地基基础工程论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇地基基础工程论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

我国房屋建筑施工过程中地基基础施工的特点主要包括以下几点:第一点，施工复杂性;第二点，多发性;第三点，潜在性;第四点，严重性;第五点，困难性。

1.1地质条件的复杂性

由于我国的国土面积较大，跨越的经度和纬度的范围比较广，因而各地的地质条件有很大的差别。我国的房屋建筑施工不仅仅要在常规的土地上，也可能要跨越盐碱地和冻土地等地质条件较为恶劣的地区。从东南到西北，不同的地质条件和气候条件都给地基基础的施工增加了挑战。除此之外，由于我国是一个地质灾害频发的国家，因而在地基基础的施工过程中也对地基有着更严格的要求。这些复杂的地理条件和地质因素使得我国房建地基基础的施工过程具有一定的复杂性。

1.2多发性

根据我国的房屋质量监测的最新数据来看，我国的房屋质量整体水平不高，房屋坍塌的事件发生频率未减反增。这些质量事故的发生，有很大一部分原因是由于地基基础的施工不当。除此之外，在地基基础的施工过程中由于施工不当也很容易造成事故的频发。

1.3潜在性

在建筑工程的地基基础施工过程中，很多工序都是环环相扣，互为依托的。很多情况下，在施工过程中很多问题都是潜在的，不能被及时发现，只有当下一工序施工之后才可能发现前一工序中的问题。因而，在地基基础的施工过程中，要求工作人员必须对每一施工工序进行质量验收，并系统的收集和保存数据。

1.4严重性

地基是整幢建筑的支撑基础，没有夯实的基础就不能保证后续的施工质量，就会给整幢建筑带来不可估量的隐患。在后期的施工过程中，即使发现基础的施工出现了问题，想要纠正也是十分困难的。由于基础施工的重要性以及地基基础施工过程中问题的不易察觉性使得地基基础施工具有严重性的特点，稍有不慎变酿成大错。

1.5困难性

对于整个工程来说，上部结构中存在的质量问题是可以通过某些措施来调整的，但是基础由于处于地下，其特殊的地理位置加大了施工的难度。地基基础施工的困难性主要表现在以下两方面:第一方面，地基基础工程的事故处理难度大;第二方面，地基的问题将直接影响上部结构安全，因而一旦出现问题，整幢建筑都将面临严重的事故。

2提高地基基础工程的施工技术

提高地基基础的施工技术要从提高施工技术和选择地基类型两方面着手。只有做好这两部分工作才可以提高地基基础的施工质量。

2.1选择合适的基础类型

选择合适的基础类型是做好地基基础施工的首要环节。基础是用来衔接整幢建筑和地基的。基础的作用就是将建筑物的重量传递给地基，因而选择基础的类型时要充分考虑地基的性质。常见的基础类型有独立基础、筏板基础、箱型基础等，这些不同的基础形式适用于不同的建筑类型和地质条件。只有掌握各种基础的特点，并充分利用各种不同基础的优点，才可以实现最大限度的保证建筑物的安全。在选择基础类型时还应充分考虑地质条件和地基的承载力。如果地基的承载力较大，并且具有较大的硬度，就可以采用独立基础的基础形式。如果地基的土质硬度较低，并且较为疏松，就要根据建筑物的类型对地基进行处理或者选择恰当的基础类型。比如在土质较为松散的地方建高层建筑就要采用和地基接触较大的筏型基础，来更好的传递荷载，但是这种基础类型的造价较高，因而选择基础类型时要慎重。

2.2地基基础的施工技术和方法

地基基础的施工过程中要充分考虑土质的情况。如果地基土是淤泥土并且淤泥土的上层仅有较薄的土层时，要做好淤泥的除了工作，避免直接在淤泥上进行施工，否则地基土会变得更加软弱。如果地基土是人工填士或者垃圾场，则需要对地基进行人工处理，使地基具有良好的均匀性和密实度，进而可以承受地上荷载。在对地基进行处理的过程中，不仅要选择有效的地基处理形式还应做好细节的建设工作，只有保证地基基础的每一处结构都有足够强度和刚度，才可以确保当地基出现不均匀沉降时施工人员有足够的时间来做出应对措施。要选择合适的地基类型，在进行房屋建筑施工之前就要做好地基基础方案的选择。在选择的过程中要充分考虑地质条件、地下水的形式以及建筑物的功能等因素。并且在施工的过程中，也有很多值得注意的地方。比如，沉降缝的设置。由于沉降缝可以减少热胀冷缩对于混凝土的影响，因而施工人员要合理的设置沉降缝，注意对沉降缝的材料的选择，只有这样才可以使基础的承载力有所保障。

3结语

篇(2)

关键词：框架结构；上部结构刚度；地基沉降值；复合地基

Abstract：This paper will analysis the anti-force distribution, the settlement and bending moment variation by using PKPM software on the frame structure under the influence of different factors with composite foundation. And it will provide a reference to study building settlement and foundation optimized design.

Keywords: frame structure; the upper structure stiffness; Foundation settlement value; Composite foundation

中图分类号：TU398+.2文献标识码：A 文章编号：

一、概述

随着我国国民经济的快速增长，各种工程建设得到迅猛发展，高、新建筑日益增多，大量的建筑物不得不建在具有不良地质条件的地基上。建筑工程由上部结构与地基基础两部分组成,上部主体结构的安全与否,不仅取决于自身各种构件的强度,同时还受地基基础变形的影响。而地基基础的设计又要充分考虑上部结构的刚度问题,不同的上部结构形式对地基基础变形的适应能力不同的[1]。常规设计方法与实际受力情况有一定的差别，实际地基压力分布是受到上部结构刚度以及地基基础刚度作用影响的。通过收集工程资料，本论文将在满足安全性的条件，运用PKPM软件针对框架结构采用不同基础形式及是否上部结构刚度影响的复合地基的反力分布规律、沉降规律和弯矩变化规律进行对比分析，为研究建筑沉降及地基优化设计提供一定的参考。

PKPM的JCCAD软件对整体性基础（如交叉地基梁、筏板、桩筏和桩基础）采用了多种方法来考虑上部结构刚度的影响。包括：上部结构刚度凝聚法，上部结构刚度无穷大的倒楼盖法，上部结构等待刚度法[2]。

