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关键词:土建基础施工;深基坑支护;施工技术
现代化建设中主要的标志就是我国的城市化水平的高低,城市化的过程中对于建筑也有了更加清晰的定位和要求,对于建筑的深基坑技术更加注重安全性和实用性。对于如今深基坑越来越深的现状,对于深基坑支护施工的技术要求也越来越高。本文着力对深基坑支护施工技术进行探究具有很高的实用价值。
一、我国深基坑支护施工技术的现状
土建基础施工决定建筑的稳定性和安全性[1],对于建筑的定性和高度有着决定性作用。所以对于基础施工要格外重视,而深基坑技术是基础中的基础,对于打好建筑的基础意义重大,通俗的讲,深基坑技术就是一座大楼的地下工程。
我国在深基坑技术上的起步较晚,因此在深基坑技术上与发达国家还存在很大差距。一是我国在深基坑支护实施技术上成本较高,对于材料的选用上注重稳固性而忽略了材料的科技含量,从而导致在材料的选用上成本较高。二是在深基坑技术的安全性上还存在较大的风险。同样的对于我国深基坑技术上,单一使用钢结构和混凝土架构对于较高楼体的支撑力上不足,造成了风险的存在。三是深基坑技术创新不够,在深基坑的技术研发和应用上,我国也是刚刚起步,多是模仿外国的做法,没有自主的研发,这也造成了我国深基坑工程的成本较高[2]。不利于我国建筑水平的发展和提升。
总之,我国深基坑技术还存在较大的提升空间,需要加强重视和研发力度。
二、我国深基坑支护施工技术问题存在的原因
我国深基坑支护施工技术现状是不容乐观的,那么对于我国深基坑支护施工技术要探讨更高的发展就要找准问题存在的症结。一是客观原因,对于我国深基坑支护施工技术,我国的起步确实较晚,存在差距是正常的。同时,对于技术的研发也是需要时间的,在技术上加强研发很有迫切性。我国建筑材料的选用上也存在固有的弊端,对于新材料的选择会加大建筑的成本。二是主观原因,我国缺少在深基坑支护施工技术上的专业人才,高校对于建筑专业上较少开设如此专业的专业,造成了我国相关人才的短缺,只能沿袭旧方式,或者通过人才引进[3]的方式,又加大了建筑的成本。对于我国深基坑支护施工技术的重视不足,研发不力,房地产开发商和政府以及民众对于深基坑支护施工技术的要求和认识不力。
总之,对于我国深基坑支护施工技术的研究和应用很有必要性,
三、我国深基坑支护施工技术的基本出路
1、加快技术创新
我国土建基础施工中深基坑支护施工技术要紧跟时代步伐,进行及时的创新。首先要不断改进我国土建基础施工中深基坑支护施工技术,让施工技术更加适应施工要求。对于技术的研发上要向国外学习和向先进地区学习,绕过技术间的交流更加顺畅。其次要我国土建基础施工中深基坑支护施工技术的研发投入,国家要成立专门的研发基金和向相关机构投入必要的研发资金,保证研发的顺畅。相关建筑商要加大资金注入和研发与应用。保证技术的跟进和创新。对于资金的投入上企业要加强重视,认识到技术投入的必要性和重要性[4]。同时国家要加大引导,对于技术的投入不可盲目,要加大投入的目的性和研发的现实需要。最后,对于技术的创新要具有针对性,保证技术研发和应用的对接。让科研机构和企业的研发热情相互促进。
总之,对于我国深基坑技术的研发需要及时更新和加大投入与产出力度,保证技术的科学化和长远发展。
2、考虑深基坑支护施工技术的相关因素
对于深基坑支护施工技术要考虑诸多因素。一是地下水因素,深基坑技术对于地下水的要求十分高,因此要特别注意排水的彻底性,在土建基础施工中要注重排水问题,保证施工的顺畅,同时在建设过程中还要特别注意下水道的通畅。深基坑技术要保证下水道工程的严密,不然地下建筑无法正常工作。二是要合理选用材料,对于深基坑支护施工技术材料的选择是分重要,深基坑技术支护工程多选用混凝土柱状结构,材料选择单一,所以在今后的施工中要探索稳定系数高成本低和耐支撑的材料,让我国的深基坑工程越来越稳固和安全。对于材料的选择要加大研发和引进的力度,多引进世界先进和新兴材料,为我国深基坑技术提供更多的技术支撑。三是支护选择上,要考虑支护的稳定性和施工的安全性,锚杆的树立要进行精准定位,要保证锚杆定位的精度。充分考虑建筑的周围环境和支撑力度。四是要考虑突发事件的紧急预案和突发逃生通道的顺畅,在施工过程中可能存在的事故危险要进行提前的预案,在施工过程中减少事故的发生,同时在地下建筑投入使用要可能存在的紧急问题要进行提前施工和设置[5],设立逃生通道和防火通道,保证地下工程的顺利运转。
总之对于深基坑支护施工技术的探究要考虑诸多因素,为了保证我国深基坑支护技术的更加完善,要在土建基础施工中综合考虑,制定实用性强和操作性强的方案,保证施工的顺利进展。
3、加强队伍建设
由于我国土建基础施工中深基坑支护施工人才的重要性不言而喻,对于我国人才短缺的现状来说,对于人才的需求更加迫切。但是人才的培养不是一蹴而就的,要根据我国的深基坑支护技术的现状来制定完善的策略。一是加大高校人才培养的专业化和针对性,高校的建筑专业更加注重实用性和需求性,针对我国土建基础施工中深基坑支护施工中存在的专业人才短缺的现状,高校要进行充足的调研,从根据学校的师资状况来制定人才培养的策略和学科的设置。二是注重施工工人技术的培养,在施工工人施工前要进行必要的岗前培训,使施工工人更加专业,让施工工人在深基坑技术上更加有发展前景,能够在我国深基坑技术掌握技能,让一线工人不仅考经验施工,更多地依托技术的支撑,让我国的施工队伍更加优秀。三是注重向国外学习,引进国外先进技术的同时,注重人才的输出和交流,让我国人才和一线工人能够走出国门,出国深造和学习我国土建基础施工中深基坑支护施工的技巧。回国后带回更先进的技术和理念。壮大我国土建基础施工中深基坑支护施工的队伍。
