地基基礎(chǔ)工程的現(xiàn)狀及發(fā)展綜述課件

地基基礎(chǔ)工程的現(xiàn)狀

及發(fā)展綜述

1可編輯課件PPT1.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可編輯課件PPT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。3可編輯課件PPT1.1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(zhǔn)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(zhǔn)GBJ68-84《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布。

4可編輯課件PPT我國89版國家標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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。5可編輯課件PPT2000版國家標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)》GBJ68-84，修訂為《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》。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(zhǔn)要求的“應(yīng)遵守”本標(biāo)準(zhǔn)，改為“宜遵守”本標(biāo)準(zhǔn)。6可編輯課件PPT3）《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。7可編輯課件PPT4）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。8可編輯課件PPT1.1.2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。混凝土結(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可編輯課件PPT鋼筋銹蝕?；炷羶鋈趽p傷。化學(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。10可編輯課件PPT2000版設(shè)計規(guī)范對耐久性的規(guī)定：規(guī)定了設(shè)計使用年限對使用環(huán)境進行了分類對結(jié)構(gòu)混凝土進行了規(guī)定對構(gòu)造要求進行了規(guī)定11可編輯課件PPT1.2更加強調(diào)原位測試的重要性。地基土（巖）由于成因、應(yīng)力歷史、地下水條件等的改變，對土的基本力學(xué)性質(zhì)影響很大，基礎(chǔ)工程設(shè)計參數(shù)更加強調(diào)原位測試的重要性。近20年的工程實踐，在土的原位強度、變形特性的測試技術(shù)、軟土、砂土的非擾動取土測試技術(shù)不斷發(fā)展，如：靜力觸探儀技術(shù)、旁壓儀技術(shù)、扁鏟測試技術(shù)、軟土的薄壁取土技術(shù)，砂土的二重管、三重管取土技術(shù)等研究和應(yīng)用，已大大提高了巖土工程原位測試技術(shù)的發(fā)展和工程應(yīng)用的可靠性。12可編輯課件PPT如有的學(xué)者介紹國外發(fā)達國家，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水平和能力。我們國家總的狀況是觸探技術(shù)應(yīng)用的多一些，大都是傳統(tǒng)的取土測試，先進的取土技術(shù)、旁壓儀、扁鏟等應(yīng)用面較小，設(shè)備的差距較大。13可編輯課件PPT1.3強調(diào)按變形控制的基礎(chǔ)工程設(shè)計原則：《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002中明確規(guī)定了按變形設(shè)計的原則、方法，地基基礎(chǔ)工程按變形控制設(shè)計的思想是國內(nèi)外巖土工程學(xué)術(shù)領(lǐng)域的共識。分析所有地基基礎(chǔ)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，或因差異沉降引起的裂縫而影響正常使用。

14可編輯課件PPT黃熙齡院士在1991年~1997年，通過一系列室內(nèi)模型試驗進行了變形控制設(shè)計研究，并進行了工程實踐，同時把這一重要設(shè)計思想編入GB50007-2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，即在一個整體大面積基礎(chǔ)上建有多棟高層或多層建筑，應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基共同作用進行變形計算，標(biāo)志著我國地基基礎(chǔ)設(shè)計水平已達到國際先進水平。15可編輯課件PPT我省原云南省設(shè)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、研究，出版了《高層建筑筏形基礎(chǔ)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，對基礎(chǔ)內(nèi)力分析的彎曲與彎矩的概念及相應(yīng)的“倒梁法”計算的不同觀點；對基底摩擦阻力抵消基礎(chǔ)整體彎矩的討論。同時針對上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基共同工作的設(shè)計思想和方法，分為9個章節(jié)進行了分析和論述。劉老的這部專著對我們更深入準(zhǔn)確地學(xué)習(xí)貫徹《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，并把上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基共同工作的設(shè)計思想在工程實踐中推廣和實踐有指導(dǎo)作用，劉老這種對工程科學(xué)問題嚴(yán)謹且不斷探求的精神，是我們?nèi)w工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)的榜樣。16可編輯課件PPT1.4重現(xiàn)監(jiān)測技術(shù)：監(jiān)測技術(shù)在地基基礎(chǔ)工程中占有十分重要的地位。它既是地基基礎(chǔ)工程災(zāi)害的預(yù)警系統(tǒng)。同時監(jiān)測數(shù)據(jù)是檢驗地基基礎(chǔ)工程設(shè)計、施工質(zhì)量和水平的重要依據(jù)。動態(tài)設(shè)計、信息化施工要依靠監(jiān)測技術(shù)實現(xiàn)。監(jiān)測技術(shù)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(shù)。監(jiān)測技術(shù)研究包括：測試原件、儀器儀表的可靠性、耐久性研究，自動測試系統(tǒng)可靠性研究、遠程監(jiān)控技術(shù)和自動報警系統(tǒng)。

