包括：①基因操作的工具：限制性内切酶、DNA连接酶、运载体；②基因操作的基本步骤：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达。
(1)限制性内切酶生物体内有一类酶，它们能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保护细胞原有的遗传信息。由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶(简称限制酶)。限制性内切酶是基因工程中最常用的切割工具。科学家已从原核生物中分离出了许多种限制酶，其中一类可以识别特定的核苷酸序列，只在一定DNA序列上进行切割，而且在切割部位，一条链正向读的碱基顺序，与另一条链反向读的顺序完全一致，它们之间正好能互补配对，这样的切口叫做黏性末端，这类限制酶最常被使用。
(2)运载体在基因工程操作中使用运载体的目的有两个：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制(称为克隆)。现在所用的运载体主要有两类：一类是细菌的质粒，它是一种相对分子质量较小、独立于细菌DNA之外的环状DNA，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个，质粒能通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以独立复制，也可以整合到细菌DNA中，随细菌DNA的复制而复制；另一类载体是噬菌体或某些病毒等。现在人们还在不断地寻找新的运载体，如叶绿体或线粒体DNA等也有可能成为运载体。
作为运载体必须具备三个条件：①在宿主细胞中能保存下来并能大量复制；②有多个限制酶切点，而且每种酶的切点最好只有一个，如大肠杆菌pR322就有多种限制酶的单一识别位点，可适用于多种限制酶切割的DNA插入；③有一定的标记基因，便于筛选，如大肠杆菌的pBR322质粒携带四环素抗性基因，就可以作为筛选的标记基因。
2．基因工程技术的应用
(1)转基因生物通过转基因技术把某种生物的基因或人工合成的基因转移到另一生物体内，从而培育出对人类有利的生物新品种。如我国科学家1989年将人的生长激素基因导入鲤鱼的受精卵中，培育成了转基因鲤鱼；1995年我国科学家将某种细菌的抗虫基因导入棉花，培育出了抗虫棉；1999年我国上海诞生了转基因牛，其牛奶中含有大量人体蛋白，可以治病。
(2)转基因药物自从美国1977年第一次用改造的大肠杆菌生产出有活性的人的生长激素释放抑制素以来，基因工程技术已经成功地应用于生物治疗药物的研制。现已研制成功的基因工程药物有几十种，如已上市的人的生长激素、胰岛素、干扰素、尿激酶原、超氧化物歧化酶等。
(3)基因治疗将外源基因通过基因转移技术，将其插入病人适当的受体细胞中，使外源基因制造的产物能治疗某种疾病。1990年美同国立卫生研究院的一个研究小组对一个四岁的患腺苷脱氨酶(ADA)缺乏症的女孩进行基因治疗。他们将正常ADA基因利用反转录病毒载体导入女孩淋巴细胞内，体外培养后回输入她体内，实验获得圆满成功。这是人类历史上第一个成功的基因治疗临床实验。1991年我国首例基因治疗血友病B获得成功。
(4)人类基因组计划人类基因组计划是通过国际间科学家联合探测人类染色体组所含DNA分子中携带的全部遗传信息，即基因中碱基对序列，搞清它们在染色体上的位置，破译人类全部遗传密码，这为研究人类进化、种族血缘、寿命衰老、疾病诊断和治疗等展现了一个广阔的前景。
(5)基因芯片又叫生物芯片、DNA芯片，是将生物活性物质如DNA、蛋白质等以微阵列的方式有序地排布在同相载体上，在人工限定的条件下进行生化反应，用仪器读取生物信息的器件。
生物芯片作为一种准确、快捷的生物检测手段，在生产和生活中有着广泛的应用，它像计算机芯片一样，将成为21世纪新技术革命的催化剂。它的应用可以体现在生物样品的制备、基因扩增、基因表达分析、药物筛选、环保科学等方面。在生物分类、作物品系鉴定、品种培育、地学研究、考古等方面，生物芯片也同样大有用处。
3．基因工程是把“双刃剑”
【关键词】 基因表达载体 构件 绘制 应用