总之。我国土建基础施工中深基坑支护施工过程中人才的培养十分重要,专家学者需要加大人才的培养力度,一线工人也要不断提高自己的专业水准,在深基坑施工中,注重个人素质和个人发展,从而提高我国深基坑工程的整体水平[6]。
结束语:
探寻我国深基坑支护支护施工技术的发展出路,不仅需要加强调研,更需要积极践行。曾言:空谈误国,实干兴邦。总理形象的说:喊破嗓子不如甩开膀子。文化建设也切忌纸上谈兵。因此,我国深基坑支护支护施工技术,首先对于深基坑技术进行具体阐释,并简述我国深基坑支护支护施工技术的现状,其次探究我国深基坑技术存在问题的原因,最后寻找我国土建基础施工中深基坑支护施工技术的对策。
参考文献:
[1]. 土建基础施工中的深基坑支护施工技术分析[J]. 经营管理策略,2013(09)
[2]赵小川. 试论土建基础施工中的深基坑支护施工技术[J]. 河南建材,2012(05)
[3]马会胡. 浅谈建筑施工中的深基坑支护施工技术与监理方法[J]. 中国科技投资,2013(09)
[4]谢颖颖. 浅议土建基础施工中的深基坑支护施工技术[J]. 中华建筑(下旬刊),2011(09)
【摘要】土建基础施工作业时,为了使施工安全有保障,防止塌方隐患及其事故发生,以及确保建筑基础的可靠性能得以发挥,就要对建筑基坑运用必要的支护施工技术,以此才能保全土建基础施工的安全可靠程度。基于此,本文以深基坑支护作为研究课题,对目前土建基础施工深基坑支护存有的问题展开了详尽分析,并与之提出了支护设计相应注意的事项与防控举措。
【关键词】土建基础;基坑支护;施工;建筑
建筑施工作业涉及到多门专业学科,而基坑支护技术在目前看来也是有多门专业学科的理论知识应用到实践中不断总结出来的一门新兴实用技术。过去由于高层建筑项目施工规模较少,所以其动工项目多半是以钢板桩支护为主,或者以放坡开挖的基础形式去发挥出支护效用,基坑深度一般也控制在五米以上。整体上来说,利用侧壁放坡形式进行的支护应用所引发的事故都较少。但是,随着近些年高层建筑施工规模的逐渐扩充,不少高楼建筑拔地而起,并且有些高层建筑相邻距离非常之近,从而给基础施工作业带来了相当大的施工压力与困难。因此,基于此种形势下,深基坑支护在土建基础工程中应运而生,并被建筑施工行业所高度重视与关注。
1 深基坑支护施工作业需要注意的几点问题
1.1 支护设计力学参数设计不当
深基坑支护构造承受的土体结构压力大小与基础结构的整体性能、安全度等有直接关系。此外,地质土体结构的情况在支护施工作业中也发挥着一定决定性作用,需要精准的并能够满足实际情况去计算土体结构物理力学参数,但由于土体地质结构情况一般都相对复杂、系统,很难精确计算,特别是深基坑开挖后关于含水率、摩擦角以及粘聚力相关的参数设定值的计算,进而也就促使支护结构的应力承受范畴存在一定计算差异。因此,为了确保支护结构受力差异控制在可控范围,应当确保支护结构设计中涉及到的力学参数计算合理,将支护结构设计要求所需的计算参数负面影响将至最低。总体来讲,土建力学相关试验数据表明:有关土地产生的压力与内摩擦角值有重要关系,原土体结构的内凝聚力和开挖过后的相应内凝聚力参数也有不同。因此,在深基坑支护施工工艺中,应因地制宜选择合理支护结构形式,避免以往施工中土体结构物理力学参数计算、择取不合理的现象发生,才能将结构性能发挥的负面影响将至最低。
1.2 基坑土体取样具备不完全性
对土建基础施工作业的深基坑支护设计前,需要完成预先的地基土层地质取样分析工作,其目的是确保支护结构设计相关的物理学参数合理,进而才能使后续勘探工作负荷得以降低并确保造价合理与避免资源铺张浪费等。由此可见,基坑土体取样工作的进行往往具备较高的随机性与不完全性。此外,由于地质土层结构的性质也是同时具备多样性与复杂性的,因此为了使土体取样能够较大程度的反映土层真实情况,就要确保确保钻孔数目合理、支护设计参数合理等,从而才能把支护设计中的土体取样与现实情况存在的不完全相符性将至最低状态,保证后续的施工作业顺利进行。
1.3 基坑开挖未能周全考虑空间效应问题
关于深基坑开挖相关的技术资料表明:基坑周围向其内部发生的水平位移往往是中间大与两边小。另外,深基坑边坡失稳,常常以长边的居中位置发生,这是以深基坑开挖是一个空间问题。传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。对一些细长条基坑来讲,这种平面应变假设是比较符合实际的,而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。所以,在未进行空间问题处理前而按平面应变假设设计时,支护结构要适当进行调整,以适应开挖空间效应的要求。
1.4 基坑支护设计计算和实际受力相偏离
基坑支护结构设计相关计算取值问题仍然以理论性较强的极限平衡理论作为参考标准,但实际上的支护结构受力并不能完全按照理论上的原则进行设计计算,即按照理论推算和实践经验的支护设计计算取值往往与现实存在一定差异。此外,在极限平衡理论中所强调的设计计算参数也多半以安全系数为主。但实际上的支护结构遭受破坏往往在理论上强调的绝对安全相脱节;另外,还有些支护结构的安全系数在理论上去看往往安全保障程度不能保证,但是在实践支护结构设计参数却完全能够适应作业要求。总的来讲,极限平衡理论主要强调的是一种静态设计,但对于实际基坑支护作业中的动态因素、不稳定因素却得不到良好的实践验证;如果土体结构的逐渐松弛,土体强度也随着时间推移而降低,从而能够促成结构变形破坏的可能。因此,在设计中一定要周全考虑基坑支护设计参数与实践中结构受力的情况是否能够协调。