17可編輯課件PPT近十年國內(nèi)外在監(jiān)測技術(shù)的研究方面已基本上實現(xiàn)了：除傳統(tǒng)的應(yīng)變、頻率測試外，發(fā)展了遠紅外技術(shù)、光譜分析技術(shù)，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(yù)警的系統(tǒng)設(shè)計功能。監(jiān)測和研究的內(nèi)容：建筑物的沉降觀測和監(jiān)測；大型土石壩工程的裂縫、應(yīng)力觀測和監(jiān)測；大型邊坡工程、填筑工程的沉降監(jiān)測和裂縫監(jiān)測；地鐵工程建造期和使用期對地上建筑物影響的監(jiān)測等。18可編輯課件PPT1.5大型區(qū)域工程的相關(guān)技術(shù)和綜合利用。區(qū)域性基礎(chǔ)工程包括：區(qū)域性地下空間開發(fā)功能設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計和相關(guān)施工技術(shù)。地鐵車站建設(shè)的地下通道與周圍建筑群的聯(lián)結(jié)；地鐵道路對線路上建筑物基礎(chǔ)（包括超長樁基礎(chǔ)）的影響；地下車庫在區(qū)域地下空間建設(shè)的道路設(shè)計；小區(qū)地下空間綜合利用的規(guī)劃、建筑設(shè)計等。

19可編輯課件PPT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)域基礎(chǔ)工程研究的問題是綜合規(guī)劃、建造、增加投資效益和地下空間綜合利用率，減少由于單體設(shè)計、施工引起的人為地質(zhì)災(zāi)害，包括基礎(chǔ)支護結(jié)構(gòu)及錨桿對鄰建建筑物的影響、地鐵線路穿越高層建筑樁基礎(chǔ)等引起的相關(guān)問題。目前在小區(qū)規(guī)劃設(shè)計中，已初步考慮了地下空間綜合利用問題，但對相關(guān)基礎(chǔ)工程設(shè)計和相關(guān)聯(lián)結(jié)技術(shù)還有待進一步研究。20可編輯課件PPT2.地基基礎(chǔ)工程技術(shù)發(fā)展中的幾個問題。隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，建筑業(yè)在我們國家的經(jīng)濟發(fā)展中已占有重要地位。進入21世紀(jì)，大型公共建筑項目、住宅產(chǎn)業(yè)項目、地下空間開發(fā)利用、城市地下交通建設(shè)等規(guī)劃設(shè)計、施工綜合研究的需求，對我們結(jié)構(gòu)工程師提出了新的課題，也為基礎(chǔ)工程科學(xué)的發(fā)展提供了廣闊的空間。

21可編輯課件PPT國內(nèi)發(fā)達地區(qū)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)建設(shè)中都已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用，其面積已達到總建設(shè)面積的10%。綜上所述我們結(jié)構(gòu)工程師在思考、研究和實踐中，應(yīng)在如下幾個問題有所突破。22可編輯課件PPT2.1上部結(jié)構(gòu)—基礎(chǔ)—地基共同作用設(shè)計的進一步研究和實踐。建筑物的基礎(chǔ)沉降都是“盆形”沉降，即四周小，中間大。規(guī)范中所列的單體高層建筑箱形基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)鼗^均勻、豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置均勻、上部結(jié)構(gòu)荷載分布均勻時，箱形基礎(chǔ)的底板、頂板的內(nèi)力近似于局部受力的內(nèi)力，但這種情況在工程實踐中是很難遇到的。工程中大量遇到的情況越來越需要進行上部結(jié)構(gòu)—基礎(chǔ)—地基共同作用的設(shè)計。如：

23可編輯課件PPT（1）箱形基礎(chǔ)或裙樓比塔樓擴大，剛度較大荷載分布也較大核心筒，造成荷載不均勻，由于功能的要求豎向構(gòu)件的布置不均勻。（2）目前上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算均把基礎(chǔ)作為嵌固的固定端來假定的，因此整個結(jié)構(gòu)體系沒有考慮“盆形”沉降而引起的附加內(nèi)力。（3）有的項目實測研究認為，上部結(jié)構(gòu)—基礎(chǔ)—地基共同作用的計算和設(shè)計應(yīng)考慮施工過程的內(nèi)力變化和分布，有的項目實測表明，當(dāng)施工到9~11層時對結(jié)構(gòu)體系，特別是對地基基礎(chǔ)的計算起控制作用，即過多地考慮上部結(jié)構(gòu)的剛度參與是不安全的。以上僅是復(fù)雜工程實踐中的一小部分，因此上部結(jié)構(gòu)—基礎(chǔ)—地基共同作用的原理還需進一步的研究實踐。24可編輯課件PPT2.2按變形控制設(shè)計為減小沉降設(shè)置樁基的設(shè)計思想，是我國應(yīng)用變形控制進行基礎(chǔ)工程設(shè)計的成功經(jīng)驗。減少建筑物整體沉降可以采用減少結(jié)構(gòu)自重從而降低基底附加壓力；采用深埋基礎(chǔ)；采用樁基等各種措施和方法。對于差異沉降的控制可采用設(shè)置沉降縫，設(shè)置施工后澆帶等措施和方法。在實際工程中由于功能要求，不允許設(shè)置沉降縫；或因地下水位較高或希望工期縮短，采用施工后澆帶要增加施工費用，對工期也有影響。

