起源
由樁和連線樁頂的樁承台(簡稱承台)組成的深基礎,簡稱樁基。樁基具有承載力高、沉降量小而較均勻的特點,幾乎可以套用於各種工程地質條件和各種類型的工程,尤其是適用於建築在軟弱地基上的重型建(構)築物。因此,在沿海以及軟土地區,樁基套用比較廣泛。早在7000~8000年前的新石器時代,人們為了防止猛獸侵犯,曾在湖泊和沼澤地里栽木樁築平台來修建居住點。這種居住點稱為湖上住所。在中國,最早的樁基是浙江省河姆渡的原始社會居住的遺址中發現的。到宋代,樁基技術已經比較成熟。在《營造法式》中載有臨水築基一節。到了明、清兩代,樁基技術更趨完善。如清代《工部工程做法》一書對樁基的選料、布置和施工方法等方面都有了規定。從北宋一直保存到現在的上海市龍華鎮龍華塔(建於北宋太平興國二年,977年)和山西太原市晉祠聖母殿(建於北宋天聖年間,1023~1031年),都是中國現存的採用樁基的古建築。70年代,中國曾發生了幾次大地震。以其中的唐山大地震為例,凡採用樁基的建築物一般受害輕微。這說明樁基在地震力作用下的變形小,穩定性好,是解決地震區軟弱地基和地震液化地基抗震問題的一種有效措施。
樁基中樁的數量和排列應根據上部結構和荷載情況確定。柱下樁基可以用一根也可用一群樁並排列成多邊形;牆下樁基常成排布置,當建築物荷載大和占地面積小時,則要成片布置成滿堂樁。樁基上作用的荷載以豎向荷載為主時,樁都是豎直的;如有較大的水平荷載,就要布置斜樁以抵抗水平力 。
特點
(1)樁支承於堅硬的(基岩、密實的卵礫石層)或較硬的(硬塑粘性土、中密砂等)持力層,具有很高的豎向單樁承載力或群樁承載力,足以承擔高層建築的全部豎向荷載(包括偏心荷載)。
(2)樁基具有很大的豎向單樁剛度(端承樁)或群剛度(摩擦樁),在自重或相鄰荷載影響下,不產生過大的不均勻沉降,並確保建築物的傾斜不超過允許範圍。
(3)憑藉巨大的單樁側向剛度(大直徑樁)或群樁基礎的側向剛度及其整體抗傾覆能力,抵禦由於風和地震引起的水平荷載與力矩荷載,保證高層建築的抗傾覆穩定性。
(4)樁身穿過可液化土層而支承於穩定的堅實土層或嵌固於基岩,在地震造成淺部土層液化與震陷的情況下,樁基憑靠深部穩固土層仍具有足夠的抗壓與抗拔承載力,從而確保高層建築的穩定,且不產生過大的沉陷與傾斜。常用的樁型主要有預製鋼筋混凝土樁、預應力鋼筋混凝土樁、鑽(沖)孔灌注樁、人工挖孔灌注樁、鋼管樁等,其適用條件和要求在《建築樁基技術規範》中均有規定。
分類
按照基礎的受力原理大致可分為摩擦樁和端承樁。
摩擦樁:系利用地層與基樁的摩擦力來承載構造物並可分為壓力樁及拉力樁,大致用於地層無堅硬之承載層或承載層較深。
端承樁:系使基樁坐落於承載層上(岩盤上)使可以承載構造物。
按照施工方式可分為預製樁和灌注樁。
預製樁:通過打樁機將預製的鋼筋混凝土樁打入地下。優點是材料省,強度高,適用於較高要求的建築,缺點是施工難度高,受機械數量限制施工時間長。
灌注樁:首先在施工場地上鑽孔,當達到所需深度後將鋼筋放入澆灌混凝土。優點是施工難度低,尤其是人工挖孔樁,可以不受機械數量的限制,所有樁基同時進行施工,大大節省時間,缺點是承載力低,費材料。
檢測技術
靜載荷試驗
樁基靜載測試技術是隨著樁基礎在建築設計中的使用越來越廣泛而發展起來的。新中國成立以後,樁基靜載測試技術就逐步發展起來。傳統靜載荷試驗採用手動加壓、人工操作、人工記錄的方式進行。到了20世紀80年代以後,隨著改革開放的腳步,基本建設規模的逐年加大,特別是灌注樁在工程上的廣泛套用,我國的樁基靜載測試技術也進入了一個全新的發展時期。樁基靜載試驗作為一項方法成立,理論上無可爭議的樁基檢測技術。
低應變檢測
20世紀80年代,以波動方程為基礎的低應變法進入了快速發展期,各種低應變法在基礎理論、機理、儀器研發、現場測試和信號處理技術、工程樁和模型樁驗證研究、實踐經驗積累等方面,取得了許多有價值的成果。