改革开发三十年来,我国城市化进程明显加快,城市化率由1979年的17.9%,提高到2008年的45.68%。预计到2020年中国的城市化率将达到60%。21世纪中期,城市化率可望达到70%以上,城镇总人口将超过10亿。城市化进程的加快必然带来人口城市化和土地城市化速度的提升。城市化进程中带来地基基础工程的一些新特点。
1 工程量大复杂,设计施工面临新挑战
(1)超高层建筑的建设带来超长桩基础的承载变形计算、沉桩、灌注桩的垂直度桩身质量等问题。
如天津高银金融117大厦:597米,最长桩长120米桩,100米以上的超长桩达1000多根。
(2)深基坑工程的建设带来深基坑支护、开挖、抗浮及深开挖对桩基承载力的影响等问题。
如上海世博500kV地下输变电工程:全地下结构,直径130米,地下结构埋置深度33.5米。
2 特殊土场地上的工程项目增多
我国幅员辽阔,岩土的形成过程中,受自然条件、气候条件、地理环境、地质历史等因素的影响,形成土性迥异的各种特殊土,并表现出明显的区域性。18亿亩的耕地红线与城市化进程的矛盾也使得我们不得不向原本不适合建筑的场地开拓。
(1)软土
(2)黄土
(3)膨胀土
(4)冻土
(5)围海造地吹填地基
(6)采空区建筑地基
(7)山区高填方地基
(8)土岩组合地基
3 设计理论和计算方法不断深入细化
(1)桩基础变刚度调平设计理论研究
(2)大面积整体筏板设计理论研究
(3)地基处理与复合地基设计理论研究
(4)专项技术研究广泛深入
(5)数值计算方法与工具的发展
表1 数值计算方法与工具的发展
国别 | 国内 | 国外 |
有限元 | 中国建科院 | PKPM | 美国 | ANSYS |
北京 | 理正 | 美国 | MSC. MARC |
同济 | 启明星 | 美国 | ADINA |
同济 | 曙光 | 荷兰 | PLAXIS |
地基所 | RSD | 瑞士 | ZSOIL |
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| 加拿大 | GEO STUDIO |
|
| 韩国 | MIDAS |
有限差分 |
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| 美国 | FLAC2D/3D |
离散元 |
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| 美国 | PFC2D/3D |
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| 美国 | UDEC/3DEC |
4 地基基础施工对周边环境影响的控制要求提高
城市功能提升建设中,常遇场地狭小,地基基础工程施工对周边环境影响的控制要求提高。
5 机械化施工水平迅速提高,施工技术不断创新
(1)桩工机械
旋挖钻机、全套管长螺旋钻机、长螺旋压灌钻机、多种静力压桩机械、支盘挤扩钻机、旋挖挤扩钻机、AM旋挖扩底钻机、HPE垂直插入机、夯扩桩机械、抓斗式成槽机、铣槽成槽机械、SMW工法搅拌设备、双轮铣深搅拌设备、TRD工法深搅设备、气压沉箱等。
(2)施工新技术
灌注桩后注浆技术、长螺旋水下灌注桩技术、水泥粉煤灰碎石桩(CFG 桩)复合地基技术、真空预压法加固软基技术、强夯法处理大块石高填方地基、复合土钉墙支护技术、型钢水泥土复合搅拌桩墙支护技术、土工合成材料应用技术、工具式组合内支撑技术、强夯法处理大块石高填方地基技术、逆作法施工技术、盖挖法施工技术、支盘桩技术、载体夯扩桩技术、爆破挤淤新技术、高真空击密法软基处理技术、盐渍土地区强夯加排水桩处理技术、大断面矩形地下通道掘进施工技术、大深度智能化气压沉箱施工技术等。
6 检测方法与仪器多样化
一个优良的建设工程,离不开全面、准确的检测数据的支持。电子技术的迅速发展,为跨行业、跨学科的检测方法与仪器多样化提供了坚实的物质基础。如激光技术、超声波技术、雷达技术、水下声纳技术等。
7 规范体系覆盖面加大
现有地基基础专业技术标准,基本上覆盖了天然地基浅基础、高层建筑筏形与箱形基础、各种桩基础、地基处理、既有建筑的地基加固以及特殊土地区建筑地基基础的设计、施工与检测等各个领域,虽未列入本专业体系,但也作为本专业基础标准的还有土的分类标准和土工试验标准等。
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