【中图分类号】G423 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)06(b)-0128-01
1 载体的定义及其分类
载体是指运载外源DNA有效的进入受体细胞内的工具。载体同外源DNA在体外重组成DNA重组分子,在进入受体后形成一个复制子,即形成在细胞内能独自进行自我复制的遗传因子。作为载体必须满足的条件:①有多种限制性内切酶的切点,但每一种酶最好只有一个切点；②外源DNA插入以后载体在受体细胞中自我复制；③有便于选择的标记基因；④具有促进外源DNA表达的调控区。根据载体的用途,将载体分成三类,即克隆载体,主要用于扩增或保存 DNA 片段,是最简单的载体；穿梭载体是指具有多个复制子能在两个以上的不同宿主细胞复制和繁殖的载体；表达载体是指能将目的基因在人工控制下置于生物宿主中大量生产的载体。根据所在生物体的不同,分为原核表达载体和真核表达载体。
2 基因表达载体的构件及其作用
基因表达载体是由目的基因（插入基因）﹢启动子﹢终止子﹢标记基因（抗生素基因）等组成。其系统包括DNA复制及质粒DNA的筛选、目的基因的转录和蛋白质的翻译三个部分。其中,DNA复制及质粒DNA的筛选有DNA复制起点ori、Amp和Tet抗性基因；目的基因的转录包括启动子,抑制物基因和转录终止子,启动子位于目的基因的上游,常用的如Placz等；蛋白质的翻译包括核糖体识别位点SD,翻译起始密码子和终止密码子。启动子（promoter）是一段有特殊结构的DN段,位于基因的首端,作用是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出mRNA,通过翻译最终获得所需要的蛋白质。终止子（terminater）位于基因的尾端,也是一段有特殊结构的DNA短片段,相当于一盏红色信号灯,使转录停止下来。抗生素基因作为其标记基因,是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
3 基因表达载体的构建
基因表达载体的构建（即目的基因与运载体结合）是实施基因工程的第二步,也是基因工程的核心。将目的基因与运载体结合的过程,实际上是不同来源的DNA重新组合的过程。如果以质粒作为运载体,首先要用一定的限制酶切割质粒,使质粒出现一个缺口,露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因,使其产生相同的黏性末端（部分限制性内切酶可切割出平末端,拥有相同效果）。将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处,首先碱基互补配对结合,两个黏性末端吻合在一起,碱基之间形成氢键,再加入适量DNA连接酶,催化两条DNA链之间形成磷酸二酯键,从而将相邻的脱氧核糖核酸连接起来,形成一个重组DNA分子。如人的胰岛素基因就是通过这种方法与大肠杆菌中的质粒DNA分子结合,形成重组DNA分子（也叫重组质粒）。
4 如何利用分子生物学软件绘制基因表达载体图
无论是制作幻灯片,还是发表文章,常常需要质粒图。基因表达载体质粒图谱的绘制软件很多,这里用DNAMAN软件对基因表达载体质粒作图过程进行说明。DNAMAN 是一种常用的核酸序列分析软件,其功能强大,使用方便,已成为一种普遍使用的DNA 序列分析工具。它所提供强大的绘质粒图功能,能满足需要。绘制方法如下。
打开DNAMAN软件,点击Draw a new map进入质粒绘图,双击图形区创建图谱,在General状态下选择线条粗细和直径,双击质粒图修改字体和字号,添加元素（Add element）进行色彩和元素类型的选择即可。
5 基因表达载体的运用
基因表达载体构建成功后,将目的基因导入受体细胞,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法等；入动物细胞的方法有显微注射技术,此方法的受体细胞多是受精卵。重组细胞导入受体细胞后,筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。最后是目的基因的检测和表达,用DNA分子杂交技术检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因。用标记的目的基因作探针与mRNA杂交检测目的基因是否转录出了mRNA。最后检测目的基因是否翻译成蛋白质。有时还需进行个体生物学水平的鉴定。
