竟不同于樁在正常工 作時(shí)的狀態(tài)，諸多問題有待深入研究, 例如： 樁側(cè)阻力的問題 荷載箱的擺放位置，影響試樁結(jié)果 判定單樁承載力的方法不一，有待研究 對(duì)長(zhǎng)樁測(cè)試可能問題較多；對(duì)嵌巖樁測(cè)試較好 不能應(yīng)用于樁基竣工后檢測(cè)，等等, 某地方標(biāo)準(zhǔn)第一節(jié)總則第1.1條稱：“自平衡試樁法是接近于豎向抗壓（拔）樁的實(shí)際工作條件 的一種試樁方法”。,幾個(gè)問題供大家商榷（一）,幾個(gè)問題供大家商榷（二）, “自平衡法”，要找到自平衡點(diǎn)， 是一個(gè)困難 而又復(fù)雜的問題（龔維明教授語(yǔ)） 所謂 “自平衡法” 已經(jīng)納入某一行標(biāo)，等 所謂“美國(guó)在80年代在研究自平衡法”,幾個(gè)問題供大家商榷（三）, 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此法最大的問題可能是，所測(cè)得的單樁 承載力將會(huì)隨著荷承箱擺放位置不同而不同。,幾個(gè)問題供大家商榷(四）, 判定單樁承載力目前有簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換法、 等效轉(zhuǎn)換法，還有精確法，等等， 以及經(jīng)處理而得. -巖土工程不求計(jì)算精確， 只求判斷正確（顧寶和大師語(yǔ)） 實(shí)際上，已做的試驗(yàn)大多是成功的， 也有失敗的，亟需總結(jié)交流； 建議舉行專題研討會(huì)；制訂規(guī)范宜慎重,樁基學(xué)科新進(jìn)展,（五）樁的廢除技術(shù) 及 托換技術(shù) 興起 1,樁基學(xué)科新進(jìn)展,（五）樁的廢除技術(shù) 及 托換技術(shù) 興起 2,樁基學(xué)科新進(jìn)展,（五）樁的廢除技術(shù) 及 托換技術(shù) 興起 3,樁基學(xué)科新進(jìn)展,（六）新的樁基工程手冊(cè)即將出版,樁基學(xué)科新進(jìn)展,本手冊(cè)是我國(guó)近十年來樁機(jī)工程大發(fā)展的 產(chǎn)物，可以說是當(dāng)今我國(guó)樁基工程學(xué)科較完備的一 部手冊(cè)。全書含八篇4