地基基礎(chǔ)工程的現(xiàn)狀及發(fā)展綜述

地基基礎(chǔ)工程的現(xiàn)狀

及發(fā)展綜述

11.地基基礎(chǔ)工程國內(nèi)外現(xiàn)狀地基基礎(chǔ)工程需解決的問題：建（構(gòu)筑）物的地基強度設(shè)計、變形控制、穩(wěn)定性控制、基礎(chǔ)材料設(shè)計、檢驗與監(jiān)測技術(shù)和相關(guān)施工技術(shù)。地基強度設(shè)計：應(yīng)包括，地基原位測試技術(shù)、室內(nèi)測試技術(shù)、允許設(shè)計取值。變形控制：應(yīng)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(yīng)包括，建筑物整體穩(wěn)定性、抗浮穩(wěn)定性、抗震穩(wěn)定性。

2基礎(chǔ)材料設(shè)計：應(yīng)包括，材料抗沖切、抗剪、抗彎設(shè)計、耐久性設(shè)計及地基土的材料特性。地基土的材料特性：應(yīng)包括土的組成、化學(xué)成分、成因、應(yīng)力歷史、地下水條件、物理力學(xué)指標(biāo)等。地基基礎(chǔ)的工程研究：地基材料特性、結(jié)構(gòu)類型適應(yīng)性、施工技術(shù)可行性。31.1基礎(chǔ)工程的可靠性、耐久性研究已發(fā)展到新的水平。1.1.1可靠性70年代我國科研工作者跟進國際工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計的研究，全面開展了對工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計的研究。85年國際標(biāo)準ISO2394《結(jié)構(gòu)可靠性總原則》發(fā)布，這種設(shè)計方法在世界各國結(jié)構(gòu)工程界得到實施，標(biāo)志世界結(jié)構(gòu)工程設(shè)計的全面技術(shù)進步。84年我國國家標(biāo)準GBJ68-84《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準》發(fā)布。

4我國89版國家標(biāo)準體系全面引入了以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法，簡稱概率極限狀態(tài)設(shè)計法，即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計方法。89版國家標(biāo)準體系的特點：結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計的范圍僅限于構(gòu)件設(shè)計的可靠度；對結(jié)構(gòu)體系的可靠度研究還未達到使用階段；國家規(guī)范體系中還沒有全面涉及耐久性設(shè)計的內(nèi)容。52000版國家標(biāo)準體系的公布，進一步明確了可靠性設(shè)計的原則和適用范圍，全面引入結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的內(nèi)容，使我國結(jié)構(gòu)工程的技術(shù)水平隨國際同步，達到了新的技術(shù)水平。1）《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準》GBJ68-84，修訂為《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準》。2）由于《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》在結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計方法有一定特殊性，由原標(biāo)準要求的“應(yīng)遵守”本標(biāo)準，改為“宜遵守”本標(biāo)準。63）《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002中明確了地基基礎(chǔ)設(shè)計中承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的使用范圍和計算方法，對荷載組合的設(shè)計取值和相應(yīng)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、特征值和安全系數(shù)的方法，并對荷載組合設(shè)計取值給出了規(guī)定。