参考文献
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关键词: 岩土工程 复合地基地基处理技术
一、复合地基的定义及分类
当天然地基不能满足建(构)筑物对地基的要求时,需要进行地基处理,形成人工地基,以保证建(构)筑物的安全与正常使用。随着建筑的造型复杂化，建筑物荷载日益增大和不均匀，对变形的要求也越来越高，即使一些良好的地基，也可能在特定的条件下需要进行处理。经过地基处理形成的人工地基大致上可分为三类:均质地基、多层地基和复合地基。复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强,或被置换,或在天然地基中设置加筋材料,是由基体(天然地基土体或被改良的天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。在荷载作用下,基体和增强体共同承担荷载的作用。
目前在我国应用的复合地基类型主要有:由多种施工方法形成的各类砂石桩复合地基,水泥土桩复合地基,水泥粉煤灰碎石桩复合地基(即CFG桩复合地基)，土桩、灰土桩、石灰桩复合地基,钢筋混凝土桩复合地基,薄壁筒桩复合地基和加筋土地基等。复合地基技术的推广应用产生了良好的社会效益和经济效益。
二、地基处理技术及分类
地基处理技术分类方法很多,按照加固地基的机理,常将地基处理技术分为六类:置换,排水固结,振密、挤密,灌入固化物,加筋和冷、热处理。可以将采用各类地基处理方法处理形成的人工地基分为两类:一类是天然地基土体的物理力学性质得到普遍的改良,类似于均质地基。这类人工地基的承载力和沉降计算方法基本上与原天然地基或浅基础相同,不同的是地基土层的物理力学指标得到改善。另一类是在地基处理过程中部分土体得到增强,或被置换,或在天然地基中设置加筋材料,形成复合地基。例如:采用振冲置换法,强夯置换法,砂石桩置换法,石灰桩法,深层搅拌法,高压喷射注浆法,振冲密实法,挤密砂石桩法,土桩、灰土桩法,夯实水泥土桩法,孔内夯扩桩法,树根桩法,低强度桩复合地基法,钢筋混凝土桩复合地基法等,均可形成复合地基。
通过地基处理形成复合地基在人工地基中占有很大的比例,而且呈发展趋势。浅基础的设计计算理论比较成熟,而复合地基设计计算理论正在发展之中。从上述分析可以看到重视复合地基理论研究的必要性和重要性。同时也应该看到,复合地基理论和实践的发展将进一步促进地基处理水平的提高。复合地基技术在地基处理技术中有着非常重要的地位。
三、复合地基与浅基础和桩基础
当天然地基能够满足强度和变形要求时,通常采用浅基础;当天然地基不能满足承载力和变形要求时,需要对天然地基进行处理形成人工地基以满足建筑物对地基的要求。桩基础是软弱地基最常用的一种人工地基形式。广义地讲,桩基技术也是一种地基处理技术,而且是一种最常用的地基处理技术。考虑桩基技术比较成熟,而且已形成一套比较全面、系统的理论,通常将桩基技术与地基处理技术并列,在讨论地基处理技术时一般不包括桩基技术。
采用的地基处理方法不同,天然地基经过地基处理后形成的人工地基性态也不同。经过地基处理形成的人工地基多数可归属为两类:一类是在荷载作用范围下的天然地基土体的力学性质得到普遍的改良,如通过预压法、强夯法,以及换填法等形成的土质改良地基。这类人工地基承载力与沉降计算基本上与浅基础相同,因此可将其划归浅基础。另一类是在地基处理过程中部分土体得到增强,或被置换,或在天然地基中设置加筋材料,形成复合地基。例如水泥土复合地基、碎石桩复合地基、低强度混凝土桩复合地基等。根据上述分析,浅基础(Shallow Foundation)、复合地基(Composite Foundation)和桩基础(PiFoundation)已成为工程建设中常用的三种地基基础型式。