2 土建基础施工中的深基坑支护施工技术管理措施探究
为了确保基坑支护工作顺利开展,就有必要加强深基坑施工技术的研究,从而才能确保施工作业安全进行。所以,除了必要对深基坑支护设计、相关技术进行研究,还要加强施工过程中的组织管理措施研究,以此才能避免施工作业中存在的超挖引起结构超载的现象发生,确保施工质量。
2.1 转变传统设计观念
深基坑支护结构的设计,在国内的学术界中尚无具体的科学计算定论。也就是说,目前我国深基坑支护技术研究仍然处于有待完善与开发的发展阶段,此外关于深基坑支护的具体标准设计规范也并不具备。所以,深基坑结构设计工作就需要认知到设计的重要性,逐渐改进传统意义上的“结构荷载法”,彻底创新传统基坑支护设计观念,但要立足实际,满足实际作业设计标准与要求。
2.2 强化降排水技术管理工作
基坑土方开挖应在降水排水施工完成且运转正常达到预期要求后方可进行。基坑周围地面应采取防水、排水措施,避免地表水渗入基坑周围土体和流入坑内。坑内应设置排水沟和集水井,及时抽除积水。
2.3 开挖要合理
基坑开挖施工时要尽量保证作业的连贯性,避免支护的过长时间暴露,同时要在施工时遵循合理开挖的作业原则,即强调“由上至下,先撑后挖,分层开挖,控制超挖”的一贯原则。此外,在锚杆施工工艺进行时,应严格按照设计要求及标准去及时进行锚杆施工作业,必要时做好锚杆的张拉、锁定及防腐工作,然后再继续进行开挖作业。基坑开挖完毕后,应及时清底验槽并铺设垫层,以防止暴晒和雨水浸刷破坏原状结构。如果基底超挖,应用素混凝土回填或夯实回填,使基底土承载性能达到设计要求。
2.4 加强基坑周围的组织管理
要避免坑边周围的施工建材及土方的过度堆放,但要不可避免时,应距基坑上部位置处不小于两米距离,且弃土堆高应控制在1.0m―1.5m范畴内,另还要确保荷载值不能超过设计要求;软土地区不宜在坑边堆置弃土;当重型机构在坑边作业时,应设置专门的平台或深基础等。
结语:
目前,深基坑支护技术的运用范畴相对较广,特别是随着近些年来高层建筑施工项目比重的逐年上升,深基坑支护被愈发高度重视与关注,且相应施工技术也处于完善、改进的发展过程中。为此,这就需要基坑支护设计人员、作业施工人员、以及现场监理人员等能够做到及时交流与信息反馈等,以此才能在设计要求下保障深基坑支护作业的质量与施工成果。
参考文献
[1] 李宏庆. 深基坑土钉支护的工程实践[J]. 山东建材,2006,(04)
[2] 蔡植滨. 土钉墙在深基坑支护工程中的应用[J]. 广州大学学报(自然科学版),2003,(02)
[3] 王立祥,张巍. 长春市某深基坑支护的实践与分析[J]. 科技信息(科学教研),2007,(25)
【关键词】深基坑支护;土建基础;施工技术
1.土建基础工程中深基坑支护技术应用前景
深基坑支护是土建基础工程中一个极为重要的领域。地质条件的复杂性、结构型式的多样性以及受力状态的多变性使得深基坑支护具备了自身的特殊性,相关技术的研究成了土建基础工程的重点课题。随着信息科学和计算机科学的不断发展,深基坑支护技术也在不停地进步与提高,应用前景如下:一、对传统的静态设计理念造成了一定的冲击,促使其发生了改变;二、在变形控制方面取得了突破,新的设计方法不断被提出;三、新型支护结构的计算方法日益完善、准确;四、支护结构的试验逐步深入,并取得了一定的成果;五、深基坑支护结构方案得以不断优化;六、信息监测与信息化施工技术得以不断发展。[1]
2.土建基础施工中深基坑支护施工中的注意事项
深基坑支护在具体的施工过程中,要综合考虑土质特点、地理环境、基坑开挖深度等诸多因素,还要重点控制基坑隆起、地面变形、流砂管涌等险情。深基坑支护施工的注意事项可以概括为以下几点:一、若为市区施工,则要做好相关的环保措施。如,选择支护体系时,一方面要避免施工过程中产生的过大振动,另一方面还要考虑泥浆污染、噪音污染、化学浆液污染等问题;二、尽量不损害周边居民的利益。一般情况下,深基坑的开挖会对四周原有建筑物造成一定的不利影响,为了降低不利影响所带来的损失,要充分考虑周边房屋的沉降特点、材料的收缩变形特性以及环境温度等内容;三、城市的繁华地段,建筑较为密集,地下管线的排布极其复杂,给深基坑的施工带来了较大的限制。这种情况下,垂直开挖具备明显的优势,但也不能忽视潜在的威胁;四、工期紧、场地小是深基坑支护施工中的常见问题,所以,要科学安排施工流程,并克服或者减小场地限制所带来的不利影响。[2]
3.深基坑支护施工技术
3.1 护坡桩施工
“钻孔压浆桩”技术是护坡桩施工中常用的技术,它具有污染小、噪音小、施工效率高等优点,具体的施工工艺如下:使用螺旋钻杆钻孔直至达到预定深度,然后利用钻杆中的芯管由孔底开始自下而上压入浆液(该浆液以水泥浆为主且应预先制备好),使浆液不断上升直到地下水或者无塌孔问题的位置以上为止,将钻杆全部提出,然后进行钢筋笼和骨料的投放,最后还要进行多次由孔底开始自下而上的高压补浆操作。[3]连续一次成孔以及多次由孔底开始自下而上高压注浆的特点使得该工艺可以应用于复杂地质环境下的护坡桩施工。它的优点包括以下几个方面:一、长臂螺旋钻到达设计位置后,及时地进行高压注浆操作,高压浆的注入能够将孔壁四周的地下水排到孔外,再加上水泥浆本身的自重,可以确保孔壁不发生坍塌事故,从而保证成孔操作的顺利完成;二、施工效率高。土质为一般粘性或者砂质的情况下,每台钻机每天可以完成15—20根,直径为800mm,长度为10-20m的护坡桩。
