高层建筑地基基础概念设计.ppt

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1、高层建筑地基基础概念设计高层建筑地基基础概念设计（高层建筑基础设计的内在潜力）（高层建筑基础设计的内在潜力）孟凡向孟凡向一、复合地基与复合桩基的概念与区别复合地基与复合桩基的概念与区别 墩、桩、复合地基中桩的区别墩、桩、复合地基中桩的区别 复合桩基复合桩基复合地基复合地基柔柔垫层垫层桩基桩基墩墩扩底墩扩底墩扩底桩（夯扩、扩底桩（夯扩、爆扩、挤扩、爆扩、挤扩、预留石后压浆、预留石后压浆、钻扩等方法）钻扩等方法）二、地基处理、桩基技术的发展与创新二、地基处理、桩基技术的发展与创新 1 1、地基处理技术的发展、地基处理技术的发展排水固结：排水固结：堆堆载载预预压压、真真空空预预压压、真真空空联联合合

2、堆堆载预压、电渗法、降水固结法。载预压、电渗法、降水固结法。强夯：强夯：柱锤冲扩、孔内强夯、强夯置换。柱锤冲扩、孔内强夯、强夯置换。水泥土：水泥土：深层搅拌、双向搅拌法、高压喷射、夯深层搅拌、双向搅拌法、高压喷射、夯实水泥土桩、喷射搅拌、压力灌浆法实水泥土桩、喷射搅拌、压力灌浆法（渗入性灌浆、压密性灌浆、劈裂性灌（渗入性灌浆、压密性灌浆、劈裂性灌浆）。浆）。置换与密实：置换与密实：垫层、抛石挤淤、砂石桩置换、强夯置垫层、抛石挤淤、砂石桩置换、强夯置换、石灰桩、爆破挤密、土桩灰土桩挤换、石灰桩、爆破挤密、土桩灰土桩挤密、夯实水泥土桩、孔内夯扩。密、夯实水泥土桩、孔内夯扩。加筋土垫层：加筋土垫层：

3、土工织物、土工格栅、土工格室、金属土工织物、土工格栅、土工格室、金属板条。板条。刚性桩复合地基：刚性桩复合地基：CFG桩、低标号素砼桩、预制钢筋砼静桩、低标号素砼桩、预制钢筋砼静压桩、预应力管桩、无砂砼小桩。压桩、预应力管桩、无砂砼小桩。冷热处理：冷热处理：冻结、烧结。冻结、烧结。2 2、复合地基技术的创新、复合地基技术的创新 异性桩复合地基技术异性桩复合地基技术 CFG桩桩+灰土桩灰土桩 水泥土桩水泥土桩+振动碎石桩振动碎石桩 碎石桩碎石桩+压浆压浆 形成无砂砼小桩形成无砂砼小桩 组合桩组合桩 异性桩复合地基异性桩复合地基1灰土桩灰土桩CFGPHCCFG异性桩复合地基异性桩复合地基2实散组合

4、桩实散组合桩复合载体夯扩桩复合载体夯扩桩 长短桩复合地基技术长短桩复合地基技术 长桩控制沉降、短桩控制承载力长桩控制沉降、短桩控制承载力 依基础刚度、荷载分布决定长短桩结合形式依基础刚度、荷载分布决定长短桩结合形式 依应力场分布决定长短桩布置范围依应力场分布决定长短桩布置范围 复合地基承载力试验与检测、沉降计算方面带来新的课题复合地基承载力试验与检测、沉降计算方面带来新的课题 长短桩复合地基示意图 垫层加筋与桩网复合地基技术垫层加筋与桩网复合地基技术 水平排水板水平排水板+振动碾压振动碾压 竖向排竖向排、降、降水水+强夯强夯多种地基处理方法的联合运用技术多种地基处理方法的联合运用技术 垫层加筋

5、复合地基技术垫层加筋复合地基技术 水平向加筋水平向加筋+竖向增强体复合地基竖向增强体复合地基 调整桩土应力比、使桩承担更多的荷载调整桩土应力比、使桩承担更多的荷载 减少水平向路基变形或减少工后沉降量减少水平向路基变形或减少工后沉降量 改善了柔性基础条件下的刚性、半刚性桩复合地改善了柔性基础条件下的刚性、半刚性桩复合地 基的应用条件可采用疏桩理论按沉降控制设计。基的应用条件可采用疏桩理论按沉降控制设计。水平加筋与竖向增强体复合地基水平加筋与竖向增强体复合地基小桩技术小桩技术 小桩技术实现了系列化和理论化，很多新技术措施使小桩能更好小桩技术实现了系列化和理论化，很多新技术措施使小桩能更好地应用于复