74）基礎(chǔ)工程可靠性包括以下幾個方面：·基礎(chǔ)工程結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；·基礎(chǔ)工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強度超過而破壞（包括疲勞破壞）、或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載；·基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系，或因過大變形引起上部結(jié)構(gòu)不適合繼續(xù)承載；·基礎(chǔ)工程的變形引起結(jié)構(gòu)裂縫或影響正常使用；·基礎(chǔ)工程的耐久性。81.1.2耐久性國外對耐久性的認識是使用極限狀態(tài)的問題，認為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)不可接受的外觀損傷，是經(jīng)濟合理的使用壽命問題。國內(nèi)則更多的認為是安全問題，將耐久性看成是承載能力極限狀態(tài)問題?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性問題，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(xué)物質(zhì)的侵蝕。堿骨料反應(yīng)—水泥水化過程中釋放出來的堿金屬與骨料發(fā)生反應(yīng)。堿—硅酸反應(yīng)堿—碳酸鹽反應(yīng)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(fēng)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版版設(shè)計規(guī)范范對耐久性性的規(guī)定：：規(guī)定了設(shè)計計使用年限限對使用環(huán)境境進行了分分類對結(jié)構(gòu)混凝凝土進行了了規(guī)定對構(gòu)造要求求進行了規(guī)規(guī)定111.2更更加強強調(diào)原位測測試的重要要性。地基土（巖巖）由于成成因、應(yīng)力力歷史、地地下水條件件等的改變變，對土的的基本力學(xué)學(xué)性質(zhì)影響響很大，基基礎(chǔ)工程設(shè)設(shè)計參數(shù)更更加強調(diào)原原位測試的的重要性。。近20年的的工程實踐踐，在土的的原位強度度、變形特特性的測試試技術(shù)、軟軟土、砂土土的非擾動動取土測試試技術(shù)不斷斷發(fā)展，如如：靜力觸觸探儀技術(shù)術(shù)、旁壓儀儀技術(shù)、扁扁鏟測試技技術(shù)、軟土土的薄壁取取土技術(shù)，，砂土的二二重管、三三重管取土土技術(shù)等研研究和應(yīng)用用，已大大大提高了巖巖土工程原原位測試技技術(shù)的發(fā)展展和工程應(yīng)應(yīng)用的可靠靠性。12如有的學(xué)者者介紹國外外發(fā)達國家家，如德國國，原位觸觸探類測試試與取土鉆鉆孔在工程程上的比例例與我國比比正好相反反，靜力觸觸探除有壓壓力傳感之之外，還安安裝攝像和和其他傳感感器，大大大提高了巖巖土工程勘勘察的水平平和能力。。我們國家總總的狀況是是觸探技術(shù)術(shù)應(yīng)用的多多一些，大大都是傳統(tǒng)統(tǒng)的取土測測試，先進進的取土技技術(shù)、旁壓壓儀、扁鏟鏟等應(yīng)用面面較小，設(shè)設(shè)備的差距距較大。131.3強強調(diào)調(diào)按變形控控制的基礎(chǔ)礎(chǔ)工程設(shè)計計原則則：：《建筑地基基基礎(chǔ)設(shè)計計規(guī)范》GB50007-2002中中明確規(guī)定定了按變形形設(shè)計的原原則、方法法，地基基基礎(chǔ)工程按按變形控制制設(shè)計的思思想是國內(nèi)內(nèi)外巖土工工程學(xué)術(shù)領(lǐng)領(lǐng)域的共識識。分析所有地地基基礎(chǔ)工工程的事故故，因地基基強度引起起的比例很很小，大部部分是因地地基過大變變形引起的的傾覆和開開裂，或因因差異沉降降引起的裂裂縫而影響響正常使用用。