3.2土层锚杆施工
土层锚杆施工是指利用锚杆钻机钻孔直至预先设计深度,然后注入水泥浆保护孔壁,接着穿钢绞线,最后还要进行多次补浆,当强度满足设计要求之后张拉锁定,即可完成。施工步骤:一、测量人员根据设计要求在施工现场放出锚杆的具置,接着是锚杆机的就位,并对锚水平位置、标高、钻杆倾角进行详细检查,确认没有问题之后开始钻孔;二、当遇到障碍物以及其他异常问题时,应立即停止钻孔,迅速查明原因,解决问题之后才可继续钻孔。钻孔深度满足设计要求时,空钻出土,且拔出钻杆。下锚索之前,先要检查锚索有无问题,同时还要对隐蔽工程进行仔细检查并留下记录;三、根据设计标准确定注浆材料的种类以及配合比,确保浆液内无杂物,要做到随搅随用且搅拌均匀,注浆由孔底开始自下而上进行,当浆液从孔口溢出时,停止注浆;四、锚杆水平方向孔距误差应控制在50mm以内,垂直方向孔距误差应控制在100mm以内。钻孔底部的偏斜尺寸要控制在锚杆长度的3%以内;五、土层锚杆全部都属于预应力锚杆,施加预应力于锚杆之前,先要选择2—3根进行锚杆抗拔试验,根据试验结果判断锚杆的实际可靠性是否达到设计要求,并绘制Q-s 曲线,试验系数为1.2;六、对锚杆张拉之前,先要对张拉设备标定。当锚固体、台座混凝土二者的强度都满足超过15MPa的条件时,才可以开始张拉。锚杆张拉应遵循特定的顺序进行,还要充分考虑临近锚杆之间的相互影响。正式开始锚杆张拉之前,应先取0.1~0.2 设计轴向拉力值Nl,然后对锚杆进行预张拉1~2 次,从而保证锚杆各部位能够接触紧密,杆体能够处于完全平直的状态。七、施加的预应力要达到锚杆本身抗拔力值的70%,张拉后还要做好锁定。[4]
3.3土钉支护施工
土钉支护指的是利用土钉和土体之间的相互作用,完成边坡的加固,使其成为具有良好整体性、稳定性的土体。土体发生变形时,不仅受到拉力的作用,还会受到弯力的作用,所以土钉的强度与抗拉力在设计时,要以实际需要为依据。注意点如下:一、施工的过程中,成孔工人应该根据钻机的总长计算出实际的孔深,并在各个孔口予以标明;二、在土钉成孔之前,按照设计要求确定成孔的具置,做好标记和编号;三、进行土钉拉拔试验,确认实际的土钉拉拔力,该试验的操作方应该是具有相关资质的第三方。另外,还要把握好注浆量以及注浆力这两个方面;四、依据设计要求严格控制浆液的水灰比以及外加剂的种类、数量。利用重力来实现注浆操作且注满为止,在浆液初凝前一般还要有1-2次的补浆操作。
4.深基坑支护中存在的安全隐患与改进事项
不管是什么工程都会有安全隐患的存在,深基坑支护工程是如此。施工人员要关注支护的及时性,这道程序是非常关键的。不仅要保证支护的及时性,还要保证支护的有效性。焊接一定要保证质量,不可发生漏焊、断续焊接等问题。土方开挖的过程中,不可出现超挖的情况。为了满足安全层坡的要求,修坡、挖水沟等施工应在土方开挖之后立即开展。修坡施工不该从坡脚处进行,合理的做法是从坡顶起铲。[5]
深基坑支护施工的整个过程中,还有相当多的事项需要改进、完善,包括以下几个方面:一、制定科学严密的施工制度与任务表格;二、将基坑暴露时间尽可能地缩短;三、减少基坑的变形;四、监理人员应明确并担负起自己的职责,保证施工的快速有序进行。
5.结语
科学实用的深基坑支护技术在土建工程中的重要性是不言而喻的。深基坑支护技术与工程质量、进度密切相关,能够大幅提高工程项目的经济效益。所以,土建施工时,一定要结合实际情况,以经济、适用为原则,选择最佳的支护结构、支护技术,为整个工程的质量、进度奠定基础。[6]
参考文献:
[1]胡楚旺. 深基坑支护工程技术的浅析[J]. 陕西建筑, 2010,(06) .
[2]赵小广. 试论土建基础施工中的深基坑支护施工技术[J].广东建材,2012(2).
[3]刘海峰. 建筑工程中深基坑的施工技术[J]. 江西建材, 2011,(02) .
[4]徐铁刚. 深基坑支护设计与施工管理[J]. 黑龙江科技信息, 2011,(02) .
关键词:岩土工程桩基础施工深基坑施工
中图分类号:TV551文献标识码: A
前言
工程质量对于整个建筑工程项目而言,具有重要的影响作用,对于岩土工程的测试分析是保障建筑工程施工质量的重要依据,作为岩土工程中最为重要的桩基础施工以及深基坑施工,其质量的好坏对于保障建筑工程的整体施工质量以及施工安全具有重要的影响。因此,在建设施工过程中强化桩基础以及深基坑的施工要点分析,并采取科学先进的施工工艺进行标准化、规范化施工,是确保整个建筑工程顺利有序推进的关键。
1 桩基础工程概述
桩基础是用承台梁或是承台板把沉入土中的若干个单桩的顶部联系起来的一种基础。它的主要作用是将上部建筑物的载荷传到深处承载力较大的土层上。有一种桩的作用是处理软弱地基,提高地基的承载力。桩基具有承载力高、沉降量小而较均匀的特点,几乎可以应用于各种工程地质条件和各种类型的工程,尤其是适用于建筑在软弱地基上的重型建(构)筑物。因此,在沿海以及软土地区,桩基应用比较广泛。
桩基础的设计原则:桩基础的设计应该符合安全合理、经济适宜的要求。当天然地基不能满足建筑物、构筑物承载力或沉降要求时,一般可以提出桩基础、地基加固方案进行比较分析。当天然地基承载力可以满足或差不多而地基沉降偏大时,也可以考虑在地基中设置部分桩,成为一种沉降控制桩,此时,就需要根据沉降进行桩基础的设计。此外,还要求有足够的强度、刚度和耐久性。