6、杂的建筑结构、土质和环境中。主要有：地应用于复杂的建筑结构、土质和环境中。主要有：（1）对小桩进行二次灌浆；）对小桩进行二次灌浆；（2）对桩间土进行补强；）对桩间土进行补强；（3）预加荷载；）预加荷载；（4）变节技术的应用。）变节技术的应用。瑞典瑞典19831983年成功研制一种扩底小桩，年成功研制一种扩底小桩，解决重荷载基础的地基处理问题。解决重荷载基础的地基处理问题。马来西亚马来西亚19871987年推出了造价低、施工年推出了造价低、施工 快、沉桩简易的预制静压小桩。快、沉桩简易的预制静压小桩。南非南非19851985年成功地运用小桩处理了湿年成功地运用小桩处理了湿 陷性土层中，房屋基础的

7、托换工程。陷性土层中，房屋基础的托换工程。19711971年年Mc QuireMc Quire通过对木桩的埋藏试验通过对木桩的埋藏试验,确认经正常防腐处确认经正常防腐处理的木桩使用年限可达理的木桩使用年限可达100100年。年。澳大利亚小木桩被用于膨胀土中作为住宅基础。澳大利亚小木桩被用于膨胀土中作为住宅基础。新加坡小木桩用于软粘土地基以建造街坊式单层工业厂房。新加坡小木桩用于软粘土地基以建造街坊式单层工业厂房。新西兰使用小直径软木桩取代混凝土桩和硬木桩作为房屋基新西兰使用小直径软木桩取代混凝土桩和硬木桩作为房屋基础。础。已有建筑物已有建筑物帽梁帽梁喷射喷射混凝土混凝土开挖面开挖面小小 桩桩网

8、状小桩群图 承受水平荷载的小桩群为承受水平荷载的小桩群为“有筋土墙有筋土墙”“有筋土墙有筋土墙”的计算可模拟钢筋混凝土梁的计算。有下列三种情况：的计算可模拟钢筋混凝土梁的计算。有下列三种情况：（1）完全不考虑小桩与土体间的粘结；）完全不考虑小桩与土体间的粘结；（2）考虑小桩与土体之间完全粘结；）考虑小桩与土体之间完全粘结；（3）考虑小桩与土体之间部分粘接。）考虑小桩与土体之间部分粘接。纵断面原有建筑物横断面开挖线1234小桩在基坑、托换工程中的应用已有建筑物已有建筑物可能滑动面可能滑动面理想块体理想块体地面地面开挖面开挖面 网状群桩外部稳定验算图 后处理复合地基技术后处理复合地基技术后处理技术

9、概念后处理技术概念图图1 路基先处理路基先处理后填土后填土图图2 先部分填方后处理先部分填方后处理后填土后填土图图3 全填方后处理全填方后处理复合土层一复合土层一复合土层二复合土层二加宽路基先处理桩后处理桩原道路路基 施工桩长部分位于填土内，利用桩土间的摩擦施工桩长部分位于填土内，利用桩土间的摩擦力形成锚固段，可阻止地基土变形时桩向上的力形成锚固段，可阻止地基土变形时桩向上的“刺刺入入”，和使后部分填土荷载通过该段桩侧摩阻力或，和使后部分填土荷载通过该段桩侧摩阻力或桩顶设置的桩帽桩顶设置的桩帽向桩身的转移，有效地调整和增加向桩身的转移，有效地调整和增加桩土应力比。桩土应力比。后处理技术机理后处

10、理技术机理 在在被被加加固固场场地地先先填填土土形形成成附附加加应应力力后后用用碎碎石石桩桩置置换换，对对碎碎石石桩桩体体及及桩桩周周土土体体进进行行渗渗入入式式灌灌浆浆、二二次次压压密密注注浆浆，使使桩桩周周土土体体受受到到压压密密灌浆处理，形成较高强度的无砂砼小桩竖向增强体。灌浆处理，形成较高强度的无砂砼小桩竖向增强体。后后处处理理技技术术具具有有堆堆载载预预压压、快快速速排排水水、排排气气固固结结、固固化化、竖竖向向置置换换增增强强等等综综合合作作用用机机理理。“刚刚性性基基础础条条件件”，大大大大改改善善了了“柔柔性性基基础条件础条件”下复合地基工作性状。下复合地基工作性状。具有固结沉