14黃熙齡院士士在1991年~1997年年，通過一一系列室內(nèi)內(nèi)模型試驗驗進行了變變形控制設(shè)設(shè)計研究，，并進行了了工程實踐踐，同時把把這一重要要設(shè)計思想想編入GB50007-2002《建建筑地基基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)規(guī)范》，即即在一個整整體大面積積基礎(chǔ)上建建有多棟高高層或多層層建筑，應(yīng)應(yīng)按上部結(jié)結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)礎(chǔ)與地基共共同作用進進行變形計計算，標(biāo)志志著我國地地基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計水平已已達到國際際先進水平平。15我省原云南省設(shè)設(shè)計院總工劉岳岳東教授級高工工，已年過80高齡，經(jīng)過多多年的調(diào)查、分分析、研究，出出版了《高層建建筑筏形基礎(chǔ)內(nèi)內(nèi)力分析》一書書，對現(xiàn)行規(guī)范范中的一些問題題提出了不同的的論點：如，對對基礎(chǔ)內(nèi)力分析析的彎曲與彎矩矩的概念及相應(yīng)應(yīng)的“倒梁法””計算的不同觀觀點；對基底摩摩擦阻力抵消基基礎(chǔ)整體彎矩的的討論。同時針針對上部結(jié)構(gòu)、、基礎(chǔ)、地基共共同工作的設(shè)計計思想和方法，，分為9個章節(jié)節(jié)進行了分析和和論述。劉老的的這部專著對我我們更深入準確確地學(xué)習(xí)貫徹《《建筑地基基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，，并把上部結(jié)構(gòu)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基基共同工作的設(shè)設(shè)計思想在工程程實踐中推廣和和實踐有指導(dǎo)作作用，劉老這種種對工程科學(xué)問問題嚴謹且不斷斷探求的精神，，是我們?nèi)w工工程技術(shù)人員學(xué)學(xué)習(xí)的榜樣。161.4重重現(xiàn)監(jiān)測技術(shù)：：監(jiān)測技術(shù)在地基基基礎(chǔ)工程中占占有十分重要的的地位。它既是是地基基礎(chǔ)工程程災(zāi)害的預(yù)警系系統(tǒng)。同時監(jiān)測測數(shù)據(jù)是檢驗地地基基礎(chǔ)工程設(shè)設(shè)計、施工質(zhì)量量和水平的重要要依據(jù)。動態(tài)設(shè)設(shè)計、信息化施施工要依靠監(jiān)測測技術(shù)實現(xiàn)。監(jiān)測技術(shù)包括：：測試原件、監(jiān)測測儀器儀表、自自動控制系統(tǒng)和和反分析技術(shù)。。監(jiān)測技術(shù)研究包包括：測試原件、儀器器儀表的可靠性性、耐久性研究究，自動測試系系統(tǒng)可靠性研究究、遠程監(jiān)控技技術(shù)和自動報警警系統(tǒng)。17近十年國內(nèi)外在在監(jiān)測技術(shù)的研研究方面已基本本上實現(xiàn)了：除傳統(tǒng)的應(yīng)變、、頻率測試外，，發(fā)展了遠紅外外技術(shù)、光譜分分析技術(shù)，并在在自動化程度和和可靠性上大大大提高，并且實實現(xiàn)了長期監(jiān)測測和自動預(yù)警的的系統(tǒng)設(shè)計功能能。監(jiān)測和研究的內(nèi)內(nèi)容：建筑物的沉降觀觀測和監(jiān)測；大型土石壩工程程的裂縫、應(yīng)力力觀測和監(jiān)測；；大型邊坡工程、、填筑工程的沉沉降監(jiān)測和裂縫縫監(jiān)測；地鐵工程建造期期和使用期對地地上建筑物影響響的監(jiān)測等。181.5大大型區(qū)域工程的的相關(guān)技術(shù)和綜綜合利用。區(qū)域性基礎(chǔ)工程程包括：區(qū)域性地下空間間開發(fā)功能設(shè)計計、基礎(chǔ)設(shè)計和和相關(guān)施工技術(shù)術(shù)。地鐵車站建設(shè)的的地下通道與周周圍建筑群的聯(lián)聯(lián)結(jié)；地鐵道路對線路路上建筑物基礎(chǔ)礎(chǔ)（包括超長樁樁基礎(chǔ)）的影響響；地下車庫在區(qū)域域地下空間建設(shè)設(shè)的道路設(shè)計；；小區(qū)地下空間綜綜合利用的規(guī)劃劃、建筑設(shè)計等等。