基础工程既是一项古老的工程技术,又是一门年轻的应用科学.基础工程应用往往超前于理论研究.
追本溯源,世界文化古国的先民,在先前的建筑活动中,就已经创造了自己的基础工艺.如钱塘江南岸发现了河姆渡文化遗址中7000年前打入沼泽地的木桩;秦代修筑驰道时采用的“隐以金椎”(《汉书》)路基压实方法.
针对不同地质条件和其他自然条件,古代的工匠们运用非凡的智慧建造了巧夺天工的建筑物基础.宋代,蔡襄在水深流急的洛阳江建造的泉州万安石板桥,采用殖蛎固基,形成宽25m、长1km的类似筏形基础;北宋初,木工喻皓建造开封开宝寺木塔时(公元989年),因当地多西北风而将建于饱和土上的塔身向西北倾斜,以借长期风力作用而渐趋复正,克服建筑物地基不均匀沉降.
另外,我国举世闻名的万里长城、隋朝南北大运河、赵州石拱桥等工程,都因奠基牢固,虽经历了无数次强震强风仍安然无恙.两千多年来,在世界各地建造的宫殿楼宇、寺院教堂、高塔亭台、古道石桥、码头、堤岸等工程,无论是至今完好,还是不复存在,都凝聚着古代建造者的智慧.采用石料修筑基础、木材做成桩基础、石灰拌土夯成垫层或浅基础、砂土水撼加密、填土击实等修筑地基基础的传统方法,目前在某些范围内还在应用.
土力学是基础工程的理论基础,研究工程载体岩土的特性及其应力应变、强度、渗流的基本规律;基础工程则是在岩土地基上进行工程的技术问题,两者互为理论与应用的整体,所以,“基础工程”就是岩土地层中建筑工程的技术问题.
18世纪到19世纪,人们在大规模的建设中遇到了许多与岩土工程相关的问题,促进了土力学的发展.例如,法国科学家C．A．库仑(Coulomb)在1773年提出了砂土抗剪强度公式和挡土墙土压力的滑楔理论;英国学者W．J．M．朗肯(Rankine)又从另一途径建立了土压力理论;法国工程师H．达西(Darcy)在1856年提出了层流运动的达西定律;捷克工程师E．文克勒(Winkler)在1867年提出了铁轨下任一点的接触压力与该点土的沉降成正比的假设;法国学者J．布辛奈斯克(Boussinesq)在1885年提出了竖向集中荷载作用下半无限弹性体应力和位移的理论解答.这些先驱者的工作为土力学的建立奠定了基础.
通过许多学者的不懈努力和经验积累,1925年,美国太沙基(Terzaghi)在归纳发展已有成就的基础上,出版了第一本土力学专著,较系统地论述了土力学与基础工程的基本理论和方法,促进了该学科的高速发展.
1936年,国际土力学与基础工程学会成立,并举行了第一次国际学术会议,从此土力学与基础工程作为一门独立的现代科学而取得不断发展.许多国家和地区也都定期地开展各类学术活动,交流和总结本学科新的研究成果和实践经验,出版各类土力学与基础工程刊物,有力地推动了基础工程学科的发展.
新中国成立后,社会主义经济取得举世瞩目的成就,开展了大规模的基础设施建设,促进了我国基础工程学科的迅速发展.
在基础工程应用技术上,数百米高的超高层建筑物、地下百余米深的多层基础工程、大型钢厂的深基础、海洋石油平台基础、海上大型混凝土储油罐、人工岛、条件复杂的高速公路路基、跨海跨江大桥的桥梁基础等工程的成功实践技术,使基础工程技术不断革新,有效地促进了我国基础工程的发展.
自人工挖孔桩问世以来,灌注桩基础得到了极大的发展,出现了很多新的桩型.单桩承载力可达上万吨,最大的灌注桩直径可达数米,深度已超过100m.苏通大桥的桩长达到了约120m,绍嘉通道的单桩直径达到了3．8m.钢管桩、大型钢桩、预应力混凝土管桩、DX挤扩桩、劲性水泥土搅拌桩等新老桩型也在大量采用.桩基础的设计理论也得到较大的发展和应用,如考虑桩和土共同承担荷载的复合桩基础等.
随着城市的发展,高层和超高层建筑地下室的修建、地铁车站的建造以及城市地下空间的开发利用等,出现了大量的深基坑工程开挖和支护问题,有的开挖深度达30m以上.基坑工程具有很强的地域性,不同地区采取的支护形式不同.基坑工程还具有很强的个性,即使在同一地区同样深度的基坑,由于基坑周围环境条件,如建筑物、道路、地下管线的情况不同,支护方案也可能完全不同.近年来,我国在基坑围护体系的种类、各种同护体系的设计计算方法、施工技术、监测手段,以及基坑工程的研究方面取得了很大的进展.
土工合成材料,如塑料、化纤、合成橡胶等为原料,制成各种类型的产品,置于土体内部、表面,可加强或保护土体.土工合成材料埋于土体之中,可以扩散土体的应力,增加土体的模量,传递拉应力,限制土体的侧向位移,提高土体及相关建筑物的稳定性.土工合成材料在地基处理方面得到了广泛的应用.
国内外历史上有名的多次大地震导致了大量建筑物的破坏,其中,有不少是因基础抗震设计不当所致.经过大量地震震害的调查和理论研究,人们逐渐总结发展出基础抗震设计的理论和方法.
随着我国社会主义建设事业的发展,对基础工程要求的日益提高,我国土力学与基础工程学科也必将得到新的、更大的发展.
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