11、降快、具有固结沉降快、工后沉降变形小、工后沉降变形小、稳定时间短的特点。稳定时间短的特点。无砂砼小桩后处理技术无砂砼小桩后处理技术复合地基平面及剖面设计布置图 100 200 300 400 500 600 700(d)800 600 400 200 0-200-400-600-800-1000（-）位移（）位移（mm）（+）荷载（荷载（cm）X05Sb17(W)Sb15(E)Sb16(中)P(cm)某工程软弱路基位移沉降变形过程曲线 注浆碎石桩后处理技术 原理基本同无砂原理基本同无砂砼砼小小桩桩 桩桩径大于径大于350350400mm400mm 有有时时需需设计垫层设计垫层和和桩桩帽帽 加劲

12、水泥土桩复合地基后处理技术加劲水泥土桩复合地基后处理技术 在已施工的水泥土桩中设置劲性材料形成刚度较大的刚性桩体，在已施工的水泥土桩中设置劲性材料形成刚度较大的刚性桩体，充分发挥水泥土桩与土间较大的摩阻潜力和桩端承载力。充分发挥水泥土桩与土间较大的摩阻潜力和桩端承载力。桩侧阻力与桩身的变形模量桩体刚度、桩土界面状态和接触面积桩侧阻力与桩身的变形模量桩体刚度、桩土界面状态和接触面积及围压有关。及围压有关。加筋水泥土组合桩加筋水泥土组合桩 静压小桩静压小桩(管桩管桩)复合地基后处理技术复合地基后处理技术 静压预制砼小桩、预应力管桩复合地基引入了桩土相互静压预制砼小桩、预应力管桩复合地基引入了桩土相

13、互作用理论，充分发挥桩间土承载力和提高单桩承载力，有较作用理论，充分发挥桩间土承载力和提高单桩承载力，有较好的控制复合地基变形的能力，具有较好的经济性。好的控制复合地基变形的能力，具有较好的经济性。具有较好的承载力保证和质量稳定性，作为环保型（无振具有较好的承载力保证和质量稳定性，作为环保型（无振动、噪音及粉尘污染）复合地基，具有发展前景。动、噪音及粉尘污染）复合地基，具有发展前景。CFGCFG桩、后插钢筋笼桩、后插钢筋笼CFGCFG桩桩复合地基后处理技术复合地基后处理技术PHC桩后处理技术第二次压桩面第二次压桩面第三次压桩面第三次压桩面原路堤原路堤第一次压桩面第一次压桩面CFG桩后处理技术第

14、一次压桩面第一次压桩面第二次打桩面第二次打桩面第三次打桩面第三次打桩面原路堤3 3、桩基技术理论的发展与创新、桩基技术理论的发展与创新变节技术变节技术变节技术与扩底技术的联合运用变节技术与扩底技术的联合运用组合桩技术组合桩技术桩侧、桩底注浆技术桩侧、桩底注浆技术变节技术、扩底技术与后注浆技术的变节技术、扩底技术与后注浆技术的联合运用联合运用预制、现浇预应力砼管桩技术预制、现浇预应力砼管桩技术后处理技术后处理技术后处理桩（逆筑法）技术后处理桩（逆筑法）技术桩端条件、埋深、土性对桩侧阻力的影响桩端条件、埋深、土性对桩侧阻力的影响桩侧阻力的强化效应和退化效应桩侧阻力的强化效应和退化效应 强化效应强化

15、效应 极限侧阻力在桩端附近得到加强的形象极限侧阻力在桩端附近得到加强的形象 桩侧阻力与桩入土深度有关桩侧阻力与桩入土深度有关“94949494”规范有预制桩的修正系数规范有预制桩的修正系数对长钻孔灌注桩具有同样的概念对长钻孔灌注桩具有同样的概念与土的剪缩、剪胀有关与土的剪缩、剪胀有关与胶结体损伤程度有关与胶结体损伤程度有关郑州黄河公路大桥试桩桩周摩阻力桩深关系曲线郑州黄河公路大桥试桩桩周摩阻力桩深关系曲线18018016016014014012012010010080806060404020200 00.50.51.01.01.51.52.02.0h=4mh=4mh=59mh=59mh=53m

