一、 基桩技术与艺术的定义
1、基桩技术是工程过程中科学的产品。是对基桩的性质、使用方法、解决问题的总结。
2、认识论认为：艺术是自然在人的头脑里的“反映”，是一种意识形态；实践论认为：艺术是人对自然的加工改造，是一种劳动生产，所以艺术有“第二自然”之称。艺术需要技术，但不是简单的技术。
3、国内外均有著名的岩土大师认为，岩土工程与其说是一门技术、不如说它是一门艺术。由于基桩与岩土工程有着密切、不可分割的有机联系，所以请允许本人借鉴推理认为桩基也是一门具有艺术性的技术。所谓基桩的艺术性在于它需要人的经验、智慧进行综合判断和认识它的非常技术。
1、 基桩非常技术——艺术性表现
1设计计算中无法准确预知的非常技术——基桩的实际承载能力
① 根据地勘报告的参数进行计算与实际的差异性：如滨北某超高层孔桩基础,试验桩φ900、持力层碎块桩强风化花岗岩、单桩竖向承载力设计特征值为4500kN；静载试验加载到16000 kN，沉降没有超过30mm。加载已经到了桩身强度能力的极限，如果桩身强度足够大、并允许沉降，那么其承载力将无限大！这个结果已经大大超过规范公式的计算结果，并超过人们实践中的正常认识。那么实践中可否取高数值吗？特殊情况（如应急或抢险）时，可以尝试吗？这些都要因人、因地、因时而异，这就是基桩的艺术性所在！
② 设计嵌岩的孔桩桩端中风化花岗岩下卧存在强风化或残积土夹层，如公园边某项目一桩桩径1.0 m、桩长6.8m，桩端下0.5m和1.54m深分别存在0.35m和0.70m厚的砂砾状强风化花岗岩夹层，静载试验最大荷载为17330kN时，桩顶沉降为9.02mm；其邻近桩φ1.2m、桩长6.5m最大荷载22680kN、桩顶沉降9.73mm。1988年的福联大厦同类情况、但验收中产生了风波；现在看来是认识的问题——当时没有这方面的经验！这些存在夹层的情况规范中可规定认可吗？——不敢！实践中遇到可认可、验收吗？——敢！不论什么工程都可行吗？——不敢！不能盲目认可，这也是基桩的艺术性所在！
③ 从20世纪80年代末到现在，厦门地区正常状态下的人工挖孔嵌岩桩的静载试验还没有出现不合格的的现象，只是没有破坏性试验的验证资料；但所有试验结果中都与设计计算相差很大、甚至极大。主要原因是实际工况条件与规范规定的参数值来源条件的差异性和规定的计算取值折减系数的合理性造成的。如岩芯抗压强度标准值的来源是指在实验室的条件下、通过对单轴、饱和、无侧限的芯样试件试压的数据、经过修正和平均而来，而按规定设计计算取值中还需要在这个标准值的基础上进行折减。而工程实际工况中桩端岩层是有侧限、三维共同起作用的。这样，两者的数据相差很大，差多少才合理？未知！规范中多层、中高层、高层、超高层一样的折减，合理吗？肯定不合理！如何灵活应用于桩端扩大头方面？这也是基桩的艺术性所在！
④ 对于超高层，尤其200m高度以上的超高层桩基设计与计算，不能简单的按照上述的观点；如台湾101大厦（结构高度508m）。桩基：主楼380根桩φ1.5m、桩长60~80m，入中微风化岩23.3m——其上碎块状强风化超过20m；裙楼167根桩φ2m、桩长60~70m、入中微风化岩15.5m，地下室外墙1.2m厚。这里的桩长是计算出来的吗？不完全是！
因为根据国内研究成果：对于嵌岩深度比l/d=1.0~5.0荷载传递率的情况：l/d=1.0时，Qp/Q=40%~50%，l/d=2.0~3.0时，Qp/Q=10%~30%，l/d≥5.0时，Qp/Q≤10%；即当l/d=5.0时，端承力为桩顶荷载的10%。这就是嵌岩桩存在的深度效应，嵌岩到一定深度后，端承力的提高已不明显，甚至无助于提高。