2桩基沉降计算方法介绍
在设计方法中用控制沉降量代替按承载力设计逐渐被大家所接受,从而是桩基的计算成为了关键。为了对桩基的沉降进行准确计算和预测,研究学者曾经提出了一些计算的方法。桩基沉降的两种计算方法:单桩沉降的计算和群桩沉降的计算。(这里暂各自介绍其两种计算方法)
2.1单桩沉降的计算方法
① 荷载传递分析法
单桩沉降分析中最常用的一种方法是关于荷载~变形的荷载传递分析法。其通过已经知道的桩底荷载与桩侧的传递函数,求解传递函数的基本微分方程:
通过该方程可解得桩顶荷载、沉降关系曲线和桩侧摩阻力等。
② 剪切变形传递法
这种方法假设桩产生竖向位移的时候,桩侧摩阻力通过环形单元向周围传递,其周围土体的变形可看作同心圆柱体。由两个环面上相等的剪应力条件可计算出桩侧土的剪切位移、剪应力和环面半径之间的关系:
式中,w(r)为距离桩轴线r处土体的竖向位移;G为土体的剪切模量;rm为影响半径;r0为桩径;τ0为桩侧剪应力。
2.2群桩沉降计算法
①弹性理论法
这种方法依据的是Mindlin方程的解,这样群桩沉降的计算分别以位移和应力解为基础的应力出发,形成两种不同的分析方法:以位移解为基础和以应力解为基础的应力法。
②等代墩基法
该方法也可称为实体深基础法,是将承台下的群桩包括桩间土体看作一个实体深基础,在等待墩基范围内、桩间土不产生压缩变形,然后按照扩展基础的沉降方法来计算群桩的沉降。
3桩基础的施工方法及其优点
3.1桩基础施工方法
桩基础的施工方法有很多,主要有钻孔灌注桩施工、沉管灌注桩施工、挖孔灌注桩施工及预制桩施工。本文主要针对钻孔灌注桩的施工做出介绍:
钻孔灌注桩的施工工序为:
准备工作钻孔清孔及装吊钢筋骨架灌注水下混凝土
钻孔灌注桩时通常采用不同的钻孔方法,在地层中按要求形成一定形状(断面)的井孔,达到设计高程后,将钢筋骨架吊入井孔中,再灌筑混凝土,成为桩基础的一种工艺。钻孔灌注桩由于其施工速度快,质量稳定,受气候影响小,因而被普遍采用。钻孔灌注桩施工前得准备工作十分重要,只有条件充分才能保证施工顺利进行。
3.2桩基础的优点
主要由以下几点:承载力小;沉降量小;能承受一定的水平荷载和上拔力,稳定性好;可以提高地基基础的刚度、改变其自振频率;可提高建筑物的抗震能力;便于实现基础工程机械和工业化。
4深基坑工程概述及计算方法
4.1 深基坑工程概述
深基坑工程属于基坑工程范畴,指的是开挖深度超过5米,地质条件、周围环境及地下管线非常复杂的工程。深基坑工程涉及结构工程、岩土工程和环境工程等众多学科领域,综合性高,影响因素多,设计计算理论还不成熟,在一定程度上还依赖于工程实践经验。
4.2 深基坑工程的计算
深基坑工程的计算包括稳定性验算、变形计算和结构内力计算。
① 稳定性验算
它是指分析土体或土体与围护结构一起保持稳定性的能力,包括整体的稳定性、重力式挡墙的抗倾覆稳定与抗渗流稳定等,基坑工程的设计必须同时满足上述几个方面的稳定性。
② 变形计算
它的目的是为了减少对环境的作用,保证环境的质量,变形计算的内容包括了围护结构的侧向位移、坑外地面的沉降等项目。
③ 结构力计算
它为结构设计提供了内力值,其中包括弯矩、剪力等,不同体系的围护结构,其内里计算的方法也不同;因为围护结构常是多次超静定的,计算内力时就需要对具体的围护结构简化,不同简化法会解出不同的内力,做出判断时需要应用工程经验。
5深基坑工程施工方法及主要特点
5.1 深基坑工程施工方法
深基坑的施工技术和施工质量是保证整个建筑工程实现安全、合格、科学目标的关键。深基坑的施工同样也与周围的建筑物和建筑环境密切相关,所以,在施工中要科学合理地进行施工前的设计、积极进行技术改进、监督施工质量和人员安全。
深基坑的施工主要工序为:
土方开挖支护结构施工钻孔灌注桩施工深基坑降水控制
5.2 基坑支护工程的主要特点
深基坑有以下主要特点是:
① 建筑趋向高层化、基坑向大深度方向发展;
② 基坑开挖面积大,长度和宽度达到百余米的占相当比例,给支护体系带来困难;
③ 针对于软土地基、水位较高地基等地区进行深基坑施工过程中,由于其地理条件复杂,可能会导致如位移、沉降、漏水、流土以及稳定性差等问题的出现,这就在一定程度上给深基坑的支护工作带来一定的难度,甚至对于整个工程建设带来影响。
④ 岩土性质千变万化,地层埋藏条件、水文地质条件的复杂性和不均匀性往往造成勘察所得数据离散型较大,很难代表土层的总体情况,给基坑的设计和施工增加了难度;
⑤ 随着旧城市改造工程的发展,基坑工程的施工条件普遍较差,在相邻场地的施工过程中,多种工序会发生相互制约和影响,增加协调工作的困难。
⑥ 基坑施工周期较长,常需要经历多次降雨、暴风等不同气候,场地狭窄、重物堆放、振动等多重不利因素影响,安全系数不高,对基坑稳定性产生影响。
结束语:在进行岩土工程建设施工过程中,桩基图施工和深基坑施工是最为重要的两个环节,对于确保建筑工程总体质量,具有重要的影响作用。因此强化桩基础和深基坑施工是工作重点,这就需要建设企业从建筑结构以及特点出发,详细研究工程建设过程中桩基础以及深基坑施工的施工要点以及施工工艺,以全面提高桩基础以及深基坑施工质量,为整体建筑工程的建设施工提供重要的质量保障。
参考文献:
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[2] 李松,杨小平,刘庭金,黄俊光.紧邻深基坑施工的风险分析及三维数值模
拟[J].施工技术,2012,(18).