16、h=53mh=43mh=43mh=24mh=24mh=19mh=19mh=12mh=12m郑州黄河公路大桥试桩桩周摩阻力荷载关系曲线郑州黄河公路大桥试桩桩周摩阻力荷载关系曲线荷载荷载(MN)桩周摩阻力桩周摩阻力(kPa)开封黄河公路大桥试桩桩周摩阻力桩深关系曲线开封黄河公路大桥试桩桩周摩阻力桩深关系曲线18018016016014014012012010010080806060404020200 05 5101015152020h=42mh=42mh=3mh=3mh=21mh=21mh=26mh=26mh=60mh=60mh=10mh=10mh=54mh=54m开封黄河公路大桥试桩桩周摩阻力荷

17、载关系曲线开封黄河公路大桥试桩桩周摩阻力荷载关系曲线荷载（）荷载（）桩周摩阻力桩周摩阻力(kPa)东明黄河公路大桥桩周摩阻力桩深关系曲线东明黄河公路大桥桩周摩阻力桩深关系曲线18018016016014014012012010010080806060404020200 02 210102020h=40.8mh=40.8mh=52.4mh=52.4mh=30.4mh=30.4mh=20.4mh=20.4m东明黄河公路大桥桩周摩阻力荷载关系曲线东明黄河公路大桥桩周摩阻力荷载关系曲线荷载（）荷载（）桩周摩阻力桩周摩阻力(kPa)4 46 68 81212141416161818h=9.4mh=9.4

18、m桩侧阻力桩侧阻力API规程规程Toolan等等（1990）理想曲线理想曲线典型现场曲线典型现场曲线最小值最小值深度深度10m国外几种桩侧阻力的取值方法国外几种桩侧阻力的取值方法挤密作用与径向应力共同作用理论挤密作用与径向应力共同作用理论IIIIIIIVPMeyerhof 桩基础破坏模式桩基础破坏模式成拱作用理论成拱作用理论 成拱作用模式成拱作用模式05倍桩倍桩径径桩与土滑动桩与土滑动距离距离P上覆土约束上覆土约束区区由于成拱作用应力由于成拱作用应力集中集中成拱作用影成拱作用影响区响区成拱区成拱区塑变区塑变区压缩区压缩区 虚底、实底桩侧阻力分布的比较虚底、实底桩侧阻力分布的比较Paf1F1F2

19、f2f2F2F1f1Pa桩端土桩端土层层试验条试验条件件极限承极限承载力载力(k kN N)平均极平均极限侧阻限侧阻力力(kPakPa)极限端极限端阻力阻力(kPakPa)桩长桩长11.75m11.75m（直径（直径0.8m0.8m）微风化微风化岩石岩石空底空底384038401301300 0实底实底8420842015515576507650桩长桩长25.0m25.0m（直径（直径0.8m0.8m）密实细密实细砂砂空底空底4520452072720 0实底实底542054208080781781不同端阻条件下桩载荷试验结果比较不同端阻条件下桩载荷试验结果比较退化效应退化效应 同标高处桩侧阻

20、力随桩入土深度增加而减小的现象同标高处桩侧阻力随桩入土深度增加而减小的现象qs1qs2qs1qs2桩侧阻力退化效应示意图桩侧阻力退化效应示意图变刚度调平设计理论变刚度调平设计理论均匀布桩导致碟形沉降均匀布桩导致碟形沉降均匀布桩导致筏板整体弯矩和冲切力增大均匀布桩导致筏板整体弯矩和冲切力增大箱筏承台变形性桩因变刚度调平而改善箱筏承台变形性桩因变刚度调平而改善变刚度调平设计原理变刚度调平设计原理三、复合地基、沉降控制复合桩基理论与技术前沿三、复合地基、沉降控制复合桩基理论与技术前沿1 1、理论的发展与创新、理论的发展与创新（1 1）复合地基中的桩土相互作用理论）复合地基中的桩土相互作用理论（2 2

