☆ 陳修弓 譯 ☆
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一、前言： 地盤上層軟弱鬆動，無法直接支承建物基礎版時，利用各種支承椿支持基礎版之載重，以利支承上部構造物載重，在工地上常看到也是一種必然施工方法。據此以地層深處做成一定基礎形式傳達支持層荷重在工程上稱之深基礎(Deep foundation)。所稱深基礎、主要工法、除椿外有Cassoon、鋼管柵板、地下連續壁等，而這些工法中以椿工法才是深基礎中之代性做法。以往所稱椿，不外乎利用預製之椿由hammer打入地下而成的佔大多數。只要所打入之椿不傷及椿體本身，而椿周圍地質則由椿本身固結，他的垂直支持力，就能以椿體本身強度做為基本限度也是相同的考慮法。因此在打椿時如何能維持椿體本身之強度完整才是最大之關心點，鋼樁高強度R.C椿之利用以及最近所開發之外瞉鋼管之鋼管混凝土椿也是佳作之例。甚至為了衛護椿體本身之高強度如何利用效能高之hammer以達其強度化目的，最近也有急速之進展。 另外，為了維護環境問題也是社會上極高之關心，尤其工地打椿時之振動、騷音問題，如何能維持更低振動，低騷音之打椿工法在技術上有多種之改革性做法。這些多樣化工法中都著重在地中削孔再置椿，也有緩和椿周地盤之工法種類也多，有其不同工法。 又如場地打椿，削孔打水泥，是開削孔與椿體之問題，在削孔中打預製水泥椿時，椿體與地盤之密著性問題。只要工法中之打椿法對椿之支持力都有密切性影響，而他的要因也很複雜。 本文以打椿為主體，深基礎為代表並以目前最理想之各種打椿工法，來探討椿體本身與地盤間關係對其支持力相關問題之探討做一概述說明。 二、椿之分類： 隨打椿工法之多樣化，依據椿之支持力及椿之下沈狀況，在打椿工法來講也有很大差異，這是眾所周知之事。因此依據椿體本身之材質可分為木椿、混凝土椿、鋼椿，單就施工方法來分，有打擊椿、壓入椿、場地打R.C椿、深基礎之分類。由此可見隨椿之支持特性關係之明確表示上也沒有必要做明確適切性分類也是周知之事。據此理由，依照椿之支持特性為著重點來區分椿之種類也是件可試之事。譬如：如打擊椿、壓入椿，則依靠土押力分開打入椿之形式施工椿就叫"Displacement Pile"。反之先除土後造椿之法，謂之"non-displacement Pile"。另外，在施工時著重地盤內部所生之應力變化之方法可分為二大類，又依據日本建築學會規準，考慮椿體製造方法以及椿之設置工法做考量又如表一之分類法。若依據此表之分類法，打入或押之椿為displacement Pile，另外埋入椿場地打之R.C椿也可稱之non-displacement Pile來區別。 由於這些分類，明確的劃分出椿之支持特性及其基本相異點，而實際上所使用之椿體與其所實施之工法也很難釐清其正確性。例如displacement Pile或打入椿、押入椿、封端之鋼管椿，預製R.C椿，開口之H形鋼椿因須押開土狀有相當差異點也值得我們細心思考求證。再之如埋入椿，場地打R.C椿，因事先須取出土產生地應力之減少雖也稱non-displacement Pile，就實際施工狀況以及地盤緩和面來探求時可由施工時所使用之泥水及水泥漿，在椿之周圍與先端，對椿體與地盤間就有異同之物質介入其中，這也是問題點。 若將此狀況也一併加以考慮、檢討椿支持特性時須以圖一所示，將椿與地盤關係再來考慮椿之問題，如此可以檢討椿之各種要素特性也可以瞭解到椿之支持性問題，這些都是有效之想法。尤其圖一中1∼4之各名稱是為了方便解說而區別，至於椿之種類則由(a)、(b)及R∼4名稱來使用。    圖一 施工時土之作用做主體所考慮之椿之分類 三、施工上椿周圍地盤之變化： 椿在施工上對地盤之影響，在各工法中，已就椿之支持力相比較做試驗，以及實驗室中模型椿之實驗比較，另外，施工後椿周圍地盤調查，也有明顯之提示。但對於這些試驗、調查，對系統旳組織也不是很充分瞭解。特別一提的是施工後之調查，為數極少，實際上只能以事例之發生才能知曉。