在浅基础中,上部结构荷载是通过基础板直接传递给地基土体的。按照经典桩基理论,在端承桩桩基础中,上部结构荷载通过基础板传递给桩体,再依靠桩的端承力直接传递给桩端持力层。不仅基础板下地基土不传递荷载,而且桩侧土也基本上不传递荷载。在摩擦桩桩基础中,上部结构荷载通过基础板传递给桩体,再通过桩侧摩阻力和桩端端承力传递给地基土体,而以桩侧摩阻力为主。经典桩基理论不考虑基础板下地基土直接对荷载的传递作用。虽然客观上大多数情况下摩擦桩桩间土是直接参与共同承担荷载的,但在计算中是不予以考虑的。在复合地基中,上部结构荷载通过基础板直接同时将荷载传递给桩体和基础板下地基土体。对散体材料桩,由桩体承担的荷载通过桩体鼓胀传递给桩侧土体和通过桩体传递给深层土体。对粘结材料桩由桩体承担的荷载则通过桩侧摩阻力和桩端端承力传递给地基土体。
由上面分析可以看出,浅基础、桩基础和复合地基的分类主要是考虑了荷载传递路线。荷载传递路线也是上述三种地基基础型式的基本特征。简而言之,对浅基础,荷载直接传递给地基土体;对桩基础,荷载通过桩体传递给地基土体;对复合地基,荷载一部分通过桩体传递给地基土体,一部分直接传递给地基土体。可以认为复合地基是介于浅基础和桩基础之间的基础形式。摩擦桩基础中考虑桩间土直接承担荷载的作用,也可属于复合地基。或者说考虑桩同作用也可将其归属于复合地基。
四、复合地基与双层地基
有的学者将复合地基视为双层地基,将双层地基有关计算方法应用到复合地基计算中。事实上,复合地基与双层地基在荷载作用下的性状有较大区别,在复合地基计算中直接应用双层地基计算方法是不妥当的,有时是偏不安全的,下面作简要分析。
图1 (a)、(b)分别为复合地基和双层地基的示意图。设复合地基加固区复合模量为E1,其他区域土体模量为E2显然E1> E2。设双层地基上层土体模量为E1,下层上体模量为E2。双层地基上层土厚度与复合地基加固区深度相同,记为H。以条形基础为例,地基上荷载作用面宽度均为B而且荷载密度相同。现分析在荷载作用中心线下复合地基加固区下卧层中A点(见图1 (a))和双层地基中对应的B点(见图1 (b))竖向应力情况。不难看出复合地基A点竖向应力σA比双层地基中B点竖向应力σB大。如果增大E1/E2值,则σA值增大,而σB值减小。理论上当E1/E2趋向∞时,双层地基中B点竖向应力σB趋向零,而复合地基A点竖向应力σA是不断增大的。由上述分析可以看出复合地基与双层地基在荷载作用下地基性状的差别是很大的。
当层法可用来计算荷载作用下双层地基中的附加应力,而将复合地基视为双层地基采用当层法计算复合地基中的附加应力可能带来很大误差。计算结果是偏不安全的,当层法不适用于复合地基中附加应力计算。
(a)复合地基; (b)双层地基
图1复合地基与双层地基
根据前面分析,在荷载作用下双层地基与复合地基中附加应力场分布及变化规律有着较大的差别,将复合地基认为双层地基,低估了深层土层中的附加应力值,在工程上是偏不安全的。
五、复合地基与复合桩基
在深厚软粘土地基上按桩基理论设计摩擦桩基础时,为了节省投资,管自立(1989年)采用稀疏布置的摩擦桩基(桩距一般在5~6倍桩径以上),并称为疏桩基础。疏桩基础比按桩基理论设计的常规摩擦桩基础沉降量大,但考虑了桩间土对承载力的直接贡献,以较大的沉降换取工程投资的节约。事实上桩基础的功能主要有两方面:一方面可以提高承载力,另一方面可以减小沉降。以前人们往往侧重利用采用桩基解决地基承载力不足的问题,不重视采用桩基可以减小地基沉降的功能。将用于以减小沉降量为目的摩擦桩基础称为减沉桩基。减沉桩基设计中考虑了桩同作用。在疏桩基础和减沉两类桩基础中,均考虑了桩和同承担荷载。事实上,筏板基础下的摩擦桩基,桩间土一般直接承担一部分荷载,在经典桩基理论中只不过是主观上不考虑而已。以前主观上不予考虑的原因可能认为桩间土承担荷载比例小,不值得考虑,也可能是主动将其作为一种安全储备。还有一种可能是考虑到计算较困难,不确定因素较多而不予考虑,因此在工程上是偏安全的。近年来发展起来的桩同作用分析,主要也是考虑桩间土直接承担荷载。疏桩基础、减沉桩基和考虑桩同作用的思路中都是主动考虑摩擦桩基础中客观存在的桩间土直接承担荷载的性状。考虑桩同直接承担荷载的桩基称为复合桩基。可以说复合桩基实质上是主动考虑桩间土直接承担荷载的摩擦桩基,而在经典桩基理论中,摩擦桩基中是不考虑桩间土直接承担荷载的。
复合地基的本质就是考虑桩间土和桩体共同直接承担荷载,由上面分析可知复合桩基的本质也是考虑桩同直接承担荷载。因此可以将复合桩基归为刚性桩复合地基范畴。复合桩基是一类刚性桩复合地基，刚性摩擦桩考虑桩同作用,可采用复合地基理论计算。目前,在学术界和工程界对复合桩基是属于复合地基还是属于桩基础是有争议的,笔者认为复合桩基属于桩基还是属于复合地基并不十分重要,重要的是弄清复合桩基的本质,复合桩基的承载力和变形特性,复合桩基的形成条件,复合桩基理论与传统桩基理论的区别。