关键词:种族效应;知觉经验;社会认知;认知神经模型
中图分类号:B845 文献标识码:A 文章编号:1004—9142(2012)04—0073—07
一、引言
对每个人而言我们都是面孔识别方面的专家,通过面孔我们可以获得诸如性别、年龄、种族和表情等方面的信息,也可以很好地将不同的个体区分开来,但是我们对所有种族面孔的识别能力并非都是一样的。与本族面孔相比,个体识别和再认异族面孔的成绩要差很多,表现为种族效应现象(又具体称作异族效应other—race effect,或本族效应own—race effect)。迄今,种族效应得到了广泛的验证,无论是不同的种族、不同的实验方法还是不同的年龄阶段都稳定地表现出了该现象。但是,对该现象的解释仍存在很大的争议,出现两种不同的解释理论:一种是知觉经验说(perceptual expertise models),另一种为社会认知说(social—cognitive models)。
知觉经验说强调经验在种族效应产生中的重要性,认为种族效应的产生主要是由于我们对本族面孔有更多的知觉经验,而对异族面孔却没有或者只有很少的知觉经验。例如,在知觉辨别任务中,我们对较少接触的异族面孔的辨别成绩要比接触较多的本族面孔差很多。并且,我们对异族面孔使用较少的构形加工(configuralprocessing)或者整体加工(holistic processing),而使用构形加工的多少与面孔识别成绩间存在正相关,正是由于这种加工方式上的差异导致了对异族面孔的识别成绩较差。知觉经验说认为经验可以通过接触或者训练来获得。Walker和Hewstone发现与白人有较多接触的亚洲人对白人和亚洲人面孔的知觉辨别成绩差不多,而与亚洲人接触较少的白人表现出显著的本族优势;Hancock和Rhodes发现对异族有较多接触的被试表现出对异族面孔的识别成绩提高和使用较多的构形加工,并且,本族和异族面孔构形加工上差异的减少和种族效应的减少正相关。这些研究说明了接触经验、构形加工和种族效应之间的关系,较多的接触经验可以使我们对这些面孔使用更多的构形加工,从而对这些面孔的识别成绩更好,而缺乏足够的接触经验的个体对这些面孔只能使用较少的构形加工,从而表现出对这些面孔较差的识别成绩。
社会认知说强调对种族特征的注意和类别加工在种族效应中的作用,他们认为个体对外群(out—group)成员有类别知觉的倾向,这种倾向使得个体对外群成员的类别觉察较快,但是容易忽视个体间的差异(个体化加工,individuationprocess)从而导致识别成绩差。在种族分类任务研究中,对异族面孔的种族分类速度较本族面孔要快,这说明了对异族面孔的种族特征有着较快的知觉速度。在社会分类对面孔记忆的影响研究中,通过将本族面孔分为内群(ingroup;比如,同一所学校、同一种性格)和外群(例如,学校和性格不同),结果导致了被试对内群面孔有更好的再认成绩,尽管被试对本族面孔的知觉经验相同,但是经过分类导致了再认上的差异。因此,他们认为,种族特征是一种分类线索,这种线索的觉察使得我们将本族面孔归为内群而将异族面孔归为外群,从而使得我们对这些面孔的识别成绩出现差异,而并非是由于知觉经验上的不同。在个体化加工研究中,Levin认为,本族面孔进行的是个体化的加工,而异族面孔进行的是类别加工,个体化加工的加工深度较深并且对个体间的差异有较多的关注,有利于识别和再认,而类别加工却进行更多的类别注意,容易忽视面孔个体间的差异,使得识别和再认容易发生错误。Hugenberg等人通过告知被试种族效应现象并要求被试对异族面孔进行个体化,结果发现,被试对异族面孔的识别成绩有了较大的提高,因而没有出现种族效应。Hugenberg和Corneiller通过将本族面孔或者两可种族面孔(ambiguous—race faces)分为内群和外群,发现被试对内群面孔使用更多的整体加工,尽管被试对这些面孔的知觉经验是一样的,而通过分类被试对这些面孔的编码方式发生了变化。上述研究说明分类可以导致内外群识别成绩上甚至加工方式上的差异,正是这种分类上的差异导致了我们对本族和异族面孔的加工以及识别发生了差异。
通过上述两个理论的对比可以发现,它们存在着以下争论:(1)是否存在对种族特征的注意偏向?知觉经验说认为不存在这种偏向,而社会认知说认为存在着这种偏向并且这种偏向对异族面孔更大。(2)识别不同种族面孔的认知机制之间有否差异?知觉经验说认为种族效应的产生是因为本族面孔识别更多使用构形而异族面孔识别更多使用局部特征加工,相比而言,社会认知说则认为种族效应的产生是由于本族面孔识别更多是个体化的加工而异族面孔识别更多是类别加工。(3)接触经验和社会分类是否是同时存在的两个因素?知觉经验说认为是经验上的差异导致了种族效应的产生,而社会认知说认为是分类上的不同导致了种族效应的产生。通过对上述三个问题的阐述,对种族效应的产生机制进行了探讨。
二、是否存在对种族特征的注意偏向
社会认知说认为对异族面孔首先进行种族特征的加工,这种加工消耗了大量的认知资源,导致了后续加工可以使用的认知资源较少,而对本族面孔不需要这个过程,因此节省了一些认知资源以利于后期的编码加工。那么,是否存在这种对种族特征的注意偏向呢?