而侧阻力非线性特征表现为双峰曲线，一般上部的峰值大于下部的峰值，但随着桩顶荷载的继续增大，侧阻力的峰值有向下转移的趋势。上部 峰值多出现在0.15l（嵌岩深度）附近，下部峰值多出现在0.75l（嵌岩深度）附近；当嵌岩深度为10d时峰值逐渐退化。
那么为什么要配超长桩呢？因为需要考虑岩石的完整性和节理发育状态，以及长期荷载下岩石的蠕动变形、强烈地震下岩石的流动变形状态，还有其他不利因素。
厦门世茂海峡A塔楼64层、主楼屋面高度248m、屋顶钢构顶高度300m；B塔楼55层、主楼屋面高度249.9m、屋顶钢构顶高度300m。塔楼采用深井灌注桩(φ3m/3.2m/3.8m)——持力层为中--微风化花岗岩，桩端进入岩面全断面深度≥0.5m、特征值分别为86360kN/98250kN/138560kN、桩身混凝土强度C40。A塔楼有效桩长8~43.5m，B塔楼有效桩长17~36m。问题：①嵌岩深度合理性？②相邻桩高差？③嵌岩的岩石节理发育？
2基础设计型式的选择
传统的设计选择——要么是桩基础——要么是天然地基独立基础。发展中的新型式——复合地基（复合桩基）在厦门已经有多个工程成功应用的案例——如嘉益大厦、蓝湾国际、当代天境工程，以及拟采用复合桩基的七星公馆工程；其中桩、土协调沉降、共同作用的设计、信息化施工与动态设计控制等综合成套技术，可认为是地基与基础技术中最高的具有艺术性的技术。这主要得益于主管局的技术前瞻性与大胆开拓，否则今天厦门就不会拥有掌握了这项技术，至少要滞后好几年。地基土的承载力确定与突破，是该技术的经济效益的突破；沉降计算模式的选择是该技术应用成功的关键。但是该技术应用的认识普及性还不够，很多设计人员尚无经验，所以实践中不知、无经验、怕麻烦（设计计算的麻烦）而未知、不敢应用，以及工程监理、监督管理中尚缺“与时俱进”的依据。
复合地基（复合桩基）应用中还有待研究与发展的技术：①遇孤石时协调变形的措施——不能仅限于桩顶加弹簧的措施？②各风化土层的承载力与压缩模量的研究？③基桩的扩大头利与弊的关系？④如何在厦门进行广泛应用？
3桩基规范遇到了无奈的非常技术
① 江头某复合桩基基础大楼（33层），从竣工验收到现在已近7年，根据监测结果标明，复合桩基中的基桩尚未进入设计的工作状态，大楼的上部荷载基本上由地基土在承担。说明筏板基础下花岗岩残积土层处在接近极限状态，或者说处于弹性非线性、甚至弹——塑性状态，这已经超出规范里规定的线性弹性的状态要求，是实践中得来的新认识，也是规范里万万不敢规定的——因为很难作出明确、清晰的规定、又怕应用中会出现混乱。那么应用中各土层应力应变规律错了吗？没有！所以这是规范中无奈的非常技术，更需要发挥人的智慧与经验来界定，也表现出艺术性特征。
② 如湖滨南路东段某43层大厦，孔桩φ1200深度48m、持力层尚不符合设计的嵌岩要求、仅到碎块状强风化花岗岩，静载19600kN、桩顶沉降19.2mm，桩端承载约占桩顶加载的6%左右；其中残积土、强风化层侧阻力分别达到75kPa、123 kPa。由此侧阻力基本达到极限状态，但是端阻力基本还没有起作用；也就是各岩土层侧阻力和端阻力发挥是各层和上下“不同步”现象。这也是规范里所没有的，规范里的力学模式是各项同性、线性、弹性，但是自然界却选择了这种超规范的受力模式——即各土层不按规范里规定的同步、按能力比例承担荷载！尤其在非软弱土层的长桩中将出现这种受力状况。这也是规范中无奈的非常技术。
4基桩施工中出现的非常技术