二、工程实例

1.工程概况

某员工宿舍楼为5层，长50.40米，宽16.20米，框架结构。工程地质资料如下：

表 1.1土层参数表

2.PKPM设计计算步骤

（1）PMCAD的输入及TAT-8计算梁、柱。

首先布置轴网并根据规范布置柱、梁。根据轴压比，初步估计本工程柱为500×500，根据规范估计梁尺寸，分别为350×750，250×450。接下来定义楼层（层高3.6米，板厚100），输入荷载（根据建筑荷载规范GB50009-2001）以及设计参数——包括本工程的总信息，材料信息，地震信息，风荷载信息等。最后进行楼层组装并保存。

图1.1某员工宿舍标准层布置

进入结构楼面布置信息，在此可以进行楼板开洞，修改板厚等。接下来进入楼面传导计算，该计算可以生成各层荷载传到基础的数据。

（3）JCCAD计算。

首先，地质资料输入，即将勘察院提供的各土层的物理参数输入。点击“土层布置”，将会出现土层参数表，因为此工程共有六个勘探点，各点参数均不相同，所以在“输入孔位”菜单中输入六个点，并对这几个勘探点参数进行修正。

在“参数输入”里，将地基承载力特征值改为勘察院提供的土的承载力特征值110kPa。

接下来运行菜单，点击读取荷载，此工程要读取TAT荷载，目标荷载分为三种情况：标准组合用于承载力设计；基本组合用于基础设计；准永久组合用于沉降计算。则此工程选择基本组合。

最后进入菜单，点击“自动生成”，将结构全部选中，进行基础碰撞检查。由于地基承载力小，可能产生的基础会很大，所以软件提示会进行多次碰撞检查，直到满足地基承载力要求。本工程独基尺寸最大达到了6200mm×6200mm，许多学者和设计人员都认为柱下钢筋混凝土独立基础不宜取过大的截面尺寸，从经济角度考虑，应该采取地基处理，提高地基承载力从而使得独基尺寸达到合理的范围，此工程经过反复计算，当地基承载力特征值达到180kPa的时候，最大基础尺寸为4800mm×4800mm，此时合理，所以需要进行地基处理，处理后地基承载力特征值为180kPa。如果冲切高度过大，应该考虑提高混凝土强度等级，以达到减小基础冲切高度的目的。这样即使控制基础底板最小配筋率，配筋面积也不至于大得不能接受。如果仍然不合理，就应该考虑工程设计柱下钢筋混凝土独立基础是否合理，是否更换基础形式。做完后结束退出。

最后，运行菜单，计算参数参看《建筑地基基础设计规范》GB50007---2002[3]。运行“沉降计算”，选择TAT荷载，可以查看其荷载图、沉降图和数据文件。

三、输出数据文件及图形文件分析

1、实际工程输出图形及文件分析

图1.2框架结构沉降等值线图（单位：毫米）

图1.3 B轴沉降剖面图（单位：毫米）

图1.4 3轴沉降剖面图（单位：毫米）图1.5 5轴沉降剖面图（单位：毫米）

通过以上图形分析可知：独立基础沉降图表现为四个角部处沉降最小，中间部位最大，所以进行地基处理及沉降分析时，应有的放矢。由于软件存在缺陷，框架结构只能输出沉降数据，无反力及弯矩数据输出项。[4-5]

2、不考虑上部结构刚度影响下筏板基础对于不同结构形式工程分析

将框架结构工程的基础改为采用筏板基础进行分析，筏板厚度与原基础的高度相同。暂不考虑上部结构刚度的影响。所有输出图形文件的横纵剖面的原点均为A轴与1轴的交点，不包括筏板出挑。

（1）沉降

图1.6框架结构沉降等值线图（单位：毫米）

采用独基，最大沉降值为83.2mm，最小沉降值为43.7mm，差值为39.5mm。采用筏板基础，最大沉降60.8mm，最小沉降值为52.4mm，差值为8.4mm。采用筏板基础时，最大沉降值减小了26.9%，最小值增大了19.9%。可见筏板相对独基，有不可忽视的调平沉降的作用。

图1.7 B轴沉降剖面图（单位：毫米）

图1.8 1轴沉降剖面图（单位：毫米）图1.9 5轴沉降剖面图（单位：毫米）

相对独立基础而言，B轴沉降剖面图、1轴沉降剖面图和5轴沉降剖面图沉降曲线变化比较缓和，由此可见筏板基础本身对沉降的调平作用是显著的。

（2）地基反力

图1.10基底反力等值线图（单位：千帕）

图1.11 B轴线基底反力剖面图

篇(3)

[关键词]地基 技术 发展趋势

[中图分类号] TU973+.35 [文献码]B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-391-1

在建筑工程当中，地基是一项基础性的工程，它对整个建筑工程质量有着重大影响。随着工程建筑规模不断扩大，工程建筑质量问题也越来越突出，不仅影响到了建筑企业的经济效益，更影响到了我国社会的健康发展。地基是一项地下隐蔽工程，其工程自身的特点导致了其竣工验收工作十分困难，其工程质量不过关造成的损失是难以计算的。因此，工程建筑企业必须提高地基施工技术水平，加强施工管理，确保施工质量，从而为人们建造一个安全、舒适的居住环境。

1地基处理技术

1.1钢筋处理技术

在建筑工程中，地基工程中常用的材料就是钢筋，而钢筋容易受到多种因素的影响，会出现钢筋强度不够、钢筋锈蚀等问题。在地基基础工程中，钢筋的作用的加强地基强度，增加地基基础的抗压力。为了确保地基础出工程质量，在地基处理技术中，首先必须确保钢筋质量。在进场的钢筋要求出示相关的检测证书，在钢筋应用的时候，要防止钢筋锈蚀，一旦锈蚀，要在不损害钢筋性能的前提下， 采取相关的除锈措施，在除锈之后再运至绑扎部位。钢筋数量要根据工程实况来定，钢筋焊接要确保质量，高出地基地面的钢筋头要齐平基面，在钢筋绑扎的时候，钢筋网不许出现变形、松脱等问题。

