异形桩研究现状

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摘要：本文通过分析异形桩的发展过程，论述了异形桩的研究现状并提出了在分析研究方法上的一些不足。

关键词：桩 异形桩 实验 方法

一、 异形桩发展现状

随着人类社会文明发展的需要，建筑结构化形式日趋复杂化。桩基作为一种常见的深基础形式，已经在建筑行业占领了较大比重。例如在公路、桥梁、堤坝等工程基础建设中，已经得到广泛应用[1]。研究人员在继承传统的同时，也不断在尝试新工艺、新方法、新形式、新思路、新理论。在奥运期间的场馆、上海世博会中的场馆、青藏线铁路运输工程的建设中都有体现。在一些大跨度桥梁建筑工程的基础建设中，也能看到桩基的身影。

桩基的工作原理是将上部荷载传递给桩周及桩端土体，同时满足建筑物（构筑物）对荷载及沉降的要求。桩基在承载力、稳定性、沉降量、沉降差等方面都能发挥很好的作用，满足一些大型建筑的基础要求。由于桩基具有强大的稳定性，避免了很多高大建筑物倒塌破坏的现象出现。桩基早期是在一些民用建筑、工业建筑中采用。随着建造科技水平的提高，桩基工程在桥梁、港口、公路、船坞、近海钻采平台、高耸（重）建（构）筑物、支挡结构以及抗震工程中也得到了推广。桩基的受力包括：侧向风力、波浪力、土压力、地震力、车辆制动力等。

由于行业需要，桩在产量方面有大幅度提高。据近年来桩总产量统计，全国各行各业在桩的年使用量方面已经超过了1百万根[2]。桩结构方面也有所改变，包括桩的施工工艺也有一定的突破。由于桩形式的复杂多样，需要对其进行分类。从不同异化的角度，将桩形分为横向截面异化和纵向截面异化。也可以将桩分为等截面桩和变截面桩。无论从哪些角度去划分，目的都是为了能够更好地区分桩的异化特点。

横向截面异化的桩型有：三角形桩、六角形桩、八角形桩、外方内圆空心桩、外方内异形空心桩、L形桩、C形桩、Z形桩、十字形桩、X形桩、T形桩及壁板桩等[3]。

纵向截面异化的桩型有：楔形桩（圆锥形桩和角锥形桩）、梯形桩、菱形桩、竹节桩、齿形桩、根形桩、扩底柱、多节桩（多节灌注桩和多节预制桩）、桩身扩大桩、波纹柱形桩、波纹锥形桩、带张开叶片的桩、螺旋桩、从一面削尖的成对预制斜桩及DX挤扩灌注桩等。

砂衬齿形桩是预制成型的变截面管桩结构，利用齿部外表面可以与地基中的土层得到更好的嵌固结合形成整体受载整体。充分发挥桩身外表面与土体接触形成的侧摩阻力，来提高桩身的整体承载能力。由于砂衬与齿部的相互作用，齿桩的桩侧受力又不单纯是侧摩阻力作用。还伴有一定的竖向承压作用，变截面的设计有效地提高了单桩承载力的特征指标。伴随着承载力的提高，桩身材料用量和建筑成本也得到的明显降低。

二、异形桩的研究角度

由于建筑结构形式的层出不穷，桩的需求量也有大幅度提高。既要保证量的供应，也要保证桩基的质量要求。在受力情况下，桩自身能够更好的与周边土层结合传递荷载。所以在提高桩自身材料的承载能力以及桩与土之间的嵌固传力效果方面大下工夫。桩基承载力的提高，体现在自身材料的加强、结构形状及施工工艺的提高。大批新桩形、新工艺基础工程中涌现，为基础的安全性、稳定性、经济性作出了卓越贡献。新桩型、新工艺的种类繁多，例如：灌注桩后注浆技术、长螺旋压浆灌注桩、挤扩支盘桩（DX桩）、大直径筒桩、预应力竹节管桩、预制空心方桩、咬合桩、槽壁桩、超长桩、砂衬齿形桩的等，都是如今应用比较多的异形桩。桩形的形式越来越复杂，可研究手段还很单一。

传统的静载试验有以下问题存在：（1）通过静载试验确定单桩竖向承载力，这种方法最基本、应用也很普遍、测试结果比较可靠。但由于测试设备庞大，需要的费用较高，而且很难达到试桩的极限承载状态。（2）设计人员在没有达到极限值得情况下进行估值，往往偏于保守，因而产生了一定的浪费。（3）由于实验测试取样数量不够，产生一定的误差。

综上所述，静载试验不能作为单桩承载力的唯一根据。对于异形桩的测试，还需要采用综合性的理论作为研究结果的支撑。为了在研究结果上更真实可靠，本文以齿形桩为例。在归纳前人对桩基承载力的研究成果基础上，分析齿形桩的结构特点，把握土层对桩基承载力的影响，综合论证齿部构造在竖向加载的分担情况。并通过数值分析及现场试验做出合理的成果分析，最后总结砂衬齿形桩的承载公式。本文对砂衬齿形桩竖向承载力的分析，将成为异性桩竖向承载力分析的一个突破口。

参考文献：

[1]王重. 中国管桩十五年发展及未来展望[A]， 预制混凝土木桩学术论文集.2004： 8-10.

[2]蒋元海，魏从九.关于我国管桩行业现状及发展的建议[B]，混凝土与水泥制品，2007（8）：31-32.

[3]林天健.现代异形桩及其力学特点的理论评迷[J].力学与实践。1998，5（20）：1-11.

[4]侯超群.人工挖孔扩底桩竖向承栽力试验研究[D].西安：西安大学，2004.

[5]高广运，蒋建平，顾宝和.砂卵石层上大直径扩底短墩竖向承栽性状[J].岩土力学，2004，25（3）：359-362.