其理由為要進行正確之調查，只有施工後再次將椿周圍挖掘，非但勞師動眾也很費時間，這也是調查方法中，如土質之調查、試驗之難處所在。其次介紹打入椿，挖掘椿之調查例。所稱打入椿，實際外徑為20CM之封端鋼製椿，打入地質ROOM層，連續押入10M時所調查結果。圖二(a)為此時之椿周邊地質密度化，圖二(b)為調查試作時儀器貫入地盤之抵抗變化情形。這些即是調查椿周邊地質密度與強度(貫入抵抗)之增加值，較明顯特別是近椿周邊面，其增加量更顯著，雖在椿周邊面無法測定結果，可是由目視可以看出土之硬質程度約厚1∼2CM密著在椿表面。然而在椿之先端上部有茶色土層，結成密質結實如與椿一起貫入土內。這些之密度分布，如圖三所示，在椿先端及下部以及椿周邊面可看出密度增加趨勢。   相片一、二是打設在軟弱沖積粘性土地盤上之例，經相當長時間之木椿及Pedestal椿拔出時狀況，在椿周面仍密著硬質化之土之例子。此種狀況在既存之椿被拔出後仍一概如此之例。  閉端打入椿與開端打入椿之異同處，在於軟弱地盤將閉端，開端兩種鋼管椿所呈顯之negative flection實測例知，其negative flection則閉端椿較開椿少0.3∼0.4之記錄報告也可間接查得。 再之打入椿，在砂層在半徑有椿徑3∼3倍範圍受締結，1∼2倍範圍則發生破壞。又在粘土層則椿徑4∼5倍範內受相當大之影響，在1∼2倍範圍有返反之情形發生。 至於挖掘椿，以及各種埋入椿與場地打之椿，之椿周邊地盤變化由標準貫入試驗之N值之調查例知場地打椿與埋入椿結果在圖四示明。在上部砂層，兩種椿之N值為下降，而場地打椿之椿周雖離開50CM但由於地點之不同也有下降之趨勢。反之在埋入椿則無地點異同，同樣有N值大幅下降之情形。至於下部之砂層，兩椿同有若干降下，但找不出原由。至於挖掘椿所採用之工法不同時當然有不同結果，在同一工法也視當時施工狀況，椿周邊地盤也有不同之影響。再之在挖掘椿所打設之混凝土或水泥汁，甚至挖掘所使用之安全液等在削孔壁近地盤強度有時強度降底或增加之現象產生。 以上所提在椿之施工上對地盤之影響因其調查、研究機會較少，只能掌握片斷資訊，那實際深入不易獲得確實資料。另外今日之土質工學都以不受施工影響之原位置土，在尚未攪亂之土為主要對象做實驗，有關椿在施工後對地盤影響之資訊確難於掌控，因此如何能從攪亂土中研究土質工學是今後必要而不可欠之課題，若無法突破此難題，椿之實際性狀、理論上可說是空轉期，只能依原位置上做基準以換換係數之一種做為事例探求別無他法是事實。 四、基礎之支持力與椿 如圖五埋入地下之基礎支持力Q，基礎側面支持力QF，基礎底面支持力QP。而QF為作用於基礎側面之摩擦力f，QP為作用於基礎底面之地面支持力q如(1)式Q=QF+QP=fAS+gAb …………………………(1) As=基礎之周面積Ab=基礎之底面積 
 另外，深基礎之H/B5∼10以上，椿也有超過100之可能，其支持力原則上由(1)式做考慮。從然考慮深基礎之支持力，QF與QP也一併做信賴性考量也是有其必要。可是在深基礎，椿之施工要比前述淺基礎之施工技術更複雜，因埋設在地下深處，其直接管理也較難。為了做更確實之管理，椿之載重試驗是一般必備之考慮，但在長期做正確之掌握其支時特性也是件難題。 為了做構造物之安全性，確實性做正確建立存檔，必須繼續做10年以上之長期間追求實積做檢討，否則不為功。就柱之部份，檢討其耐力實績，不僅在打椿部份，就最近打椿工法做探求仍無法掌控所期待之實際成績。雖是如此，根據其原則配合社會面之要求，做出合理的判斷與對應策以滿足社會上之需求實現才是工學上之目的，打椿業也不例外。祗要根據實況，相互比較椿之支持力狀況如室內實驗，現場實驗做依據，短期內只能依賴椿之荷重試驗做其成果。因此只要瞭解椿支持力性狀做合理判斷其對應對策，唯賴載重試驗，注目支持特性才是椿之設計施工對策是有其必要性。 五、椿之摩擦支持力 此種支持力由(1)式要素，可求椿側面作用之摩擦力f與周圍面積As做考慮(一)周圍面積與滑面：
 <未完待續> |
…………………………(2)
