翟 蓮黨志彤 劉東輝 謝新穎 徐麗娜 蔡婧娓

吉林建筑大學(xué)土木工程學(xué)院（130118）

0 引言

隨著我國科技水平及人們經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，工業(yè)建筑和民用建筑對基礎(chǔ)的要求也愈來愈高?；A(chǔ)按照構(gòu)造的形式可以分為獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、以及箱型基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)具有較高的承載能力，工程性能好，穩(wěn)定性好，沉降量小而且比較均勻，在深基礎(chǔ)中具有耗用材料少，施工很方便等優(yōu)點(diǎn)，不僅能以不同類型的樁基礎(chǔ)適應(yīng)不同的地質(zhì)條件和水文條件，而且還能便于進(jìn)行機(jī)械化施工和工廠大量生產(chǎn)。管樁是一種建筑材料，可以分為先張法預(yù)應(yīng)力管樁和后張法預(yù)應(yīng)力管樁、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁以及預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁和高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。預(yù)應(yīng)力管樁在建筑行業(yè)中運(yùn)用廣泛，能夠提高基礎(chǔ)的承載能力。為了節(jié)約建筑材料和資金成本并提高工程的質(zhì)量，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流，異型樁成為施工單位的不錯(cuò)的選擇，越來越受到各個(gè)施工單位的青睞。

1 異型樁概況

1.1 異型樁簡介

伴隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，施工技術(shù)也在不斷的提高，新型的異型樁也在不斷的研發(fā)，異型樁在建筑行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。樁可以分為許多的樁型，而不同的樁型特點(diǎn)亦有不同[1]。如實(shí)心樁、空心樁、圓形樁、方形樁及異型樁等。異型樁是通過改變樁身的形狀特征來提高樁基礎(chǔ)的極限承載能力。異型樁的種類多種多樣，在建筑行業(yè)的不同領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。希望能夠?qū)σ院笱芯刻峁﹨⒖肌?/p>

1.2 異型樁的用途

最近幾年異型樁已經(jīng)成為了國內(nèi)外學(xué)者們研究的熱門話題之一。①異型樁具有許多其他樁不具備的優(yōu)點(diǎn)，不僅能夠有效的提高承載能力，而且施工比較方便；②異型樁能夠節(jié)約材料還具備環(huán)保經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)點(diǎn)[2]。適合我國節(jié)約資源的基本國情，異型樁通過改變樁的幾何形狀能夠節(jié)約大量的材料，并能夠提高承載力，在建筑行業(yè)的使用越來越廣泛，提高了建筑安全保障。不同的樁型在不同的領(lǐng)域發(fā)揮著不同的作用[3]，下面是幾種常見異型樁的研究狀況。

2 異型樁的研究現(xiàn)狀

2.1 楔型樁

楔型樁是一種新型樁，這種樁具有許多優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)省材料，承載能力較高，施工比較方便等[4]。楔型樁起源于前蘇聯(lián)，可以讓樁和土接觸之間進(jìn)行充分相互作用，并像楔子一樣楔入地基土中，通過切向力和土體的側(cè)壁產(chǎn)生較強(qiáng)的法向力，因此改善了側(cè)壁和樁周土體的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，從而提高了基樁的承載能力[5]。周航通過研究得出結(jié)論，與其他樁型相比較，楔型樁具有以下優(yōu)點(diǎn):①能夠改變和周圍土的結(jié)構(gòu)和接觸面積，使樁能夠高效地發(fā)揮作用；②樁的側(cè)面和土體側(cè)壁能夠有效的共同作用，達(dá)到充分接觸的功效，比其他同條件體積樁承載力大一些；③楔型樁的取材和施工比較方便、經(jīng)濟(jì)成本合理[6]。從20世紀(jì)開始至今前蘇聯(lián)就對不同楔型樁進(jìn)行了大量研究并且取得了顯著的成績。吳文兵通過各項(xiàng)研究數(shù)據(jù)表明:楔型樁承載能力是隨著周圍土壓的增加而增大，楔型樁在循環(huán)的荷載作用時(shí)，樁的剛度楔型樁在循環(huán)荷載的作用下，樁的剛度隨著圍壓的增大而增大[7]；楔型樁比等截面樁的橫向力學(xué)性能更好，因此楔型樁也更加適合做樁身材料應(yīng)用于工程實(shí)踐之中。楔型樁的研究沒有等截面樁深入，我國部分學(xué)者還在繼續(xù)研究，通過試驗(yàn)得出理論分析，并運(yùn)用到工程實(shí)踐之中。相信將來人們不僅會對楔型樁有更加深入的了解，楔型樁也會越來越有優(yōu)勢，能夠更加廣泛的運(yùn)用在建筑行業(yè)之中造福于民。