21、）复合地基）复合地基“桩桩”的上刺入与变形预测理论的上刺入与变形预测理论（3 3）桩土共同作用理论与复合桩基技术）桩土共同作用理论与复合桩基技术（4 4）上部结构、地下结构与地基基础相互作用理论）上部结构、地下结构与地基基础相互作用理论（5 5）数值模拟与可视化技术）数值模拟与可视化技术（6 6）动态设计与信息化施工技术）动态设计与信息化施工技术（7 7）变刚度调平设计、塑性支承桩理论与技术）变刚度调平设计、塑性支承桩理论与技术（8 8）高层建筑沉降变形预测与控制理论）高层建筑沉降变形预测与控制理论 复合地基中的桩土相互作用复合地基中的桩土相互作用 桩的环向应力图桩的环向应力图kafs最大应力

22、点位置变化最大应力点位置变化z 由由于于垫垫层层的的存存在在，桩桩土土发发生生了了相相互互作作用用，土土的的压压缩缩和和侧侧向向压压力力的增加的增加(夹持作用夹持作用)提高了桩的侧摩阻力。提高了桩的侧摩阻力。桩的存在提高了桩间土在桩的桩的存在提高了桩间土在桩的“有侧限有侧限”作用下的承载力。作用下的承载力。可可对对复复合合地地基基承承载载力力应应力力复复合合式式计计算算公公式式进进行行修修正正。单单桩桩承承载载力力R R值应乘以值应乘以1 1个大于个大于1 1的系数。的系数。式中，式中，=1.21.6；=11.2桩的上刺入与负摩阻力问题桩的上刺入与负摩阻力问题 理理论论研研究究和和现现场场实实

23、测测结结果果表表明明，“柔柔性性基基础础”与与刚刚性性基基础础下下桩桩体体复复合合地地基基的的工工作作性性状状有有很很大大差差别别。在在上上部部荷荷载载作作用用下下，桩桩周周土土体体下下凹凹，桩桩顶顶刺刺入入褥褥垫垫层层较较多多，桩桩侧侧产产生生负负摩摩阻阻断断且且负负摩摩阻阻力力深深度度较较大大，在在某某一一深深度度存存在在正正负负摩摩阻阻力转换的力转换的“中性点中性点”。上刺入量和中性点位置的确定上刺入量和中性点位置的确定 自由单桩与自由单桩与桩桩的比较的比较 Q 自由单桩侧阻力分布自由单桩侧阻力分布 l0l-l0Qps 复合地基中桩侧阻力复合地基中桩侧阻力 复合地基中，单桩在集中荷载复合

24、地基中，单桩在集中荷载Q Q作用下，考虑桩的负摩阻力（假定为三角作用下，考虑桩的负摩阻力（假定为三角形分布），其最大轴力形分布），其最大轴力 对于桩周基土，中性点以上土的压缩变形为对于桩周基土，中性点以上土的压缩变形为 中性点以下桩压缩变形为中性点以下桩压缩变形为 复合地基桩下刺入变形为复合地基桩下刺入变形为 柔性基础柔性基础复合地基变形计算模型复合地基变形计算模型 l0l-l0S3S1S2PzP0中性点位置的确定中性点位置的确定令令 其中其中 为桩承载力发挥系数，根据复合地基桩中性点处上为桩承载力发挥系数，根据复合地基桩中性点处上下轴力相等关下轴力相等关 系，确定中性点的位置。系，确定中性点

25、的位置。即即 令令 ，解上式得中性点位置为，解上式得中性点位置为：n0不仿定义为桩土应力比特征值，或特征桩土应力比不仿定义为桩土应力比特征值，或特征桩土应力比“柔柔性基础性基础”条件下复合地基变形计算条件下复合地基变形计算柔性基础大间距桩复合地基桩土分算传统模式柔性基础大间距桩复合地基桩土分算传统模式PzPzl 复合地基变形示意图复合地基变形示意图 下卧土层变形计算深度下卧土层变形计算深度 S S1 1 S S2 2 S S3 3 复合地基复合地基复合土层复合土层变形示意图变形示意图 S1S2S3下卧土层计算深度 S S2 2SS1 1SS3 3 垫层的压缩变形垫层的压缩变形S1 一般很小，可

26、忽略一般很小，可忽略 复合土层的变形复合土层的变形S2 桩顶刺入垫层的刺入变形桩顶刺入垫层的刺入变形 S1 桩身压缩变形桩身压缩变形 S2 桩刺入下卧土层的刺入变形桩刺入下卧土层的刺入变形 S3 复合土层下卧层变形复合土层下卧层变形S3 S3 由由Pz按分层总和法按规范方法计算按分层总和法按规范方法计算 S3S1 S2P0 柔性基础柔性基础“复合地基法复合地基法”计算新建模型计算新建模型 忽略桩身压缩量，上刺入量忽略桩身压缩量，上刺入量 考虑桩身压缩量，上刺入量计算考虑桩身压缩量，上刺入量计算 S S1 1也也可可采采用用倒倒置置式式方方法法，由由“柔柔性性基基础础”与与碎碎石石土土（垫垫层层

