作者
李建中
摘要
樁基礎經常是解決建築基地承載力不足之最有效方法。但是通常在基樁設計時所採用之安全係數卻相當高,因為工程師對於樁基完工後的承載力無法作十分準確地預估。打樁機之效率,土壤之性質,基樁之材料及其品質乃至於施工時之細節等等無一不對基樁之承載力有著深入的影響。
樁載重試驗幾乎是驗證基樁承載力並判明已經植入之基樁之完整性(Integrity)的唯一有效方法。但是此一方法卻昂貴而費時,因此常常在一個工程中只有少數之基樁可以接受測試,以定出該工地所有基樁之代表性承載力。事實上,每支基樁之製造及貫入均有其個別特性,足以影響其承載力,土壤之不均質更加深了每一支基樁之不同,一視同仁及高安全係數的做法在講究經濟效益的今天已經難以再令工程師滿意了。
基樁之使用已經有數百年之久。利用椿機之擊打能量及基樁之貫入速度來估計承載力的「打樁動力公式」也已經有了上百年歷史,但由此等公式數量之眾多,計算結果之分岐,以及其採用之安全係數之高即可斷定此等公式之可靠性甚差。在六十年代初期E.A.L Smith(1960)率先將波動方程式(Wave Equation)應用於打樁時樁身內部應力波之傳遞上。其後,由Smith氏之基本模式所衍生之電腦程式紛紛出現,比較常用的即有六個之多(Goble, et al., 1980)。但是由於此一方法中所涉及之參數甚多,且常難以確定其數值,因此波動方程式所估計之承載力仍然與樁載重試驗之結果有所出入,以至於至今尚未能普遍地應用在工地上。
近年來由於電子工業之長足進步,使得工程師能夠在打樁之同時以各種儀器來量測打樁系統之特性及基樁在受到敲擊後之反應。由量測所得之數據與波動方程式之理論相互比較,再經適當之分析即可正確地估計每一支基樁之承載力,並可由量得之數據估計基樁之完整性以實施有效之品管。本文之目的即在對此一方法作一介紹,願對國內基樁施工及品管技術之改進有所助益。