2.2 階梯型樁

目前階梯型樁越來越受歡迎，近年來的工程實(shí)踐表明了階梯型樁受力方面更加安全可靠，具有更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和技術(shù)上的優(yōu)勢。并且通過各位學(xué)者的大量模型試驗(yàn)得出許多重要的結(jié)論[8]。方燾通過研究得出結(jié)論表明：不同變截面樁比階梯型變截面樁單位體積的承載力、承載力比率與變截面比相關(guān)聯(lián)。不同變截面比的階梯型變截面樁豎向呈現(xiàn)出不同的撓曲變形和承載力特征[9]。階梯型樁起源于希臘。經(jīng)過研究得出了許多重要的結(jié)論:①變截面樁可以增強(qiáng)單樁的極限承載力，減小沉降；②階梯型樁可以充分利用淺層土的承載能力，達(dá)到很好的效果；③推導(dǎo)出變截面樁基水平受力的理論公式和計(jì)算方法，并通過大量試驗(yàn)證明了其的合理性，為后來學(xué)者們對階梯型樁的研究工作提供了有力的依據(jù)[10]。至此階梯型樁因?yàn)榻?jīng)濟(jì)和力學(xué)性能合理受到工業(yè)建筑工程青睞，并廣泛推廣使用。階梯型樁的研究還在不斷的深入，階梯型樁的優(yōu)勢也不斷的被人們發(fā)現(xiàn)，承載能力高的特點(diǎn)讓階梯型樁越來越受到建筑行業(yè)的歡迎和使用。相信以后會對階梯型樁有更加深入的研究，階梯型樁會給施工帶來更大的便利。

2.3 鋼管樁

鋼管樁是由鋼管、企口榫槽和企口榫銷所構(gòu)成的。在建筑行業(yè)中，鋼管樁可有效起到支撐護(hù)坡作用，對有泥沙或淤泥的地方非常的適應(yīng)。相對施工速度快可以節(jié)約大量的時(shí)間，而且鋼管樁的運(yùn)輸很方便，可以進(jìn)行大量的運(yùn)輸，方便施工提高施工進(jìn)度，經(jīng)濟(jì)合理，節(jié)約成本。缺點(diǎn)是打樁不太方便，耗用大量鋼材，未來如果能夠解決這些難題，鋼管樁肯定會有較好的發(fā)展前景。由于鋼管樁承載能力高，無論是起吊運(yùn)輸或者是沉樁都很方便，能夠承載更大的荷載，廣泛的運(yùn)用于橋梁、海港和碼頭等大型設(shè)施的基礎(chǔ)之中[11]。如金茂大廈、杭州彎大橋等都使用了大量的鋼管樁，但其他具有耗材大、經(jīng)濟(jì)成本比較高的缺點(diǎn)，并不能大量運(yùn)用于民用建筑之中。異型鋼管樁更能適用要求，節(jié)約了鋼材原料，也能提高零件的生產(chǎn)和制造，通過冷拔、電焊、擠壓、熱軋等方法得到異型鋼管[12]。其可以廣泛運(yùn)用于工業(yè)建筑和民用建筑之中。鋼管樁的優(yōu)勢很明顯，我國學(xué)者一直在研究解決打樁不方便的問題，相信不僅之后會有進(jìn)展，鋼管樁也會發(fā)展的越來越來好。