27、）组成的组成的“人工地基人工地基”作为桩顶部的地基，采用弹性力学方法求解作为桩顶部的地基，采用弹性力学方法求解中性点以下桩压缩变形为中性点以下桩压缩变形为复合地基桩下刺入变形为复合地基桩下刺入变形为 下卧土层附加应力计算下卧土层附加应力计算 采用采用“中性点中性点”平面以下扩散方法平面以下扩散方法S3S1S2P0 设复合地基中性点位置处压力设复合地基中性点位置处压力P，复合地基基底附加应力为：，复合地基基底附加应力为：桩土共同作用理论与复合桩基技术桩土共同作用理论与复合桩基技术当地基土承载力满足荷载要求时，用桩控制地基变形，当地基土承载力满足荷载要求时，用桩控制地基变形，此时可按单桩极限承载力

28、设计复合桩基此时可按单桩极限承载力设计复合桩基当地基土承载力不满足荷载要求，多余荷载由桩基承当地基土承载力不满足荷载要求，多余荷载由桩基承担，此时应按疏桩理论设计复合桩基担，此时应按疏桩理论设计复合桩基桩与土共同承担上部结构荷载桩与土共同承担上部结构荷载 桩承台下土极限承载力的提高有利考虑复合桩基桩承台下土极限承载力的提高有利考虑复合桩基欠固结土、静压桩引起超孔隙水压力的粘性土欠固结土、静压桩引起超孔隙水压力的粘性土地基不适合使用复合桩基地基不适合使用复合桩基上部结构、地下结构与地基基础上部结构、地下结构与地基基础共同共同作用理论作用理论竖向荷载下的共同作用竖向荷载下的共同作用水平荷载下的共同

29、作用水平荷载下的共同作用地震荷载作用下的共同作用地震荷载作用下的共同作用上部结构、地下结构与地基基础上部结构、地下结构与地基基础相互相互作用理论作用理论支护结构影响基底以下土附加应力及变形支护结构影响基底以下土附加应力及变形提高上部结构稳定性、增强抗倾覆和抗滑移能力提高上部结构稳定性、增强抗倾覆和抗滑移能力以差异沉降控制为目的的以差异沉降控制为目的的变刚度设计理论、塑性支承桩技术变刚度设计理论、塑性支承桩技术桩基的变刚度设计桩基的变刚度设计1桩基的变刚度设计桩基的变刚度设计2桩基的变刚度设计桩基的变刚度设计3 变刚度垫层与塑性支承变刚度垫层与塑性支承砂砂砼垫层砼垫层砂砂砼垫层砼垫层 数值模拟与

30、可视化技术数值模拟与可视化技术数值模拟、科学计算可视化数值模拟、科学计算可视化 科学计算可视化指的是应用计算机图形学和图象处理技术，将计算科学计算可视化指的是应用计算机图形学和图象处理技术，将计算过程中产生的数据及计算结果转换为图形或图像在屏幕上显示出来，并过程中产生的数据及计算结果转换为图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。进行交互处理的理论、方法和技术。科学计算数据的可视化科学计算数据的可视化 工程计算数据的可视化，如有限元分析的结果等。工程计算数据的可视化，如有限元分析的结果等。测量数据的可视化，如用于基坑工程监测的墙体位移分析。测量数据的可视化，如用于基坑工程监

31、测的墙体位移分析。动态设计与信息化施工动态设计与信息化施工 沉降后沉降后浇带浇带的的动态设计动态设计与信息化施工与信息化施工 桩桩的的动态设计动态设计与信息化施工与信息化施工 根据地基根据地基变变形形监测监测、预测结预测结果决定沉降后果决定沉降后浇带浇浇带浇注注时间时间；同一同一场场地后建工程要汲取先建工程的地后建工程要汲取先建工程的经验经验、数据；、数据；预预制制桩桩的的动态设计动态设计与信息化施工与信息化施工 分层沉降与测斜仪分层沉降与测斜仪同轴电缆电磁波反射技术监测土体位移同轴电缆电磁波反射技术监测土体位移光纤传感网络技术进行位移监测光纤传感网络技术进行位移监测水平向连续沉降测试技术水平