1.2基坑支护技术

在我国地基基础施工过程中，常常会出现地基基础变形，地基变形就会给工程造成很大的安全隐患。因此在地基基础施工过程中，利用锚杆、钢桩、混凝土灌注桩等部件，形成支护保护体系，并结合地基基础土层内部的支撑结构对土体实施共同的支挡，同时加大支护体系的管理，时时刻刻对支护体系进行监控，确保支护体系的质量，从而保障地基基础施工质量。

1.3测温技术

在建筑地基工程中，影响地基基础工程质量的一个重要因素就是温度，混凝土结构容易受温差产生的应力影响，为此施工人员必须严格没控制内外温差变化，纺织混凝土结构受温差应力的影响。例如在某建筑地基基础工程中，施工人员为了准确的测量温度，根据工程的特点，利用工程测温计，布设测温点，在施工低点处进行多点测温，测温计用线绳吊挂，并在每根线绳上用口取张标明测温计的位置，以便读取温度时不混乱。同时安排专业的技术人员进行详细的记录，并及时的进行数据整理。

1.4回填技术

首先地基是建筑工程的基础，其质量的好坏直接关系到整个建筑工程的质量，在我国当前的工程中，出现工程质量问题主要是体现在地基基础没有处理好，为此做好地基基础处理工作相当重要。例如，在某工程的地基处理中，施工单位在确定地基的土质后，将地基基础中一定范围内不合适土层用装土车运走，并在该地区回填一些碎石，利用压土机来回压实，从而保障了地基基础的强度，为工程质量提供了技术保障。

1.5混凝土浇筑技术

混凝土出现裂缝是我国当前工程建筑中常出现的一个问题，在地基处理技术中，解决裂缝的根本性措施就是混凝土施工技术与管理。首先要严格控制混凝土结构材料，确保材料不会出现质量问题[1]。混凝土结构所需要的材料有水泥、砂、水等，施工单位要严格按照合理的配比比例进行搅拌。其次在混凝土浇筑的时候尽量采用多台天泵进行浇筑，保障混凝土浇筑的连续性，同时要控制好天泵落管与地面的距离，避免距离过大造成的冲击力给地面造成的冲击损伤，同时施工人员在施工过程中做好施工管理工作，利用振动棒对混凝土进行振捣，确保混凝土捣匀。最后要做好混凝土结构防护措施，防止混凝土在还没有完成凝固前出现裂缝。惯用的方法就是在混凝土浇筑完成后在其表面铺设一层薄膜，防止混凝土结构受温度应力影响，同时做好洒水工作，每天3到6次。

2地基处理技术的发展趋势

在建筑工程的构建过程中地基是十分重要的一个环节，它的质量关系到整个建筑的生命。地基质量则与地基处理技术密不可分[2]。在计算机技术以及建模技术不断发展的过程中给予了地基技术极大的发展空间，同时在新工艺的作用下带给了地基技术一个新的发展方向。当然在利用这些新技术的过程中必然还是要以先考虑建筑的稳定性为主，同时也结合实际施工环境加强安全防范措施，为施工工艺提供良好的发展空间。总之地基处理技术的不断深化为建筑行业的发展提供了巨大的推动力，同时该技术也将朝着节能、环保的方向进一步深入发展，这将使得我国建筑行业整体达到一个新的高度。

3结语

在当代工程建筑中，建筑工程要想取得良好的经济效益，就必须保障工程质量。而地基作为工程建筑的基础，加大地基技术的应用，不仅可以保障地基基础质量，同时还可以为建筑企业的经济效益提供保障。随着科技的发展，以绿色理念的经济发展模式逐渐深入到我国当前社会发展的各个领域，以绿色为导向的地基处理技术也将成为我国建筑技术发展的一个重要方向。

参考文献

篇(4)

关键词：MicrosoftExcel的宏功能，黄土湿陷量，自动化，模块

 

1前言

甘肃省陇东、陇西等地区大范围分布着大厚度自重和非自重湿陷性黄土层，在上覆土的自重压力及附加压力下受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉，造成建筑物基础的不均匀下沉，导致建筑物墙体开裂、破坏，地面下沉等不良建筑病害，对国家的财产和人民的生活造成严重后果。

针对以上问题，我们经过对大量工程的计算和实践经验，编制以下计算机模块，为黄土湿陷量计算提供一种方便、快捷、有效的途径，它有一下几个特点：

①、实现黄土湿陷量计算自动化，输入基本的室内试验数据，就可生成完整的黄土湿陷量计算表。。

②、数据校对、纠错功能，减少了许多应人工计算时容易出现的错误和计算误差等，为工程提供准确的数据和参数。

③、对规模比较大的工程，采用本模块可以大大节省时间、人力、物力，提高工程设计人员的效率。

④、在进行地基基础设计和地基处理方案的选择上，可以为设计人员提供剩余湿陷量的准确数据，从而提高设计效率和准确率。

2设计概念及方法

利用Microsoft Excel程序中宏模块功能，将输入的湿陷量原始数据进行分析、校核、纠错等过程，最后自动计算出自重湿陷量、湿陷量、湿陷下限深度、湿陷性等级等主要的地基设计参数，最后填入正式的湿陷量计算表中，打印即可。

3．编程设计

程序框图：

第一步，在Microsoft Excel程序中绘制黄土湿陷量计算表，见图1。。

第二步，运行菜单→工具→宏→Visual basic 编辑器，然后输入以下模块程序保存关闭即可，见图2。。

第三步，在黄土湿陷量计算表中输入正确的数据，无数据时输入“——”，运行菜单→工具→宏→SXLJS（湿陷量计算）宏，一张合格准确的黄土湿陷量计算表就生成了，见附

图3、图4。

图1，黄土湿陷量计算表

图2，程序输入

图3,计算过程

图4，计算成果

4．结束语

该程序在陇东、陇西区域的许多工程中得到了广泛应用，数据计算准确快捷，不但为工程技术人员节约的大量的时间和精力，也大大减少了人为计算的误差和错误，为后期的工程基础设计提供了准确的数据和结论。

参考文献：

[1]《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）；

[2]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；

[3]《土工试验方法标准》（GB/T50123-99）；

[4]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；

[5]MicrosoftExcel学习与实践

[6]《中文Excel2000速成教程》

[7]《Excel函数教程》

[8]《VBA入门课程》

篇(5)