19隨著城市用地日日益緊張，地下下空間開發(fā)的地地下車道、地下下商場、地下車車庫的需求越來來越大，區(qū)域基基礎(chǔ)工程研究的的問題是綜合規(guī)規(guī)劃、建造、增增加投資效益和和地下空間綜合合利用率，減少少由于單體設(shè)計計、施工引起的的人為地質(zhì)災(zāi)害害，包括基礎(chǔ)支支護結(jié)構(gòu)及錨桿桿對鄰建建筑物物的影響、地鐵鐵線路穿越高層層建筑樁基礎(chǔ)等等引起的相關(guān)問問題。目前在小區(qū)規(guī)劃劃設(shè)計中，已初初步考慮了地下下空間綜合利用用問題，但對相相關(guān)基礎(chǔ)工程設(shè)設(shè)計和相關(guān)聯(lián)結(jié)結(jié)技術(shù)還有待進進一步研究。202.地地基基礎(chǔ)工程技技術(shù)發(fā)展中的幾幾個問題。隨著我國國民經(jīng)經(jīng)濟的高速發(fā)展展，建筑業(yè)在我我們國家的經(jīng)濟濟發(fā)展中已占有有重要地位。進入21世紀，，大型公共建筑筑項目、住宅產(chǎn)產(chǎn)業(yè)項目、地下下空間開發(fā)利用用、城市地下交交通建設(shè)等規(guī)劃劃設(shè)計、施工綜綜合研究的需求求，對我們結(jié)構(gòu)構(gòu)工程師提出了了新的課題，也也為基礎(chǔ)工程科科學(xué)的發(fā)展提供供了廣闊的空間間。21國內(nèi)發(fā)達地區(qū)在在超深超大基坑坑工程、大底盤盤多塔樓高層建建筑、地下商場場、地下車庫、、以及大跨空間間多層地下建筑筑等，不僅在大大型公共建筑而而且在住宅小區(qū)區(qū)建設(shè)中都已經(jīng)經(jīng)有廣泛的應(yīng)用用，其面積已達達到總建設(shè)面積積的10%。綜上所述我們結(jié)結(jié)構(gòu)工程師在思思考、研究和實實踐中，應(yīng)在如如下幾個問題有有所突破。222.1上上部結(jié)構(gòu)—基礎(chǔ)礎(chǔ)—地基共同作作用設(shè)計的進一一步步研究和和實踐。建筑物的基礎(chǔ)沉沉降都是“盆形形”沉降，即四四周小，中間大大。規(guī)范中所列的單單體高層建筑箱箱形基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)氐鼗^均勻、豎豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件布布置均勻、上部部結(jié)構(gòu)荷載分布布均勻時，箱形形基礎(chǔ)的底板、、頂板的內(nèi)力近近似于局部受力力的內(nèi)力，但這這種情況在工程程實踐中是很難難遇到的。工程中大量遇到到的情況越來越越需要進行上部部結(jié)構(gòu)—基礎(chǔ)——地基共同作用用的設(shè)計。如：：23（1）箱形基礎(chǔ)礎(chǔ)或裙樓比塔樓樓擴大，剛度較較大荷載分布也也較大核心筒，，造成荷載不均均勻，由于功能能的要求豎向構(gòu)構(gòu)件的布置不均均勻。（2）目前上部部結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算算均把基礎(chǔ)作為為嵌固的固定端端來假定的，因因此整個結(jié)構(gòu)體體系沒有考慮““盆形”沉降而而引起的附加內(nèi)內(nèi)力。（3）有的項目目實測研究認為為，上部結(jié)構(gòu)——基礎(chǔ)—地基共共同作用的計算算和設(shè)計應(yīng)考慮慮施工過程的內(nèi)內(nèi)力變化和分布布，有的項目實實測表明，當(dāng)施施工到9~11層時對結(jié)構(gòu)體體系，特別是對對地基基礎(chǔ)的計計算起控制作用用，即過多地考考慮上部結(jié)構(gòu)的的剛度參與是不不安全的。以上僅是復(fù)雜工工程實踐中的一一小部分，因此此上部結(jié)構(gòu)—基基礎(chǔ)—地基共同同作用的原理還還需進一步的研研究實踐。242.2按按變形控制設(shè)計計為減小沉降設(shè)置樁樁基的設(shè)計思想，，是我國應(yīng)用變形形控制進行基礎(chǔ)工工程設(shè)計的成功經(jīng)經(jīng)驗。減少建筑物整體沉沉降可以采用減少少結(jié)構(gòu)自重從而降降低基底附加壓力力；采用深埋基礎(chǔ)礎(chǔ)；采用樁基等各各種措施和方法。。