32、向连续沉降测试技术GPS全球定位系统全球定位系统 常用变形监测仪器常用变形监测仪器分层沉降仪分层沉降仪沉降标安装沉降标安装测斜仪测斜仪读数仪读数仪测斜仪读探头测斜仪读探头测斜仪测斜仪测量原理图测量原理图同轴电缆电磁波反射技术监测土体位移同轴电缆电磁波反射技术监测土体位移砂浆砂浆同轴电缆同轴电缆钻孔钻孔TDR测试仪测试仪同轴电缆同轴电缆三种三种光纤传感器原理图光纤传感器原理图BOTDR的应变测量原理图的应变测量原理图 SOFO 光纤变形监测系统组成光纤变形监测系统组成光纤传感器健康监测原理图光纤传感器健康监测原理图剖面沉降仪剖面沉降仪 高层建筑复合地基变形预测与控制理论高层建筑复合地基变形预测与

33、控制理论复合地基变形的影响因素复合地基变形的影响因素复合土层土性及变形模量（不变）；复合土层土性及变形模量（不变）；下卧土层的埋深（可变）土性及各土层变形模量（不变）；下卧土层的埋深（可变）土性及各土层变形模量（不变）；周围建筑与地面荷载（不变）周围建筑与地面荷载（不变）支护结构对其产生的约束（不变可利用）；支护结构对其产生的约束（不变可利用）；地下水渗流及水位变化（不变可利用）；地下水渗流及水位变化（不变可利用）；桩的类型与桩土相互作用程度（可变可利用）；桩的类型与桩土相互作用程度（可变可利用）；桩体模量桩端土层的压缩性及桩底虚土状态（可变）桩体模量桩端土层的压缩性及桩底虚土状态（可变）基础

34、的尺寸及刚柔特性（可变）；基础的尺寸及刚柔特性（可变）；桩与桩间土的荷载分担及桩间土附加应力（可变）；桩与桩间土的荷载分担及桩间土附加应力（可变）；桩底土附加应力（可变）桩底土附加应力（可变）土的动荷反应即土的动力特性（可变）；土的动荷反应即土的动力特性（可变）；复合地基的应力历史与岩土工程的施工方法（可变可利复合地基的应力历史与岩土工程的施工方法（可变可利用）。用）。变形预测理论模型变形预测理论模型Pzls s 桩土分算模式桩土分算模式Pz 整体模式整体模式 桩土分算模式桩土分算模式 整体模式整体模式按桩长径比和间距确定采用：按桩长径比和间距确定采用：应力扩散法、假想实体法计算模型应力扩散法

35、、假想实体法计算模型 复合土层应力扩散法q=qsqsik 假想实体法 变形预测数学新方法运用变形预测数学新方法运用 灰色系统理论；灰色系统理论；损伤力学方法；损伤力学方法；神经网络技术。神经网络技术。复合地基变形控制技术与措施复合地基变形控制技术与措施 采用刚性桩采用刚性桩 提高桩间土变形模量提高桩间土变形模量 增加应力扩散角增加应力扩散角 控制桩底刺入量控制桩底刺入量 减少下卧土层变形减少下卧土层变形 人工智能控制变形人工智能控制变形打桩施工与基坑工程施工对沉降变形的影响打桩施工与基坑工程施工对沉降变形的影响 基基坑坑降降水水时时间间和和方方法法，降降水水挖挖土土顺顺序序，地地下下水水渗渗流

36、流也也将将通通过过对对孔孔隙隙水水压压力力和和固固结结应应力力的的影影响响，影影响响着着土土的的压压缩缩模模量量或或变变形形模模量量和和沉沉降降量量计计算结果。算结果。先开挖后处理与先处理后开挖，基坑的回弹不同。先开挖后处理与先处理后开挖，基坑的回弹不同。对抗拔桩、承压桩的承载力与变形影响有时较大。对抗拔桩、承压桩的承载力与变形影响有时较大。四、施工力学、环境岩土工程问题与对策四、施工力学、环境岩土工程问题与对策环境岩土工程环境岩土工程 人类工程活动与环境的关系和作用日益密切。人类工程活动与环境的关系和作用日益密切。与环境相关联的岩土工程：地质灾害、垃圾填埋等。与环境相关联的岩土工程：地质灾害