[关键词]减沉桩；复合桩基；沉降计算

0前言

舟山群岛存在大面积的海积、冲海积和山前冲海积平原,地基土存在厚10～50m的高压缩性、低强度、大孔隙比和高含水量的淤泥质粘土层。在其顶部大多存在厚1～2m的粉质粘土(俗称硬壳层),当量大面广的多层住宅等建筑采用浅基础时以该层为持力层,一般情况下地基承载力和软弱下卧层承载力均能满足要求。但由于软土层太厚,将产生过大的沉降,不满足使用要求,因此该地区1～6层建筑大部分均采用桩基础,且多数采用预应力管桩,桩长达40～60m,甚至某公园一单层厕所也打了6根直径0.4m、桩长30m的预应力管桩[1],因此基础造价相对较高。和常规桩基相比,减沉桩的复合桩基可以减小沉降和降低造价,所以在上海、天津等软土地区已有较多的应用,但在舟山还未曾用过。某3层办公楼减沉复合疏桩基础设计工程在舟山是首例,可为这项技术的推广使用积累经验。

1、减沉复合疏桩基础工作机理

减沉复合疏桩基础是在软土天然地基承载力基本满足要求的情况下,为了减小建筑物沉降采用疏布桩(桩距>6d,d为桩径)的复合桩基础,外荷载由桩和桩间同承担,桩的截面较小,桩间距较大,以保证桩间土的荷载分担足够大。随着上部结构荷载增加,荷载开始主要由桩承担,桩、土间的变形以受基础底压力作用影响为主,受桩土相互作用影响次之,基础底的桩和土沉降是相等的,而承载力的可靠度主要由浅基础承载力作保证。

减沉桩设计为变形控制设计方法,主要对存在深厚软土层的多层建筑的绝对沉降和整体倾斜、挠曲和结构支点间的差异沉降进行控制。减沉桩的工作机理很复杂,其受力性状与常规桩距的桩基础有明显的不同,对此目前还研究得不够,尤其现场足尺试验资料不多,学术上有不同的观点,争论焦点之一是在正常使用条件下,减沉桩是在承载力特征值还是在极限承载力下工作或在两者之间工作。本文[2]通过减沉桩模型试验和有限元分析认为,桩在80%～90%的单桩极限承载力下工作;文[3],[4]建议桩承载力按0.9Qu设计(Qu为单桩极限承载力),按单桩极限承载力设计复合桩基可为充分发挥承台底地基土的直接承载作用创造条件;文[5]认为,当浅基础(承台)产生一定沉降时,桩能充分发挥并始终保持其全部极限承载力,即有足够的“韧性”;文[6]提出上海地区可令桩发挥极限承载力的桩与承台摩擦桩基础的设计建议;上海规范[7]规定,复合桩基、桩和同作用,当荷载达群桩极限状态时,荷载全部由桩承担,地基土不承受荷载,当荷载超过极限承载力时,超过的部分由基底地基土承担。文中工程减沉桩复合桩基设计采用《建筑桩基技术规范》(JGJ94―2008)[8]中的设计方法,基底附加压力按总荷载扣除单桩承载力特征值进行计算。

2工程概况

六横沙浦一3层办公楼,建筑面积1600m2,框架结构,上部结构荷载效应基本组合设计值32442kN,基础埋深0.9m,地下水位0.9m,采用梁板式筏型基础,平面尺寸39.24m×17.4m,板厚250mm,纵向地基梁500mm×650mm和500mm×800mm,横向地基梁400mm×600mm,基础平面见图1,承台构造见图2。

3、天然地基沉降计算

(1)基底平均压力为:

pk=Fk+Gk

A=32442P1135+68218×019×2068218=5312kPa

(2)软弱下卧层承载力按下式验算:

pz+pcz≤fazpz=lb(pk-pc)(b+2Ztanθ)(l+2Ztanθ)式中:pz为软弱下卧层顶面附加压力;pcz为软弱下卧层顶面自重压力,pcz=2413kPa;faz为经深度修正软弱下卧层承载力特征值,faz=6216kPa;pc为基础底面处自重压力,pc=1711kPa;Z为基础底面至软弱下卧层顶面距离,Z=018m;θ为扩散角,由ZPb=018P1714=0105,Es1

PEs2=811P212=317,故θ=0°。计算得:

pz=39124×1714×(5312-1711)(1714+2×018×tan0°)(3914+2×018×tan0°)

=3611kPapz+pcz=3611+2413=6014kPa≤faz=6216kPa满足要求。

(3)按分层总和法计算筏板基础沉降:

s=ψsΣn1p0Esi(zi.αi-zi-1.αi-1)式中:ψs为沉降计算经验系数,根据地基规范[13]由.Es=2146MPa查表得ψs=111;p0为荷载效应准永久组合的平均附加压力,p0=33kPa;Esi为基底下第i层土压缩模量;.αi,.αi-1为承台等效面积角点平均附加应力系数;zi,zi-1为承台底至第i,i-1层土底面距离。最终计算得出s=25414mm。

4、减沉桩复合疏桩基础设计和沉降计算

由上述计算结果可知,采用天然地基的筏板基础的基底压力和软弱下卧层承载力验算均满足要求,但沉降s=254.4mm,已超过各地规范[7,9,12]规定的地基变形容许值:上海规范[7]规定,多层框架结构天然地基筏板基础中心点容许沉降为15～20cm;天津规范[9]规定,多层建筑容许沉降值为10～15cm;北京规范[12]规定,多层建筑框架结构长期最大容许沉降量为3～12cm。

为减少筏基沉降,采用减沉复合疏桩基础,即在每一根柱下各布设一根预制桩,桩截面250×250,桩长21m,桩端持力层为层③含角砾粉质粘土,总桩数44根。

根据表1中的参数,单桩承载力特征值为:

Ra=uqsiaLi+qpaAp=376.5kN

减沉复合疏桩基础底板中点最终沉降由两部分组成:一是基础底面土在附加压力作用下的压缩变形的沉降ss,二是桩对土影响产生的沉降ssp。

s=ψ(ss+ssp)(1)

式中ψ为沉降计算经验系数,无当地经验ψ取1.0。

由于基础底面桩和土的沉降是相等的,式(1)是通过计算桩间土沉降的方法计算基底中点最终沉降量。

4.1基底地基土附加压力产生的沉降ss

基底地基土附加压力产生的沉降ss,是按Bouissinesg解计算土中附加应力,由单向压缩分层总和法计算:

ss=Σui=1p0Esi(zi.αi-zi-1.αi-1)(2)承台等效宽度为:

