桩与深基础浅基础的演进

桩与深基础浅基础的演进

一、关于桩的定义

桩在我国的词书、教科书或术语标准中似乎至今未见有完备的定义或解释。

尽管桩在我国城乡早已是少长咸知,妇孺皆晓的事物,但我国发行最为普及的《新华字典》(1998年修订版)中对桩的解释是“一头插入地里的木棍或石柱”。这岂不是把老奶奶、小学生们也给搞糊涂了?

我国《工程地质手册》(1992年2月第三版,1995年11月第11次印刷),其第821页中云:“一般所谓桩是指用打入或压入地基中并使地基产生挤压作用的细长构件”。那么,这里至少有两个问题:一是自上世纪七八十年代以来至现今应用甚广的钻孔灌注桩,不幸被排除在“一般”之外了;二是“使地基产生挤压作用”,似乎不能说是打桩的主要目的。

我国行业标准JGJ 84--92《建筑岩土工程勘察基本术语标准》把桩定义为“设置在地内的预制或现浇的柱状构件,通常用以提供垂直或横向支承。广义的桩还包括加固地基或岩土体而建造的砂桩、碎石桩、土桩、护桩、抗滑桩等”。应当说,此条与上文引用的各书中的说法相比,更为完善。但仔细推敲,似乎也还有不少问题,尤其是广义的“桩”把砂桩、碎石桩、土桩等用不同材料制成的桩与护桩、抗滑桩等功能不同的桩混为一谈,作为一本标准似乎有失严谨。

再查我国国家标准GB/T50279--98《岩土工程基本术语标准》。有趣的是,这本标准中根本没有“桩”的条目,但它却有排桩、抗滑桩、

灰土桩、石灰桩、微型桩、树根桩、挤密桩等条目。后来看条文说明,方知其中提到由于地基基础方面的术语已包含在其他标准和规范中,故该标准未予选列。笔者觉得,既称岩土工程国家标准,似不宜将致关重要的条目排除在外。质言之,“桩”这一术语,在我国至今尚未见于国家标准,令人不无遗憾。

我国大多数高校教科书,包括发行量甚大、几次再版的教科书,在其桩的专门章节中都仅把桩描述为“最古老的”或“最古老而又年轻的”基础形式之一。这都不错,但这只说及了桩的历史和现状,以及桩的主要功能,致于究竟什么是桩,没有说明白。

当然也有少数例外。例如高大钊教授主编的《土力学与基础工程》(中国建筑工业出版社,1998年9月第一版),在其桩基础一章(作者宰金璋教授)的概述中说;“作为基础结构的桩是将承台荷载(竖向的和水平的)全部或部分传递给地基土(或岩层)的具有一定刚度和抗弯能力的杆件。桩可以用各种材料制成,木、钢、混凝土或它们的组合,可以在现场或工厂预制,亦可在土中直接浇灌”。这就给人以一个比较清晰的概念。同时,宰教授说得颇为严谨而含蓄,其言外意是桩尚有其他用途,此处只讲作为桩基础中的桩,并不是桩的全部。

另外,如《中国大百科全书》(1999年第9册第70933页)中说,桩是“沉入、打入或浇注于地基中的柱状支承构件。”这是笔者迄今所见写得最为简单明了的定义,但也不免失之偏颇,因为桩除了柱状外还有管状、筒状、板状、壁状等等。

在人类长期应用桩的实践过过程中,桩的材料已发生了重大变化,

桩的类型和形式愈来愈多,施工工艺日新月异,桩的用途和功能被不断地开发，故桩的本来面目已经大变,远非“击木入土”或“柱状构件”等几个字所能说明,亦非套用一句老话所能概括。根据目前的认识,笔者认为要给桩下正确的定义,或要回答“什么是桩”这个问题,恐至少应考虑以下几点:

(1)桩是设置在地面或水面以下一定深度的柱状、管状、筒状、板状、壁状等的受力构件,它一般呈直立设置，必要时倾斜设置;前者称为直桩,后者称为斜桩。

(2)桩常被用来作为房屋、桥梁、高塔、码头等建构筑物的上部结构向地基深部传递荷载(或力)的下部结构。此时,桩顶常设承台,承台具有承接上部结构并与其下部的桩(或若干根桩)联成一体的作用,这种下部结构通常即称为“桩基础”。

(3)桩也可被用来支挡土体而成为岸、坡、槽、坑的围护结构。此时,桩被称为“围护桩”或“支护桩”,也称为“挡土桩”。这类桩常需成排设置,或连接成壁板状或墙体。

(4)相对于“围护桩”而言,上述承台下的桩,通常称为“基础桩”或“基桩”。

(5)桩除了上述两类主要功能外.还可作为锚桩、标桩、系船桩等。而发展至今,在建构筑物纠倾加固、增层加载、邻房保护等方面,又有隔离桩、控沉桩、限沉桩、托换桩、应力转移桩等等。

(6)至于桩可用不同的材料制成.可用不同的施工方法设置,似乎可以写入定义,也可以不写入。

那么,桩的定义究竟如何表述,才能做到文字简明扼要而其内涵基本概括无遗呢?这个问题,笔者亟盼大家共同研究讨论,以收集思广益之效。

为便于研究讨论,这里再酌引国外对桩的一些定义,以供参考。美国的《基础工程手册》(Foundation Enginneering Handbook, by H.F.Winterkorn &H.Y.Fang,V an Nostrand Reinhold co.,1975)中第19章在桩的定义及分类一节中写道:

“桩是竖直或微倾斜的基础构件。它的横截面尺寸比长度小得多。桩被设置在土中,把作用于上部结构的荷载和力传递给地基土。桩的长度与设置方法,以及桩的工作方式,都可以有很大变化;因此桩很容易适应于不同情况和要求。”(俞调梅教授译)。

美国J.E. Bowles著、我国唐念慈教授等译的《基础工程分析与设计》( Foundation Analysisand Design,3rded.1982)(中国建筑工业出版社,1987年10月)第16章中说:“桩是木、混凝土或钢的结构构件,用来把地表的荷载传递到土体中的较深处。荷载传递可以沿桩身竖向分布或通过桩尖使荷载直接作用到下面的土层。”

英国的《岩土技术辞典》(Dictionary of Geotechnics,by S.H.Somervil1e& M.A. Paul,Butter worthCo.Ltd.,1983)中第131页在“桩”的条目中写道:“桩是用来将荷载由水面或低强度土层传递至高强度持力层的结构构件。桩可以采取打入法(挤土)或钻孔法(非挤土),可以预制(钢管或型钢、木材、预制或预应力混凝土),或就地灌注。桩可以是端承桩(即其承载力来自支承在好土或岩石中的桩尖)或摩