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岩土研究院

地基处理技术的发展

310 2021-12-16 14:15:33

近些年来,基本建设规模不断扩大,在建筑、水利、交通和铁道等土木工程建设中,人门愈来愈多地遇到不良地基问题,各种不良地基需要进行地基处理才能满足建造构筑物的要求。地基处理是否恰当关系到整个工程质量、进度和投资。合理地选择地基处理方法和基础形式是降低工程造价的重要途径之一。地基处理日益得到人们重视。

自第五届全国土力学及基础工程学术讨论会(厦门,1987年)以来,国内在各种地基处理技术的普及和提高两个方面都得到了较大的发展,积累了丰富的经验。在此期间,召开了多次全国性和区域性、综合性或专项地基处理技术学术讨论会。中国土木工程学会土力学及基础工程学会于1989年在烟台召开了第二届全国地基处理学术讨论会,收入讨论会论文集论文 131篇;中国建筑学会地基基础学术委员会于1989年在南京召开了全国地基基础新技术学术会议,收入论文集的论文地基处理方面占1/3以上;1990年在承德市召开了复合地基会议,收入论文集论文77 篇,还有其他兄弟学会召开了各种形式的地基处理学术讨论会。1988年中国建筑工业出版社出版了由地基处理学术委员会组织编写的《地基处理手册》,受到广大同行的欢迎。中国土木工程学会学术部以及有关单位还在全国各地举办了各种类型的地基处理技术研讨班。这些活动对地基处理技术的推广和普及起了很好的作用。中国建筑科学研究院会同有关高校和科研单位,组织编写了两版《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-91)(JGJ79—2002)。上海、天津、深圳、浙江、福建等地已经编制了地区性地基和地基处理规范,根据各自的情况。因地制宜,把一些地基处理方法编人规范。应广大同行的要求,中国土木工程学会土力学及基础工程学会地基处理学术委员会和浙江大学土木工程学系共同主办《地基处理》刊物为同行们提供了推广、交流地基处理新技术的园地。

近几年来,地基处理的发展主要表现在以下几个方面∶

(1)对各种地基处理方法的适用性和优缺点有了进一步的认识,在根据工程实际选用合理的地基处理方法上减少了盲目性。能够注意从实际出发,因地制宜,选用技术先进、确保质量、经济合理的地基处理方案。对有争议的问题,能够采取科学的态度,注意调查研究,开展试验研究,在确定地基方案时持慎重态度。能够注意综合应用多种地基处理方法,使选用的地基处理方案更加合理。

(2)地基处理能力的提高。一方面,已有的地基处理技术本身的发展,如施工机具、工艺的改进,使地基处理能力提高。另一方面,近年来,各地在实践中因地制宜发展了一些新的地基处理方法,取得了很好的社会经济效益。各类地基处理技术的发展情况将在第二部分介绍。

(3)复合地基理论的发展。随着地基处理技术的发展和各种地基处理方法的推广使用,复合地基概念在土木工程中得到愈来愈多的应用。工程实践要求加强对复合地基基础理论的研究。然而对复合地基承载力和变形计算理论的研究还很不够,复合地基理论正处于发展之中,还不够成熟,甚至对什么是复合地基无论是学术界还是工程界尚无统一认识。

复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强,或被置换,或在天然地基中设置加筋材料,加固区是由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。加固区整体是非均质和各向异性的。根据地基中增强体的方向又可分为纵向增强体和横向增强体复合地基。纵向增强体复合地基根据纵向增强体的性质,可分为散体材料桩复合地基和柔性桩复合地基。复合地基的分类如下∶

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横向增强体复合地基、散体材料桩复合地基和柔性桩复合地基它们荷载传递机理是不同的,应该分别加以研究。国内也有人狭义地只把通过以桩柱形式置换形成的由填料与地基土相互作用并共同承担荷载的地基定义为复合地基。

复合地基有两个基本特点∶①它是由基体和增强体组成的,是非均质和各向异性的;②在荷载作用下,基体和增强体共同承担荷载的作用。后一特征使复合地基区别于桩基础。一般说来,对桩基础,荷载是先传给桩,然后通过桩侧摩擦阻力和桩底端承力把荷载传递给地基土体的。若钢筋混凝土摩擦桩桩径较小,桩距较大,形成所谓疏桩基础,桩土共同承担荷载,也可视为复合地基,应用复合地基理论来计算。

人工地基中有均质地基、双层地基和复合地基等。事实上,对人工地基进行精确分类是很困难的。大家知道,天然地基也不是均质的、各向同性的半无限体,天然地基往往是分层的,而且对每一层土,土体的强度和刚度也是随着深度变化的。天然地基需要进行地基处理时,被处理的区域在满足设计要求的前提下尽可能小,以求较好的经济效果。各种地基处理方法在加固地基的原理上又有很大差异。因此,将形成的人工地基进行精确分类是很困难的。然而,上述的分类有利于我们对各种人工地基的承载力和变形计算理论的研究。按照上述的思路,常见的各种地基,包括天然地基和人工地基粗略地大致上可分为均质地基、双层地基(或多层地基)、复合地基和桩基四大类。以往对均质地基和桩基础的承载力和变形计算理论研究较多,而对双层地基和复合地基的计算理论研究较少。特别是对复合地基,其承载力和变形计算的一般理论尚未形成,需加强研究。

各国学者对碎石桩复合地基研究较多,通过载荷试验积累了不少资料,并提出了多个碎石桩复合地基承载力计算公式。随着深层搅拌法和高压喷射注浆法形成的水泥土桩的应用,人们开始注意柔性桩复合地基的研究。小桩技术的应用还促使人们注意小桩复合地基设计计算方法的研究。复合地基承载力计算应以增强体和天然地基土体共同作用为基础。对桩体复合地基,人们不仅注意散体材料桩和柔性桩的承载力研究,还注意桩间土承载力的研究。起初用天然地基承载力作为桩间土承载力,现在则已开始考虑由固结引起强度增长、周围桩体的围护、成桩过程中的挤压以及扰动等因素对桩间土承载力的影响。近年来对桩土应力比的确定及影响因素开展了大量研究。试验资料分析表明,桩土应力比与桩体性质、桩距、天然地基承载力、复合地基强度发挥度等因素密切相关,还与施工方法、质量控制等因素有关。桩土应力的确定通常采用现场载荷试验、其测定值也受荷载板尺寸的影响。近几年来,各类复合地基承载力与变形计算的研究工作愈来愈得到人们的重视。然而复合地基计算理论的发展,还远远不能满足工程实践的要求。