Bc=BAcPL(3)

式中:Ac为承台底净面积;B,L分别为承台基础平面的宽度和长度。经计算Ac=680m2,B=17.4m,L=39.24m,Bc=11.56m。

根据荷载效应准永久组合计算假想天然地基平均附加压力p0

p0=ηp(F-nRa)/Ac(4)

式中:ηp为基桩刺入变形影响系数,取1.2；F为荷载效应准永久组合荷载值,F=33918kN；n为桩数,n=44。计算得出p0=30.6kPa。

基底附加压力作用下的沉降计算见表2。

满足σz=011σc确定的沉降计算深度zn=15m,由基底地基土附加压力作用下产生的筏板基础中点沉降ss=131.3mm。

4.2桩对土影响产生的沉降ssp

因减沉桩端阻力相对较小,同时l/d=84(d为桩径),单桩沉降受桩端持力层性状影响不大,所以忽略端阻力对基底地基土沉降的影响,仅考虑桩侧阻力引起桩周土的沉降。按剪切位移传递法计算,当软土层桩侧剪切位移影响半径按8d考虑时,可得到ssp的简化公式:

ssp=280.qsu.Esi×d(SdPd)2(5)

式中:.qsu,.Es分别为桩身范围内按厚度加权极限侧阻力和平均压缩模量；d为桩身直径,方桩d=1.25b(b为单桩截面边长)；Sd/d为等效距径比,方桩Sd/d=0.886A/(nb)。经计算.qsu=2318kPa,.Es=2179MPa,SdPd=14,ssp=318mm。

故减沉复合疏桩筏基中点沉降为:

s=ψ(ss+ssp)=1.0×(131.8+3.8)=135.6mm所以减沉复合疏桩筏基比筏板天然地基中点沉降(254.4mm)减小47%,且沉降值满足规范要求。

5、结论

(1)计算的基础中点沉降比天然地基沉降减小47%,说明设计少量减沉桩可使沉降满足规范要求。从结构封顶后的沉降观测知,其最大沉降量为45mm,预计最终沉降达128mm左右(假设封顶后沉降完成35%),当沉降速率0.01mm/d为沉降基本稳定标准时[10],预计沉降稳定时间不超过10年[11]。而不远处类似土层的框架结构,采用十字交叉梁条形基础,结构封顶后的最大沉降达105mm。

(2)该办公楼周边有多层住宅楼,道路下有自来水管线,当采用常规的预应力管桩或预制方桩时,无论是锤击法或静压法沉桩都将产生挤土效应,挤土范围达1～1.5倍桩长,所以要设置应力释放孔等减少挤土效应,同时设置测斜孔监测深层土移来控制打桩速率,就会增加工程造价。而减沉桩桩间距很大,达15.2d～16.4d,大大减少了挤土效应,甚至可不用考虑桩施工的挤土效应。

(3)该工程与采用常规桩基比较,采用减沉复合桩基可减少桩数30%,降低造价35%(含防挤土措施和监测费用)。

参考文献：

[1]东港海滨公园预应力管桩检验报告[R].浙江宏宇勘察设计有限公司,2004.

[2]郑刚,顾晓鲁.减沉桩承载机理的试验及计算分析[C]PP中国土木工程学会桩基学术委员会第2届年会论文集.北京:中国建材出版社,1994.

[3]宰金珉.复合桩基工作性质分析[C]PP中国建筑学会地基基础学术委员会论文集.太原:山西高校联合出版社,1992.

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关键字：泵闸 地基 基础 不均匀沉降 数值模拟 Plaxis

中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号：

1 前言

上海浦东国际机场位于浦东新区濒海地区，整个机场分两期实施，一期第一、二、三跑道已经投入运行，二期新建第四与第五跑道，浦东机场需东扩，为了保证第四、第五跑道建成后的防汛除涝安全，需调整相应的二级排水规划，并与跑道同步建成投入使用。新建薛家泓泵闸是二级排水的一部分。根据平面布置推荐方案，泵闸工程布置采用闸+泵+闸布置型式，即泵站居中、水闸分居两边的结构型式。其中泵站设计装机流量60 m3/s，泵站站身长29 m，宽31.6m；水闸分两孔分别布置在泵站南北两侧，每孔水闸净宽12m，总净宽24m，闸首长29m。本工程与1线海塘相接，工程等别为Ⅰ等。本工程地基处理应统筹整个泵闸工程的结构布局，地基处理结合基坑围护从主体结构地基承载控制要求，沉降变形控制要求、防渗安全要求及避免闸首和进水池翼墙墙后高回填土等几方面考虑，通过对已有地质资料的详细分析，针对地基处理系统中的各部分分别提出了相应的处理措施。

2 地质条件

根据工程总体布置，泵闸采取“闸+泵+闸”的平面布置型式，泵、闸底板间分缝，主体结构分为三块底板，底板总宽度60.8m（14.6m+31.6m+14.6m）。水闸闸室底板底高程-2.65m，泵站站身底板底高程-3.7～-5.45m。泵闸底板以下土层由上往下分别为第②3层、第④层、第⑤1-1层、第⑦1层、第⑦2层土。整个水闸将坐落于第②3层粘质粉土层，闸室底板下第②3层厚度较薄，最薄处仅约1.3m，而下伏的第④层淤泥质粘土为软弱下卧层，土质比较差，厚度很大，达到10 m左右。第⑤1-1层为粘土，层厚较薄，层厚10m左右，呈饱和，软塑状态，高等～中等压缩性，土质一般。第⑦1层砂质粉土，层厚5m左右，土质较好。第⑦2层粉砂土，未穿，土质较好。

表1土层主要物理力学性质参数表

闸基下第②3层砂质粉土的渗透系数KV=3.7E-04cm/s，KH=5.94E-04cm/s，渗透性较大，抗冲刷能力差，为防止渗透和冲刷破坏，应采取必要的防渗及防冲刷措施。

闸室底板下第②3层厚度较薄，最薄处仅约1.3m，而下伏的第④层淤泥质粘土为软弱下卧层，土质比较差，厚度很大，计算地基承载力时需考虑软弱下卧层。由于软弱下卧层厚度很大，闸首基础采用天然地基变形一般难以满足规范要求，需进行地基处理。