25可編輯課件PPT因此就出現(xiàn)了按變形控制的設(shè)計方法。如：云南省設(shè)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(gòu)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，荷載的差異非常大，并且不可能設(shè)縫。因此采用樁基獨立柱承臺，再用防水板做地下室底板，其核心就是不采用天然地基，而用樁來控制差異很大的變形。這一方法得到北京首規(guī)委組織的專家組的充分肯定，建成后說明這一方案是成功的，且是經(jīng)濟的。26可編輯課件PPT其他各地也有若干成功的實例。但整個按變形控制設(shè)計方法還有待在實踐中總結(jié)完善和系統(tǒng)地深入研究。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，在城市建設(shè)中事故率較高，深基坑工程設(shè)計必須按變形控制設(shè)計已列入規(guī)范，但某些支護技術(shù)對變形計算的研究還十分欠缺乏（如土釘墻支護），事故率也比較高，因此按變形控制的支護設(shè)計計算方法還有待全面地總結(jié)完善。27可編輯課件PPT2.3全面提高原位測試技術(shù)水平。作為基礎(chǔ)工程設(shè)計依據(jù)的巖土工程勘察，原位測試技術(shù)研究目前積累的大量資料以地基強度為主，而且開展工作的廣度和深度還不均衡，對于原位地基變形參數(shù)的研究較少，至使工程設(shè)計或由于參數(shù)保守，造成工程浪費，或由于估計錯誤，造成工程事故。

28可編輯課件PPT隨著地基—基礎(chǔ)—上部結(jié)構(gòu)共同作用設(shè)計和按變形控制設(shè)計的要求，變形參數(shù)原位測試技術(shù)的研究和實踐十分重要，特別對于砂土、粉土、風(fēng)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(shù)的發(fā)展不僅需要引進先進的裝備和儀器，還需要積累量大面廣的工程資料和經(jīng)驗總結(jié)。因此在市場經(jīng)濟的現(xiàn)實中，還需要我們在觀念上給予重視、在方法實施合作，推動這項技術(shù)的進步。29可編輯課件PPT2.4進行監(jiān)測技術(shù)的進一步實踐和研究。監(jiān)測數(shù)據(jù)是信息法施工和動態(tài)設(shè)計的重要依據(jù)，也是檢驗、總結(jié)和調(diào)整地基基礎(chǔ)工程設(shè)計的重要依據(jù)；大量監(jiān)測數(shù)據(jù)的積累，為工程設(shè)計反分析，建立區(qū)域地質(zhì)資料庫有十分重要的意義。我國基坑工程研究方面的投入還十分欠缺，監(jiān)測技術(shù)的實踐和研究包括測試原器件、測試系統(tǒng)及自動化預(yù)警系統(tǒng)等方面內(nèi)容。30可編輯課件PPT3.幾個重要的專題3.1北京市勘察設(shè)計研究院的共同作用分析方法的研究與應(yīng)用，上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基共同作用的概念。共同作用應(yīng)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。上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的共同作用是結(jié)構(gòu)力學(xué)問題；地基與基礎(chǔ)的共同作用是屬于不同材料體系的連接。31可編輯課件PPT共同作用方法的難點：·核心問題：基礎(chǔ)與地基接觸面的反力計算?！た紤]的內(nèi)容：1）地基模型的確定：反映地基土的應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律，簡便、實用，易于在工程中應(yīng)用。2）參數(shù)確定：需要大量工程的試測數(shù)據(jù)，并對參數(shù)進行反演分析。3）上部結(jié)構(gòu)剛度：上部結(jié)構(gòu)剛度隨施工進程的變化。上部結(jié)構(gòu)剛度的貢獻的有限性。32可編輯課件PPT北京勘察院，經(jīng)過多年實測研究，形成了一套地基與基礎(chǔ)共同作用分析方法和樁