可控刚度桩筏基础理论、关键技术及工程应用

 可控刚度桩筏基础概念的提出，最早是为了解决福建地区花岗岩残积土球状风化孤石导致桩基无法施工的工程难题，迄今为止已超过20年的时间。经过20余年不断的研究完善及工程实践，可控刚度桩筏基础已经发展成为高层建筑基础设计中调节、优化桩基支承刚度大小与分布的有效手段，从而实现桩与桩以及桩与土的变形协调，可有效解决大支承刚度桩的桩土共同作用、变刚度调平设计、城市更新中的新旧桩协同工作以及超复杂地质条件造成的高层建筑桩基混合支承等常规方法难以解决或代价较大的工程难题。
2016年受到多位专家和同行的鼓励，笔者把多年研究形成的可控刚度桩筏基础设计方法、自主研制的刚度调节装置（原称为变形调节装置）、桩顶专用构造与施工工艺以及典型工程案例等内容汇集成册，出版了《可控刚度桩筏基础设计理论及应用研究》一书，并有幸邀请到我国著名土木与岩土工程专家、共同作用问题研究领域的开创者赵锡宏教授为书作序。该书出版以来，很多设计及施工单位的相关从业人员通过阅读此书对可控刚度桩筏基础有了全面的认识和了解，对其推广应用起到了积极的促进作用。
2016年至今，笔者主编的工业和信息化部行业标准《刚度可控式桩筏基础设计规范》HG/T 20710-2017、中国工程建设标准化协会标准《可控刚度桩筏基础技术规程》T/CECS 1038-2022以及福建省地方标准《福建省可控刚度桩筏基础技术标准》DBJ/T 13-242-2021与湖北省地方标准《可控协同桩筏基础技术规程》DB42/T 1801-2022陆续发布实施，为可控刚度桩筏基础的实施与应用提供了依据和保障。据不完全统计，可控刚度桩筏基础已经在福建、贵州、广东以及广西等多个省份进行了工程实践，覆盖了全部应用领域，应用的高层建筑超过400余栋，总建筑面积约1200万平方米，建筑物最大高度155米，直接经济效益近10亿元。
众所周知，在桩基础设计计算时，虽然会分别对桩基承载力和变形进行验算，但实际上分别计算的这两个量是高度耦合的，改变其中一个，另一个会随之发生改变。设计人员在进行较常规或简单的桩基设计时可能并不会感到不便，但是在进行针对复杂工况或特殊要求的桩基设计时，上述问题便会凸显，给设计人员带来很多的羁绊。近年来，笔者及课题组对可控刚度桩筏基础的理论基础进行了进一步的凝练与提升，指出其最大的理论创新是分离了桩基础承载力与变形之间的耦合关系，使设计人员在进行桩基础设计时，只需要单独验算承载力，变形交给刚度调节装置来调节即可，减少了很多纠结。这也从根本上阐明了可控刚度桩筏基础的创新性、先进性和实用性。
笔者及课题组又在以下方面开展了研究：①开展了半主动式刚度调节装置的研发与试验，形成了刚度调节装置的系列产品；②开展了岩土工程鲁棒性设计理论研究，包括摩擦型复合桩基与端承型复合桩基鲁棒性设计方法、基于被动式和主动式刚度调节装置的可控刚度桩筏基础鲁棒性设计方法等；③进行了桩顶空腔注浆模型试验，明晰了桩顶空腔后期封闭效果；④设计了刚度调节装置应用于预制桩时的桩顶构造并明确了相应的施工要求；⑤开展了大底盘高层建筑变刚度调平设计和复杂地质混合支承桩筏基础协同工作的现场实践。上述研究成果连同原书稿内容并经重新梳理后，以基础理论、装置研发、设计方法、构造与施工、物理模拟、数值模拟以及工程案例的逻辑关系，形成了本书的全部内容。经多位专家建议，将书名变更为《可控刚度桩筏基础理论、关键技术及工程应用》。