在事件相关电位的研究中,出现在早期且与注意相关的主要成分有N100和P200。有研究者发现,异族面孔能够诱发波幅更负的N100和(或)更正的P200,这可能反映了对异族面孔种族特征的注意偏向。It0和Urland通过让白人被试判断白人面孔和黑人面孔的种族或者性别,并且同步记录EEG,考察了种族特征注意偏向的电生理反应。结果显示,在刺激呈现后50~150ms左右的时窗内诱发了一个峰潜时在120ms左右的负波(称为:N100),它的波幅在电极Cz上最大。另外,异族面孔与本族面孔相比,诱发了更负走向的N100。刺激呈现后150~225ms左右在顶区出现的一个正波P200,与本族面孔相比,异族面孔诱发了波幅更正的P200成分。另外,他们进一步控制了面孔图片的明度和对比度等条件,异族面孔依然存在N100和P200效应,这说明种族特征的注意偏向的ERP效应不是由于低水平视觉特征上的差异引起的。
由于上述任务要求被试对种族特征进行注意,那么这种对种族特征的注意偏向是否受实验任务的影响呢?Ito和Urland比较了被试在判断种族类别、判断面孔图片上是否出现小点和判断面孔图片中个体的内外向这三种任务条件下的脑电变化,结果发现,无论实验任务是否要求注意面孔的种族特征,异族面孔都会诱发波幅更负的N100和更正的P200成分。说明种族特征注意偏向的ERP效应不受实验任务的影响。国内学者彭小虎、罗跃嘉和卫星等用ERPs的方法对东西方面孔的种族效应机制进行了研究。他们让中国被试学习和再认东西方人的面孔图片,结果发现位于头皮额部的早期成分(潜伏期在70—220 ms左右)表现出对西方人面孔更正的脑电变化,这说明被试在该阶段将更多的注意分配于异族面孔。
上述研究说明,大脑对种族特征的加工表现出注意偏向,在异族面孔识别中表现明显。但是,仍然存在不一致的研究结果。Caldara等人让白人被试对白人和亚洲人面孔进行种族分类任务,并没有发现这些早期成分(N100和P200)在本族和异族面孔上的差异。这可能是由于刺激上的差异造成,白人和亚洲人面孔之间的差异要小于白人和黑人面孔之间的差异,也可能由于不存在这种对种族特征的注意偏向。知觉经验说认为不存在这种种族特征的注意偏向,认为这种注意偏向可能是所有新异刺激都能引起的,相对于本族面孔异族面孔对我们来说更为新异,因此这些成分上的差异不能作为种族效应产生的原因;另外,知觉经验说认为人类主要的视觉加工区位于枕颢区(oeeipito—temporal region),而作为视觉刺激的面孔更应该考虑该区域上的差异,支持知觉经验说的研究者对该区域上的差异进行了研究,认为该区域可以反映加工方式上的差异,以支持对不同种族面孔加工方式上的差异在种族效应产生中的重要作用。
三、识别不同种族面孔的认知机制之间有否差异
(一)不同种族的面孔在加工方式上存在差异
知觉经验说认为,种族效应的产生源于对不同种族面孔的结构编码差异,对本族面孔使用更多的构形编码而对异族面孔使用更多的特征编码。事件相关电位研究结果显示,相对于直立的面孔,倒立的面孔在枕颞区所诱发的N170成分的波幅更大或者潜伏期延迟(称之为:N170倒立效应),由于倒立的面孔相对于直立的面孔其构形信息受到了较大的影响,因此,N170可能反映本族面孔和异族面孔在加工方式上的差异。
Walker等人以及Stahl等人的研究均发现直立的异族面孔诱发的N170波幅比本族面孔诱发的N170波幅更大,他们认为这是由于对本族面孔和异族面孔使用了不同的加工方式,本族面孔使用更多的构形加工,而异族面孔使用更多的特征加工,因此对异族面孔出现了类似于N170倒立效应的现象。Caharel,Montalan和Fromager等比较了白人被试对白人面孔、亚洲人面孔和黑人面孔的倒立效应大小以及N170上的变化,结果发现,黑人面孔诱发的N170成分的波幅最大,其次是亚洲人面孔,最后是本族白人面孔,而N170倒立效应的大小表现出相反的趋势,本族面孔的N170倒立效应最大,然后是亚洲人面孔,而黑人面孔最小。另外,Vizioli,Foreman,Rousselet和Caldara发现上述三个种族面孔直立条件下诱发的N170波幅没有差异,而倒立的本族面孔表现出较差的再认成绩和较大的N170倒立效应。通过以上研究,可以发现本族面孔和异族面孔所诱发的N170存在差异,表现为异族面孔波幅的增强或潜伏期的延迟,该现象类似于N170倒立效应,这说明本族面孔和异族面孔在加工方式上存在的差异,即本族面孔使用更多的构形加工。
但是,Wiese,Stahl和Schweinberger对上述观点提出了疑问,他们让白人被试观看直立的和倒立条件下的本族面孔、异族面孔(亚洲人面孔)、黑猩猩面孔以及非面孔的控制刺激(房子),实验任务为判断刺激物的方位(直立还是倒立),同时记录ERPs。结果发现,本族面孔和异族面孔都出现了N170倒立效应,但是,N170倒立效应和面孔种族间不存在交互作用。因此,他们认为对异族面孔和本族面孔的加工方式上不存在质的区别,对异族面孔也可以正常使用和本族相似的构形加工,而仅仅是时间上有所延迟而已。
(二)不同种族的面孔在加工程度上存在差异
社会认知说认为,本族面孔和异族面孔在加工方式上不存在差异,只是在加工程度上存在差异。作为结构编码指标的N170成分反映了面孔和物体之间的差异,不同种族的面孔不会引起N170成分波幅上的差异。而在刺激呈现后200—350ms主要位于头皮额一中央区(电极Fz和Cz)或者顶区(电极Pz)的N200可能参与了个体化的和较深程度的加工,因此,对本族面孔的N200波幅较异族面孔应该更大。
Caldara,Thut和Servoir等人[36]发现,与面孔诱发的N170成分相比,物体所诱发的N170的波幅更小,潜伏期更晚(约25ms),而不同种族的面孔所诱发的N170在波幅和潜伏期上均没有差异。此外,Ito,Thompson和Cacioppo没有发现不同种族面孔在VPP(vertex positive potential;和N170具有相同的性质,只对面孔反映,且有相同的皮层发生源,可能是N170在额区的极性反转)上的差异,而发现在头皮中央(Cz处)出现的波峰为287ms的N200波波幅对本族面孔更负。并且,It0和Urland也发现白人被试对白人面孔表现出中央(cz处)N200波幅更大,他们认为这是由于对本族面孔更多注意加工造成的。Diekter和Bartholow让白人被试和黑人被试对两种族面孔进行性别分类任务并记录ERPs,结果发现:白人被试对黑人面孔的P200成分波幅更大,P200成分在CPz处最大(中央一顶区中部),对白人面孔的N200成分波幅更大,而N200成分在Fz处最大(额区中部);黑人被试表现出相反的趋势,黑人被试的P200成分对白人面孔波幅更大,N200成分对黑人面孔更大。最近,Lucas,Chiao和Paller使用学习一再认范式对本异族面孔诱发的ERPs进行了比较,结果发现,本异族面孔之间没有出现在颞枕区上N170的差异,而本异族面孔表现出Cz处N200上的差异,本族面孔的N200波幅较异族面孔所诱发的N200波幅更负,这说明了本异族面孔在结构编码上不存在差异,而在个体化加工程度上存在差异,表现为本族面孔较异族面孔得到更多的个体化加工。