根据上述分析，本工程泵闸地基处理需重点解决地基承载力、沉降变形、防渗等问题。

3 总体思路与研究方法

3.1总体思路

本工程重点研究泵闸主体结构地基处理的基础上，统筹考虑进水池、出水池及内外河翼墙等部位，确保各部位地基承载力满足要求的同时，关键使各部位自身沉降位移变形、不同部位间不均匀沉降差满足使用要求，且满足泵闸整体防渗要求等。

3.2研究方法

要准确分析泵闸主体结构的沉降及内力，不仅需统筹考虑上部结构、基础、地基三者间共同作用，而且还需考虑墙后高填土产生的影响，常规的经验计算方法已经不能满足优化设计要求，需采用整体有限元计算方法统一考虑上部结构、基础、地基及墙后高填土间的相互作用，比较真实反映泵闸实际工作状态和加载过程。本工程采用了大型岩土有限元分析软件Plaxis对本工程进行数值模拟分析，并通过对比分析的方法研究整体结构受力和变形情况，为结构及地基处理方案优化提供相应的依据并进一步指导方案的优化。

4 地基基础设计研究

根据类似工程经验，泵闸主体结构地基处理不仅与自身结构地基处理方案关系密切，同时墙后填土情况对主体结构的影响也十分大。本工程所处位置属近年来新促淤，地基土为欠固结土，墙后高填土将引起场地出现较大沉降量，也可能使泵站主体结构产生不均匀沉降。为选取合理经济的地基处理方案，本阶段对主体结构地基处理方案与墙后地基处理（兼顾基坑围护）不同组合情况进行对比分析，根据分析成果，选取科学、合理、经济的地基处理方案。

根据上海地区沿海软土地质的特性，对泵闸进行处理的方案一般有预制桩（方桩、PHC管桩）方案、钻孔灌注桩方案、地下连续墙方案、高压旋喷桩方案、深层搅拌桩方案等。考虑到地下连续墙方案工程投资大，而高压旋喷桩、深层搅拌桩方案均为复合地基基础，工程质量控制较难，考虑到本工程的重要性，本工程主体结构均不推荐采用。本工程场地周围较为空旷，距离新建大堤也有一定距离，从本工程的自身特点、可操作性、可靠度、施工工期及工程投资等各方面综合考虑，本阶段泵闸主体结构、进、出水池等部位的地基处理推荐采用钢筋砼预制方桩方案，泵闸主体结构防渗采用三轴搅拌桩桩与两侧基坑围护结构形成封闭体系。

4.1闸首地基基础设计研究

泵闸地基基础设计主要通过对比分析，研究主体结构布置及主体结构桩基布置的合理性。根据地基处理总体思路，共比选了六种不同组合的地基处理方案，基本情况如表2所示。方案一～方案四桩基进入第71层土，地基基础为桩基础，上部荷载均由桩基承担。方案五和方案六桩基进入第51-1层土，地基基础为沉降控制复核桩基础，上部荷载由桩基和地基同承担。方案一～四站身结构共布置12（排）×14（列）=168根钢筋砼方桩，为减小底板内力，桩基尽可能靠近墩体布置；左右两孔闸室结构各布置12（排）×6（列）=72根钢筋砼方桩，为减小底板内力，桩基尽可能靠近闸墩布置；站身和闸室桩基桩底标高均为-30m。方案五和方案六桩基桩位平面布置与方案一～四相同，但桩基底高程为-25m。

表2 泵闸主体结构布置及地基处理方案

各方案沉降位移变形及内力对比分析见表3。

表3 各方案底板沉降及内力对比汇总表

图1各地基处理方案垂直位移趋势对比

通过计算可得出以下主要结论：

（1）泵闸主体结构沉降位移与规范计算基本吻合，方案一～方案四桩基进入第7层土，泵闸主体结构沉降位移变形可以控制在150mm以内，自身不均匀沉降量可以控制在20mm以内，主体结构之间沉降差不大于10mm，沉降变形可满足规范要求；方案五和方案六沉降量比方案一～方案四大，泵闸主体结构出现的沉降位移量达到15cm左右。

（2）由于工程所处位置地基土软弱土层厚度较大，且为欠固结土，墙后填土将引起较为位移沉降量，墙后填土最大位移沉降量约可达300mm以上，为确保泵闸的正常安全运行，需确保主体结构沉降与墙后土体沉降的协调过度。

（3）对墙后一定范围地基进行加固处理可以起到平缓过度主体结构和墙后土体间沉降差的作用，通过图1可知，未对墙后进行地基处理时（方案一和方案五），墙后土体相对泵闸主体结构出现明显突降，这将影响泵闸的正常运行使用；通过地基处理后（方案二、方案三、方案四和方案六）泵闸主体结构沉降位移与墙后土体沉降变形过度较为缓和。

（4）根据对比分析可知，墙后地基进行处理与否对主体结构自身沉降变形影响有限，方案二～方案四泵闸主体结构沉降变形均在规范允许范围内。

（5）根据数值模拟可知，墙后填土处理范围越大，处理深度由远及近逐渐加深时，沉降变形过度越平缓，处理效果也越好。但较大的处理范围和较深的加固深度都将大大提高地基处理成本。

4.3地基基础设计研究成果

通过上述计算分析可知，方案一～方案六地基承载力均可满足要求。方案一～方案四桩基进入第7层土，泵闸主体结构沉降量较小，根据规范方法计算，沉降量小于100mm，方案五和方案六桩基未进入第7层土，泵闸主体结构沉降量相对较大，根据规范方法计算，沉降量约150mm左右。考虑到本工程的重要性，且工程所处位置地基土为欠固结土，为确保主体结构正常安全运行，桩基宜进入第7层土。

根据数值模拟可知，对墙后地基进行处理后可对主体结构和墙后填土间的沉降差进行平缓过度，有利于水闸的正常运行使用，但模拟分析同样显示，墙后地基处理对泵闸主体结构沉降变形位移影响有限。