某工程G4（12/18层）由于残积砂质（含砾）粘性土，使得管桩施工（先φ500不行、改φ400也不行）无法沉桩，引孔后也不行；后变更设计为孔桩桩筏复合基础，但据说增约600万造价（该项目地基基础的技术与经济合理性均有待进一步探讨优化——对复合地基的经验问题）。案例中若想要更好的解决这个问题，则需要综合艺术性的技术，包括复合地基的技术艺术性方面。
管桩：静压终压力或锤击收锤标准达到设计要求，而后静载荷试验时有些（如遇到孤石等障碍物或卵石、密实的粗砂层等）却又达不到，以沉降徒降现象或爆桩现象出现，——之前终压力满足要求是假象；有关这方面各地最早的学术论文时间：广东2001、厦门2004，江苏2006，其他地区集中2008~2010；现已有发表专著阐明这个问题。在施工中如何判断这个“假象”，需要包含技术、经验和人的智慧等综合的非常技术，这也是基桩的艺术性表现。
④孔桩嵌岩施工中，相邻桩持力层的高差问题，如何避免桩端以下应力扩散范围出现临空面？并非岩性和嵌岩深度等符合设计要求即可终孔！也需要艺术性的技术进行综合判断与应用。
⑤ 嵌岩的孔桩孔底出现风化带问题或局部非岩层，是否所有类似的问题都要继续往下爆破吗？不是！这也需要施工经验和工程设计特点等技术进行艺术性的综合判断与应用。
⑥ 冲孔桩：沉渣厚度大小不仅影响端阻力的发挥，而且也影响侧阻力的发挥值。桩侧阻力的发挥度与桩端持力层的软硬程度成正比，这个关系在实践中往往被误解，总以为摩擦为主的桩型侧阻力与桩端沉渣厚度关系不大，而忽视了桩端的软化效应。
⑥ 泥浆护壁桩泥皮效应：由于泥皮的存在使得桩侧土层含水率提高，应力（内摩擦角和粘聚力）下降；其中软弱土层应力下降约10%，粘土层应力下降约27%，砂类土层应力下降15%左右。考虑工艺熟练等综合因素，需要折减多少？目前规范里没有规定，工程实践中往往把泥皮负作用的责任（沉降过大、承载力不足）推给施工单位来承担，这是不公平、不科学的。
⑦粉质粘土的怪脾气与挤土浮桩：瑞景二期高层公寓的管桩施工完成后监测发现，约50%浮桩明显（静载桩一半沉降超规定），多数40~80mm，最大上浮110mm，处理意见（我的意见不处理，后来对于圆形建筑物靠边缘2排桩端采用桩端后注浆处理），竣工后8个月，沉降观测得最大累计沉降8mm，沉降差2-3mm。浮桩理论上可采用Vesic圆筒形孔扩张弹—塑性理论进行计算，但其仅考虑水平扩张位移，未考虑土体的垂直位移；桩径外挤土影响区域为塑性区，该区域外为弹性区；需求得扩张压力pu或塑性区平均体积的应变△或塑性区半径Rp，但都很难求得，这个可以不管它。但可参照这个理论及粉质粘土的挤土影响半径很大的特点应用于验收选桩的工作中：联丰新城18层，西南角片区管桩桩身大部分位于粉质粘土，成桩压力正常、合格，我说服设计调换1根、说服建设单位增加1根静载，我选的这2根，静载结果均不合格。另一个漳州项目的工地，场地地下水水位基本与地面平，填土下卧粉质粘土约3-4m，其下为残积土、全风化、强风化，管桩成桩约15m左右，施工正常、合格；施工1-2后复压桩顶下沉20-30mm；问题就在于粉质粘土中存在常态的静水压力、孔隙水压力和挤土后超孔隙水压力（若降水静水压力=0时，则孔隙水压力≠0；若不降水静水压力＞0时，则孔隙水压力＞＞0、超孔隙水压力＞＞＞0）。为此，简单有效的方法是打疏干井，效果不错。