以上研究说明,反映了面孔的结构编码的N170(或者VPP)没有种族上的差异,而反映个体化加工的N200存在种族上的差异,对本族面孔使用更多的个体化加工,而对异族面孔使用较少的个体化加工和更多的种族类别注意偏向。
(三)小结
两种观点都承认本族面孔和异族面孔在认知神经上的差异,但是两者强调的侧重点不同。知觉经验说强调编码方式上的区别,这主要体现在N170上对异族面孔的波幅更负和(或)潜伏期发生延迟;社会认知说强调在注意资源分配上的差异。
尽管加工方式和加工深度的神经活动表现不同,但是有研究发现两者可以同时存在,也就是说,既可以对本族更多的构形加工也可以更多的个体化加工。Stahl,Wiese和Schweinberher比较了不同加工深度的任务对本、异族面孔的内在加工的影响,他们发现,不同加工深度的任务不影响N170,但是影响反映内部加工深度的P200(和N170的头皮分布一致),而在再认上仍然表现出本族识别优势,这说明了单纯的个体化加工要求无法使种族效应消失,必须有足够的经验积累才行。
四、接触经验和社会分类是否是同时存在的两个因素
接触经验是知觉经验说的主要内容,试图用经验差异来解释种族效应现象,而社会分类是社会认知说的主要内容,试图用分类不同来解释种族效应现象,尽管前面的研究主要支持了两个理论中的某一个理论,但是两者却不能完全的分离。比如,接触经验不能够解释内外群分类效应,而社会分类不能解释异族面孔识别中难以出现内外群效应,因此知觉经验与社会分类两者都是重要的影响因素,一个整合的理论模型更能解释现有数据。
知觉经验说中的接触经验理论认为对异族面孔较多的接触可以产生和本族面孔一样的加工机制。Walker,Silvert,Hewstone和Nobre研究了接触经验对种族效应的影响机制,他们发现尽管对异族面孔的N170波幅更大,但是接触经验影响本族和异族面孔之间的N170差异,对异族的接触经验越多则对异族面孔的N170波幅越和本族面孔所诱发的该波的波幅相近,接触经验越少则本族和异族面孔诱发的N170成分波幅差异越大。这说明了接触经验对本族和异族面孔加工上的影响,较多的接触使得我们可以对异族面孔也使用和本族相同的构形加工。Golby等[40]用fMRI考察了白人和非洲人对白人面孔和非洲人面孔再认记忆任务中的脑部激活上的差异,结果发现,再认记忆上出现本族面孔的再认成绩更好的种族效应,而位于腹侧枕颢叶的梭状回面孔区(FFA)对本族面孔的反应显著大于对异族面孔的反应,并且对本族面孔相比较于异族面孔的再认优势和本族面孔较异族面孔更多的左侧梭状回皮层(left fusiform cortex)、右侧海马旁回(rightparahippocampal)和海马区(hippoeampal areas)激活显著相关。这说明了梭状回上激活程度上的差异导致了本族和异族面孔再认上的差异,而这种激活程度上的差异是由于接触经验上的不同造成的。
而社会认知说在分类的研究中发现,分类导致了被试对内群面孔和外群面孔的加工出现了差异,而这种差异主要表现在N200成分上,N200成分反映了个体化加工或者较深程度的加工。因此,相对于异族面孔,本族面孔的N200成分更大。Dickter和Bartholow发现本族面孔诱发的N200波幅较异族面孔更大,并且N200的波幅与内群偏爱(in—group bias)之间存在相关,行为表现上越明显的内群偏爱,对内群面孔的N200激活就越大。Ito,Thompson和Cacioppo也有类似的发现,本族面孔的N200波幅更大,且和接触经验之间不存在相关,这说明接触经验不影响加工深度。
有研究者认为接触经验也可以影响加工深度,对异族面孔较多的接触经验可以使我们将异族面孔归为内群,这种类别的改变使得我们对异族面孔得到和本族面孔一样的加工。Stahl,Wiese和Schweinberher比较了和亚洲人有较多经验(至少和亚洲个体有3年的密切交往)和无经验的白人被试对白人面孔和亚洲人面孔所诱发的脑电变化,他们发现位于枕颞叶的N170对异族面孔的波幅更负,并且不受接触经验的影响,但之后该处出现的P200受经验影响,表现为无经验的白人被试对亚洲人面孔的波幅较小,而有经验的白人被试对两类面孔图片的P200波幅差异不显著。他们认为枕颞叶处的P200(与前面的P200出现位置不同,前面多出现在头皮前中部)反映了个体化的识别机制,经验导致的该成分差异消失说明了有经验者对本族面孔和异族面孔使用着相同的加工机制。这是因为我们对异族面孔的过多接触使得我们将异族面孔归为本族,这样对这类面孔进行了深层次的加工。
同时也有研究发现,社会分类可以影响接触经验,使得原本存在的本、异族面孔在认知神经上的差异减少。Van Bavel,Packer和Cunningham采用最小群体范式(minimal group paradigm)将白人被试随机分配到不同的群体中,无论是内群体还是外群体都包含白人面孔和黑人面孔,要求被试对不同群体的面孔进行外显的分类(比如,按群体或者种族类别)或内隐的分类(比如,判断肤色),同时记录他们的fMRI数据。结果发现,只有内群体和外群体在面孔梭状回上的差异,而黑人面孔和白人面孔之间没有梭状回激活上的差异。他们认为梭状回激活上的差异是对群体分类上不同的反应,而不是对经验上差异的反应。这说明了分类加工对梭状回面孔区的影响。
以上研究说明接触经验和社会分类不能够解释所有的现象,并且这两个因素共同对本异族面孔的识别产生影响。同时,这两个因素间也存在着相互影响,对异族较少的经验可以使分类作用更为明显,对异族较多的经验可以使种族类别消失得到和本族一样的加工深度,而分类可以是经验发生分化,本来对本族面孔有着相同的经验,但是因为分类而产生类似于种族效应的分类效应。因此,我们有必要将这两个理论进行整合,从而对种族效应的加工机制有着更为清晰的了解。
五、总结与展望
上述研究多强调单一方面上的差异,支持单一的社会分类或是接触经验在种族效应产生中的作用,但是通过相关脑认知神经加工机制上的研究,可以发现上述两者无法完全进行分离,社会分类和接触经验存在关联性与重叠性,由于两个因素都是种族效应产生的重要原因且两者之间存在相互影响,因此支持整合模型。