综合上述分析，在满足地基承载力和沉降位移变形的基础上，同时解决主体结构与墙后填土的协调变形问题，并兼顾节约工程投资，本阶段推荐采用方案四地基处理方案，最终总移变形云图见图2。主体泵闸结构采用钢筋砼方桩基础，桩底标高为-30m，桩基长度25~28m，桩端进入第7层土，站身共布置12（排）x14（列）=168根450x450x25000mm（27000mm）方桩，闸室各布置12（排）x6（列）=72根450x450x28000mm方桩，泵闸上下游两端设置两道三轴搅拌桩，与两侧基坑围护结构封闭形成整体防渗体系；泵闸两侧墙后土体结合基坑围护，进行墙后土体地基处理，地基处理范围为：垂直水流方向处理范围为墙后20m范围，墙后10m范围加固至-24m，墙后10～20m范围加固至-14m；顺水流方向处理范围同泵闸主体结构顺水流向长度，即29m。泵闸主体结构及墙后地基处理半平面布置图见图7.7-3，横剖面图见图7.7-4。

图2地基处理方案四垂直位移云图

5 结论与建议

通过本文研究，主要得出以下几点结论：

（1）泵闸主体结构沉降位移与规范计算基本吻合，且均可满足规范要求。

（2）工程所处位置地基土软弱土层厚度较大，且为欠固结土，墙后填土将引起较大位移沉降量，为确保泵闸的正常安全运行，需确保主体结构沉降与墙后土体沉降的协调过度。

（3）对墙后一定范围地基进行加固处理可以起到平缓过度主体结构和墙后土体间沉降差的作用。

（4）墙后地基进行处理与否对主体结构自身沉降变形影响有限。

（5）根据数值模拟可知，墙后填土处理范围越大，处理深度由远及近逐渐加深时，沉降变形过度越平缓，处理效果也越好。但较大的处理范围和较深的加固深度都将大大提高地基处理成本。

参考文献：

1．《上海浦东国际机场第五跑道二级排水扩建工程初步设计报告》，上海：上海市水利工程设计研究院，2011年10月；

2．龚晓南 主编. 《地基处理手册》（第三版），北京：中国建筑工业出版社，2008年；

3．施建勇等．《深层搅拌桩复合地基沉降计算理论研究》．岩土力学，2002年6月第3期；

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关键词:毕业设计;创新思维;岩土工程;毕业选题

现代社会发展、特别是信息技术的发展对教育提出了新的、更高的要求。要构建适应信息社会发展的高等教育体系，必须在教育体制、教育方式、教学方法等诸多方面有创新性发展，培养创新性人才，为“大众创业，万众创新”的战略提供人才和知识支持。本科毕业阶段的实践环节，即毕业设计(论文)是教学过程的最后阶段，通过该阶段训练能使学生综合应用所学的各种理论知识和技能，进行全面、系统、严格的技术及基本能力的练习，对培养学生创新思维，提高综合素质有重要作用，也是高等工程教育教学改革的重点和难点之一。近年来，许多高校进行了毕业设计阶段的改革与探索，从毕业设计教学创新体系建设、立题和过程管理、毕业设计全过程考核评价体系建设、创新能力培养等方面取得了丰富成果［1－3］。

一、对大学生创新能力的认识

创新思维不同于常规的模仿思维，具有跳跃性、发散性、独创性等特征。它主要利用已有认识和知识为基本素材，采用非常规思维来认识未知世界。新的科学原理的发现、市场欢迎的产品的研发、优秀艺术作品的创作、有效的企业管理模式都是创新思维的结果。所以，从学校教学教育入手，培养学生创新思维，对学生走向社会后的发展会产生重要影响［4］。创新的关键在一个“新”字，从工程学科角度看，所谓新，既包括基本原理和基本理论的创新，也包括工程方法、手段的创新。所以，应该针对学生学习成绩、兴趣等，有不同的要求，更要允许学生大胆突破传统，在已有基本概念基础上开拓思维、发展新理论，创新新方法。而对于绝大部分学生来说，他们未来主要从事实际工程问题，应以解决工程问题为目的，在解决问题的过程中从工艺、设备等角度进行改进、创新，这样日积月累，也可以产生大的理论创新。以岩土工程为例，由于岩土体的特性，虽然主要理论体系已形成，但其中许多理论和工程实践仍带有很大的经验性，在工程实践中需要综合判断。这种现状为该学科理论创新提供了很大空间，比如非饱和土的有效应力及有效应力原理、土的本构理论等，远没有达到理论完善，工程应用中往往将计算结果做为参考，而经验判断仍然十分重要。在目前岩土工程中常见的基坑支护及基坑稳定性、高填方工程工后沉降及稳定性等方面，不管是理论基础还是工程方法都有许多问题需要解决。这些说明，创新的空间存在于学科任何知识点，关键是在平时课堂教学和实践教学中如何提高学生对学科和未知世界的兴趣，继而培养学生创新意识和创新能力。