對于差異沉降的控控制可采用設(shè)置沉沉降縫，設(shè)置施工工后澆帶等措施和和方法。在實際工程中由于于功能要求，不允允許設(shè)置沉降縫；；或因地下水位較較高或希望工期縮縮短，采用施工后后澆帶要增加施工工費用，對工期也也有影響。25因此就出現(xiàn)了按變變形控制的設(shè)計方方法。如：云南省設(shè)計院院完成的北京中華華民族園，根據(jù)業(yè)業(yè)主的需求，用一一層到九層的階梯梯形建筑構(gòu)成人造造山體，建筑內(nèi)部部為商業(yè)用途地下下一層停車庫，總總面積十二萬平方方米，荷載的差異異非常大，并且不不可能設(shè)縫。因此此采用樁基獨立柱柱承臺，再用防水水板做地下室底板板，其核心就是不不采用天然地基，，而用樁來控制差差異很大的變形。。這一方法得到北北京首規(guī)委組織的的專家組的充分肯肯定，建成后說明明這一方案是成功功的，且是經(jīng)濟的的。26其他各地也有若干干成功的實例。但整個按變形控制制設(shè)計方法還有待待在實踐中總結(jié)完完善和系統(tǒng)地深入入研究。另一個方面，目前前深基坑工程對于于周圍建筑及地下下管線、道路的影影響，在城市建設(shè)設(shè)中事故率較高，，深基坑工程設(shè)計計必須按變形控制制設(shè)計已列入規(guī)范范，但某些支護技技術(shù)對變形計算的的研究還十分欠缺缺乏（如土釘墻支支護），事故率也也比較高，因此按按變形控制的支護護設(shè)計計算方法還還有待全面地總結(jié)結(jié)完善。272.3全面面提高原位測試技技術(shù)水平。作為基礎(chǔ)工程設(shè)計計依據(jù)的巖土工程程勘察，原位測試試技術(shù)研究目前積積累的大量資料以以地基強度為主，，而且開展工作的的廣度和深度還不不均衡，對于原位位地基變形參數(shù)的的研究較少，至使使工程設(shè)計或由于于參數(shù)保守，造成成工程浪費，或由由于估計錯誤，造造成工程事故。28隨著地基—基礎(chǔ)——上部結(jié)構(gòu)共同作作用設(shè)計和按變形形控制設(shè)計的要求求，變形參數(shù)原位位測試技術(shù)的研究究和實踐十分重要要，特別對于砂土土、粉土、風(fēng)化巖巖等室內(nèi)評價有困困難的地基土更加加重要。并且這項項技術(shù)的發(fā)展不僅僅需要引進先進的的裝備和儀器，還還需要積累量大面面廣的工程資料和和經(jīng)驗總結(jié)。因此此在市場經(jīng)濟的現(xiàn)現(xiàn)實中，還需要我我們在觀念上給予予重視、在方法實實施合作，推動這這項技術(shù)的進步。。292.4進行監(jiān)監(jiān)測技術(shù)的進一步步實踐和研究。監(jiān)測數(shù)據(jù)是信息法法施工和動態(tài)設(shè)計計的重要依據(jù)，也也是檢驗、總結(jié)和和調(diào)整地基基礎(chǔ)工工程設(shè)計的重要依依據(jù)；大量監(jiān)測數(shù)數(shù)據(jù)的積累，為工工程設(shè)計反分析，，建立區(qū)域地質(zhì)資資料庫有十分重要要的意義。我國基坑工程研究究方面的投入還十十分欠缺，監(jiān)測技技術(shù)的實踐和研究究包括測試原器件件、測試系統(tǒng)及自自動化預(yù)警系統(tǒng)等等方面內(nèi)容。303.幾個個重要的專題3.1北京京市勘察設(shè)計研究究院的共同作用分分析方法法的研究究與應(yīng)用，上部結(jié)結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基基共同作用的概念念。共同作用應(yīng)滿足的的條件：1）三者各自需滿滿足靜力平穩(wěn)條件件；2）彼此之間要滿滿足變形協(xié)調(diào)條件件。上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的的共同作用是結(jié)構(gòu)構(gòu)力學(xué)問題；地基與基礎(chǔ)的共同同作用是屬于不同同材料體系的連接接。31共同作用方法的難難點：·核心問題：基礎(chǔ)礎(chǔ)與地基接觸面的的反力計算。·考慮的內(nèi)容：1）地基模型的確確定：反映地基土土的應(yīng)力應(yīng)變變化化規(guī)律，簡便、實實用，易于在工程程中應(yīng)用。2）參數(shù)確定：需需要大量工程的試試測數(shù)據(jù)，并對參參數(shù)進行反演分析析。3）上部結(jié)構(gòu)剛度度：上部結(jié)構(gòu)剛度隨施