⑧桩端后注浆：浆液的水灰比由土的饱和度、渗透性确定：对于饱和土水灰比宜为0. 45~0.65，对于非饱和土水灰比宜为0.7~0.9(松散碎石土、砂砾宜为0.5~0.6)。桩端注浆终止注浆压力应根据土层性质及注浆点深度确定，对于风化岩、非饱和黏性土及粉土，注浆压力宜为3~10Mpa；对于饱和土层注浆压力宜为1.2~4MPa，软土宜取低值，密实黏性土宜取高值。但厦门特房大厦的后注浆经中研院高所长的现场指导注浆压力为瞬间 3~5 Mpa、稳压1~1.5 Mpa，先快压、后稳压。压力超大不是好事，会出现劈裂穿孔状的管流，导致注浆不均匀；水灰比超大也不是好事，会出现阻流隔膜带，影响浆液渗透。但工艺中很多奥妙——艺术性技术，还需要同行共同学习、交流和提高。
5、施工中遇到无知（未知）的技术标准：
①福建省标《先张法预应力混凝土管桩基础技术规程》DBJ 13—86—2007（2007-8-1实施）：第7.2.3条：“静压桩沉桩宜做试沉桩，应在有代表性的地基位置，先施工1~3根桩。如进入设计标高后压桩力仍较小，对粘性土或残积土待24h后采取与桩的设计极限承载力相等的压桩力进行复压，如果桩身稳定，可按试沉桩的桩长和标高进行施工，否则应适当调整。…”。静压沉桩的过程——即基桩运动下沉过程中，基桩经过的各土层均处于剪切破坏状态，其反力（压桩力）是基桩经过的各土层极限阻力的集合，所以压桩力不足就是桩体范围土层的承载能力不足。在上部荷载的长期永恒的作用下，当地基下卧相关土层能力不足时，“树欲停而风不止”，上部荷载不能暂停24h后再专递荷载给土层！所以可称之为“无知”。因为在一个场地中，基桩施工是不间断的、不同于单桩做试验，土层中的超孔隙水压力一直处在“高位波动”或慢速、非均速的“高位攀升”状态，这样状态下暂停24h后、若压桩力满足要求，那主要是超孔隙水压力和次要的土颗粒挤密作出的贡献，并不是各土层的强度提高作出的全部贡献。感觉省标这一条规定启发于“武侠小说——打不过对手、回家培养徒弟、等对手年迈体衰、叫徒弟打他”，缺乏实践验证（如全部基桩施工完成后7天、10天、15天的试验验证研究）造成的。
②高层建筑中采用中等桩径（250mm< d <800mm）的基桩，尤其预应力管桩，当基承台下卧存在较厚的淤泥等软弱土层、地震时建筑体的左右摇摆，承台下部分桩顶段受剪破坏是肯定的；部分桩顶段受剪破坏后，类似上海楼房倒塌的三大主要原因之一（《某楼房倒塌事故的原因分析》工程质量2010.3；60~64）一样，后果是可怕的；但，是可以避免的，而现行规范和实践都没有引起注意和重视！要在同行里形成共识，还需要同行研究与努力。
三、未来桩基应用需要继续探索或重视的艺术性技术
1、高度超过200m以上超高层（即为超过常规100m高的高层建筑的2倍）基桩的嵌岩深度应综合考虑后确定，不能简单按规范“对于嵌入倾斜的完整和较完整岩的全断面深度不宜小于0.4d且不小于0.5m，倾斜度大于30%的中风化岩，宜根据倾斜度及岩石完整性适当加大嵌岩深度；对于嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于0.2d，且不应小于0.2m”执行。如何勘察布点以达到了解岩层的完整或较完整问题？等等。
2、设计计算模式中的各土层侧阻力及桩端端阻力发挥是同步的，但实际是“不听话”的，上部的土层达到极限状态、下部的土层却还没有达到特征值，如何加以利用？在长桩中如何验证和设计动态控制问题？
3、静水压力、孔隙水压力、超孔隙水压力的变化对于成桩时效的质量影响关系？如粘性土场地降水后（静水压力=0）的13天内孔隙水压力由原状值降为负值，随后3-4天快速上升，并再过13天后上升达到原状值的3倍。成桩速率如何避开？砂类土的三者时效关系如何？等等。
4、管桩的设计安全度问题？不能仅按试验合格作为依据，应结合场地的腐蚀性、建筑物的高度及基础与地下室的埋深、承台下的岩土层等因素综合考虑。