二、毕业设计方式创新

毕业设计是本科教学最后一个环节，也是对整个教学效果的检验和综合应用。毕业方式创新包括选题环节、设计过程环节、评价环节等的创新。从选题环节看，目前工科专业本科毕业设计大都采用指导教师指定设计题目、学生按照毕业设计指导书进行设计、指导教师定期或不定期进行辅导或检查，最后进行毕业答辩的过程。目前存在的主要问题是，没有注重启发学生发现问题这个环节，而是直接给学生某一问题让他去解决，而这个问题本身可能并没有多少科学价值，毕业设计方式也显得单一［5］。要创新，首先要能发现问题，不能发现问题也就不可能有发明创造。目前，学生选题都流于形式，由指导教师直接指定，这是由于目前大学教育评价方式决定的。重科研轻教学，老师没有时间、也不愿意在这方面耗费精力。毕业设计阶段应留有一定时间让学生自己通过调研、查阅资料、和老师交流等方式，发现需要解决的科学问题，形成解决问题的科学思路和方法。这个时间段甚至可以更早些，可提前数周就让学生准备。当然，这个过程需要教师细心指导，多沟通，最终也不是每个学生都能通过这个方式进行选题的，但这个过程毫无疑问对学生是个锻炼和培养。有些虽形不成科学问题或没有形成解决的具体方法，但可能成为以后发现或解决科学问题的基础。创新的基础是思维创新，需要轻松的环境，也需要有一定的压力。所谓环境轻松，主要是要给学生思考的自由，敢于挑战现有理论和权威，要有和老师进行自由讨论、辩论的环境，而这是我们的教育最缺乏的。对于敢于提出问题的学生要给予鼓励和奖励，对通过自己思考发现了重要科学问题并选择毕业设计题目或方向的学生，其结果不一定是圆满的，或者有可能在有限的时间中没有得到预期的结果。对于这种情况，应该在教学规定上给予指导教师一定灵活度，比如延长毕业设计时间，或者达到某一程度也可认为达到毕业要求等。给学生压力也是必要的，由于社会大环境的影响，部分学生学习兴趣不大，不专注于毕业设计。因此，指导教师应严要求、勤检查，对学生和社会负责，没达到毕业要求的学生严格按照规定处理。在毕业设计过程中培养创新。创新首先是思维创新，要从基本概念上下功夫。在某一学科的创新是一个逐渐形成、完善的过程。在毕业设计阶段，学生可以在具体、细节的某一点进行改进、创新，如计算方法、应用原理、设备或工艺、程序方法等的改进。为此，指导教师要让学生首先理解毕业设计中遇到的现有规范、手册、教材中各种规定或方法的原理、机理。在此基础上，鼓励学生发现其中不完善、甚至错误的东西，通过小组讨论提高对问题的认识，把年轻人的活跃思维充分调动起来，让学生敢于思考、敢于提出问题和解决问题的办法。对学生的不同观点和认识，老师要以科学的态度对待，通过分析、讨论达到共识，若达不到统一认识，可留待以后继续研究。此外，我们强调培养学生创新思维，并不是要求每个学生在毕业生设计中一定要有创新性成果。每个学生基础知识水平不同、长期形成的思维模式不同、个性不同，毕业设计水平自然不同。对大部分学生，首先是培养一种创新意识，对以后工作和人生起到良好作用。毕业设计中能满足正常任务要求，达到工程设计等目的就是合格的。

三、毕业设计选题创新

除了前述让学生参与或自主选题的要求外，毕业设计题目本身对毕业设计的效果十分重要［6］。毕业设计所包含内容可以覆盖较多知识体系，也可以集中在某一点。在岩土工程专业或方向毕业设计中，可以完成建筑工程的结构设计，包括上部结构和岩土工程部分，后者可以是地基基础、基坑支护、边坡支护等;也可以全部进行岩土工程的内容。具体选择可根据学生兴趣、特长，对已确定工作单位的学生，还可以依据可能的工作性质等确定。从毕业设计内容上看，我们在近几年实践中，岩土工程方向毕业设计主要包括以下内容:1．岩土工程勘察。岩土工程勘察是岩土工程的基础，通过该内容毕业设计，可使学生具体掌握岩土工程勘察的方法、步骤、内容，增强对岩土体的认识，让学生充分理解土的物理性质和力学性质指标的获取方法、用途和相互关系，学会从勘察的角度对建筑场地和地基进行评价，认识工程勘察与工程设计、施工之间的关系。进行岩土工程勘察毕业设计对学生以后工作和学生在岩土工程学科进行创新有非常重要的作用。由于岩土体性质的不确定性非常突出，因此，对其认识方法、手段和评价显得非常重要，而目前的工程和科研实际存在许多不足之处。正确认识这些问题，有利于学科创新。岩土工程勘察是一个系统的过程，但由于条件和时间限制，完成整个过程的勘察是不现实的。为此，我们将毕业实习和毕业设计相结合，比如，现场描述和土类命名主要通过正在进行的工程的实习完成，由现场技术人员讲解。毕业设计任务中提供的现场描述和室内试验、原位测试数据都是实际工程原始数据。学生根据原现场描述和土工试验对土进行分层，然后进行各分层土性指标的统计和评价等工作。2．地基基础设计。根据我校地处西部特点，主要进行黄土场地地基基础设计，包括湿陷性黄土地基处理、CFG地基处理、桩基础等。上部结构的结构形式、传至基础顶面的荷载等都是由设计院提供的实际工程案例。学生根据自己完成的岩土工程勘察数据或者指导教师提供的土层工程特性指标和相应的规范进行相关设计。进行地基基础设计时，地基基础选型是很重要一环，既要满足安全要求，还要经济可行。比如高层建筑的CFG桩复合地基、桩基础和与筏板基础之间的选择，要通过承载力、变形和经济指标的比较才能确定，既涉及到岩土工程特性指标的合理选择、地基基础基本概念的正确理解，也与工程实践中施工、造价等有关。通过多环节分析、设计，既可提高学生对本专业的兴趣和认识水平，也有利于学生发现问题，为学科提高和创新发展创造条件。3．基坑工程设计。在岩土工程方向课程设计中已进行过基坑支护设计，但其基坑深度较浅，通过土钉墙或单排锚索+排桩即可达到支护目的。毕业设计中完成的基坑工程深度较深，设计计算明显复杂。学生可完成基坑支护或基坑降水设计。前者通常为3～4排锚索+排桩支护，后者为井点降水。4．边坡治理。设计任务书中，建筑场地位于边坡底或顶部，要求学生完成边坡的安全性评价和加固处理设计。以上几部分内容之间可组合为一个完整的毕业设计。而以下内容可分别单独为一个毕业设计。5．地下结构设计。一般为地下车库、商场、地铁车站等，因为此部分设计包括功能要求，所以需配备建筑学专业的指导教师。该设计内容包括了建筑学、结构工程和岩土工程。6．动力机器基础设计。对于大型机器设备，如发电机组等，其不同于一般建筑物地基基础，基础设计有其特殊性。设计题目取自于设计院的实际工程，通常设计内容包括动力荷载计算、动力基础框架结构设计和桩基础设计等。7．隧道设计。对取自实际隧道工程的题目，让学生完成隧道围岩分级、围岩压力、围岩支护设计与施工等。8．其他。除了以上内容外，根据实际情况，我们还有学生依托老师的科研或生产项目进行试验、计算、理论分析等，完成毕业论文。结语在毕业设计中培养创新思维，是一项需要长期探索的系统工程。通过这些年的实践，我们初步建立了一套既能满足正常专业培养要求，又能在一定程度上有所提高、有所创新的毕业设计模式，以针对具体情况，适应不同学生的要求。但为了适应未来形势的要求，还必须与时俱进，继续探索，以使工科学生毕业设计不断创新，使学生创新能力不断提高。

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