2.4 竹節(jié)樁

先張法預(yù)應(yīng)力混凝土竹節(jié)管樁已經(jīng)有許多年的發(fā)展歷史。由于竹節(jié)管樁性能方面的絕對優(yōu)勢，滿足國家所倡導(dǎo)的節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保和高效等特點(diǎn)，受到我國建筑行業(yè)的推廣和應(yīng)用，并得到我國權(quán)威機(jī)構(gòu)的認(rèn)可[13]。竹節(jié)管樁各項(xiàng)性能和經(jīng)濟(jì)都比較優(yōu)良，和其他普通的管樁相比竹節(jié)管樁耐久性更好，更是具備質(zhì)量可靠、施工可靠且速度比較快、抗腐蝕能力更強(qiáng)、承載能力更高、抗拔能力和承臺的錨入性能良好等優(yōu)點(diǎn)。竹節(jié)樁產(chǎn)品性能優(yōu)勢:①與傳統(tǒng)管樁相比較竹節(jié)樁能夠抵御外部氣候環(huán)境的侵蝕、耐久性能良好；②在單樁豎向極限承載力的側(cè)摩阻力一部分竹節(jié)管樁比其他管樁要提高10%~30%，由于承載力比較高，能夠承載更多的荷載；③能夠保證施工的速度和安全質(zhì)量；④竹節(jié)樁可以在不同土層里極大地提高自身的豎向承載力；⑤竹節(jié)樁性價(jià)比較高[14]。竹節(jié)樁的產(chǎn)品保障:①竹節(jié)樁單樁承載力能較高；②竹節(jié)樁可靠性能較高；③竹節(jié)樁耐久性能良好；④竹節(jié)樁施工比較方便，能夠保證工期的安全性；⑤竹節(jié)樁可以節(jié)約大量的投資，節(jié)約了成本；⑥對環(huán)境的保護(hù)好，無污染。竹節(jié)樁的兩大亮點(diǎn):①竹節(jié)樁節(jié)能環(huán)保，施工方便，經(jīng)濟(jì)合理，滿足國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。②竹節(jié)樁性價(jià)比較高，即有理論計(jì)算的依托又有試驗(yàn)的檢測，產(chǎn)品的研發(fā)到施工安全方便[15]。竹節(jié)樁因?yàn)榫哂幸陨系膬?yōu)點(diǎn)，逐漸成為我國樁需求市場的主流，并大量使用在建筑施工中，取得各行各業(yè)的大量好評，對我國建筑行業(yè)發(fā)展起到很大的推動(dòng)作用。

3 異型樁的發(fā)展前景

通過文章對各種異型樁的介紹，得到以下的結(jié)論:楔型樁更加適用于比較好的地基基礎(chǔ)上，在使用的過程中具有許多的優(yōu)點(diǎn)，如承載能力比較高、施工比較方便、節(jié)約材料、經(jīng)濟(jì)較合理等；階梯型樁可以減小沉降，增強(qiáng)單樁承載力等優(yōu)點(diǎn)，更適合多地震地區(qū)使用此樁[16]；鋼管樁具有承載能力高和施工運(yùn)輸方便的優(yōu)點(diǎn)大量運(yùn)用于海港和碼頭之中，為我國航運(yùn)作出巨大的貢獻(xiàn)；竹節(jié)樁適應(yīng)于軟土地基中，安全、環(huán)保及性能較好，減少了成本。其中綠色環(huán)保為我國的綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展提供有力的保障，具有更大的使用優(yōu)勢。隨著我國建筑行業(yè)技術(shù)的不斷提升，異型樁的發(fā)展前景非常廣闊，應(yīng)加強(qiáng)對異型樁的試驗(yàn)研究，為其在實(shí)踐中的使用奠定重要的理論依據(jù)。