37、、垃圾填埋等。岩土工程中的环境问题岩土工程中的环境问题 CFGCFG桩施工过程中的环境岩土工程问题桩施工过程中的环境岩土工程问题静压桩施工中的环境岩土工程问题静压桩施工中的环境岩土工程问题基坑开挖与支护、降水、地下工程施工基坑开挖与支护、降水、地下工程施工黄土地基条件下的建、构筑物损害黄土地基条件下的建、构筑物损害可液化土地基条件下的建、构筑物损害可液化土地基条件下的建、构筑物损害膨胀土地基条件下的建、构筑物损害膨胀土地基条件下的建、构筑物损害振动施工对周围土工环境的扰动振动施工对周围土工环境的扰动CFGCFG桩施工引起的环境问题及对策桩施工引起的环境问题及对策现象：周围地面、建筑物下沉或开裂

38、现象：周围地面、建筑物下沉或开裂原因：原因：动水压力引起流土动水压力引起流土郑州粉土、砂土的剪切液化郑州粉土、砂土的剪切液化泵送砼引起孔隙水压力上升泵送砼引起孔隙水压力上升对策对策设置止水帷幕设置止水帷幕降低地下水位降低地下水位控制打桩速度控制打桩速度减少桩底产生真空减少桩底产生真空调整设计方案调整设计方案预制静压桩施工引起的环境问题及对策预制静压桩施工引起的环境问题及对策现象：周围地面、建筑物下沉或开裂现象：周围地面、建筑物下沉或开裂原因：原因：挤土效应挤土效应孔隙水压力变化孔隙水压力变化还将还将对后期支护降水施工产生不利影响对后期支护降水施工产生不利影响对策对策设置减压井设置减压井设应力消

39、散井、隔离沟设应力消散井、隔离沟降低地下水位降低地下水位调整设计方案调整设计方案五、概念设计、优化设计及按承载力五、概念设计、优化设计及按承载力与变形控制设计与变形控制设计概念设计概念设计 运用已有科技理论、工程经验、技术标准和工程地质、水文运用已有科技理论、工程经验、技术标准和工程地质、水文地质、岩土环境、建筑物变形等条件从方案选择到施工、检测、地质、岩土环境、建筑物变形等条件从方案选择到施工、检测、监测、工程验收的全过程的概念、思路性质的设计。监测、工程验收的全过程的概念、思路性质的设计。优化设计优化设计对满足耐久性、抗震、承载力和变形条件下考虑工程造对满足耐久性、抗震、承载力和变形条件下

40、考虑工程造价、工期、环境保护、地方经济与社会发展、科技进价、工期、环境保护、地方经济与社会发展、科技进步等技术、经济和环境因素的过程设计。步等技术、经济和环境因素的过程设计。按承载力与变形双控设计按承载力与变形双控设计理论与技术基础理论与技术基础复合桩基、复合地基技术；疏桩、减沉桩设计理论；复合桩基、复合地基技术；疏桩、减沉桩设计理论；基础变刚度设计理论与技术；基础变刚度设计理论与技术；上部结构、地下结构与地基基础相互作用理论；上部结构、地下结构与地基基础相互作用理论；方法论方法论设计变量、建立目标函数、考虑边界条件、建模求解设计变量、建立目标函数、考虑边界条件、建模求解高层建筑基础设计的内在

41、潜力挖掘高层建筑基础设计的内在潜力挖掘选择复合地基和进行复合地基优化设计选择复合地基和进行复合地基优化设计按承载力与变形双控设计，选择复合桩基和进行变刚按承载力与变形双控设计，选择复合桩基和进行变刚度调平设计度调平设计考虑支护结构、地下室结构对基础和上部结构内力、考虑支护结构、地下室结构对基础和上部结构内力、变形、水平荷载的影响变形、水平荷载的影响推广动态设计与信息化施工技术推广动态设计与信息化施工技术呼吁呼吁 加强地基基础的内力与变形实测等基础性工作，加强地基基础的内力与变形实测等基础性工作，建立区域数据库，以实现资源共享；建立区域数据库，以实现资源共享；应与岩土工程师加强合作，使每一项工程都能为应与岩土工程师加强合作，使每一项工程都能为提高我省地基基础和建筑结构设计水平作出贡献提高我省地基基础和建筑结构设计水平作出贡献！谢谢各位！谢谢各位！Thanks for attention!Thanks for attention!