事实上也可以将复合桩基视为复合地基一种,或者说将其归属复合地基,有助于对复合桩基荷载传递规律的认识,也有益于复合桩基理论的发展。
六、复合地基技术发展前景
复合地基与浅基础和桩基础已成为土木工程建设中常用的三种基础形式。采用复合地基可以较充分利用天然地基和增强体两者的潜能,具有较好的经济性。采用复合地基可以通过调整增强体的刚度、长度和复合地基置换率等设计参数以满足地基承载力和控制沉降量的要求,具有较大的灵活性。因此复合地基具有一定的优势。展望复合地基的发展,笔者认为,在复合地基计算理论、复合地基形式、复合地基施工工艺、复合地基质量检测等方面都具有较大的发展空间。复合地基的发展需要更多的工程实践积累,需要工程实录的研究,需要理论上的探索,需要设计、施工、科研和业主单位共同努力。
要发展各种形式的复合地基承载力和沉降计算理论,需要加强对各种形式的复合地基荷载传递机理的研究,进一步了解基础刚度,桩土相对刚度,复合地基置换率,复合地基加固区深度、荷载水平等对复合地基应力场和位移场的影响,提高各类复合地基应力场和位移场的计算精度。复合地基承载力和沉降计算水平的提高还有赖于工程实录的增加,经验的总结。在发展复合地基计算理论中,特别要重视沉降计算理论的发展,特别要提高桩体复合地基沉降计算精度。强调提高沉降计算精度,主要考虑下述两点:其一,不少工程采用复合地基主要是为了控制沉降;其二,前些年采用复合地基不当造成的工程事故主要是没有能够有效控制沉降。因此,只有强调提高各类复合地基沉降计算水平,才能较好地发展复合地基计算理论,有利于复合地基技术的推广。
与桩土复合地基相比较,加筋土地基目前较多应用于提高地基稳定性。加筋土地基沉降工程实录比桩土复合地基沉降工程实录要少,加筋土地基沉降计算更加复杂。当加筋土地基应用于深厚软弱地基时,加筋土地基加固区软弱下卧层的厚度对加筋土地基的长期沉降影响是值得研究的课题。
近几年发展较快的是各类低强度桩复合地基在工程中应用。各类低强度桩复合地基的基本思路是让由桩身材料强度决定的桩承载力和由桩侧摩阻力提供的桩承载力两者靠近,以达到充分利用材料本身承载潜能的目的,或者说是应用等强度设计的概念。低强度混凝土桩施工方便,发展更快。对低强度桩复合地基在工程中应用的快速发展建议予以重视。
随着多种复合地基形式的出现,复合地基施工工艺也得到了很大发展。近年来多种形式的孔内夯扩桩的出现就是证明。渣土桩技术、夯实水泥土桩技术、冲锤成孔碎石桩技术、强夯置换碎石墩技术等发展很快。低强度桩施工工艺也在不断发展,另外,增强体材料在充分利用地方材料,消除环境影响方面也有很大发展。
随着多种复合地基技术的应用,复合地基质量检测近年来也得到发展。但相比较复合地基质量检测方面存在的问题和困难多一些,需要继续努力。作为复合地基整体质量检测,不仅是桩体质量检测,还应包括桩间土的测试,以及桩土复合体的性能测试。
七、结束语
关键词：建筑外墙保温；塑料锚栓；现场检测
一、塑料锚栓承载力现场检测的必要性
GB50411-2007《建筑节能工程施工质量验收规范》的强制性条文中明确规定“当墙体节能工程的保温层采用预埋或后置锚固件固定时，锚固件数量、位置、锚固深度和拉拔力应符合设计要求。后置锚固件应进行锚固力现场拉拔试验”，其中后置锚固件包括了保温板材保温系统中运用的塑料锚栓，因此塑料锚栓承载力现场拉拔试验作为国家规范中强制性条款，为工程质量检测的必检项目，必须严格执行。
二、相关现行标准中的规定
1、JG149―2003中的相关规定
该标准适用于工业与民用建筑中膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统。单个锚栓抗拉承载力标准值应≥0.30kN。试验方法：准备C25混凝土试块，尺寸根据锚栓规格确定。锚栓边距间距均不小于100mm，锚栓试样10件。在C25混凝土上安装锚栓，加好夹具，安装拉拔仪，拉拔仪支脚中心轴线与锚栓中心轴线间距不小于有效锚固深度的2倍；均匀稳定加荷，且荷载方向垂直于混凝土试块表面，加载至出现锚栓破坏，记录破坏荷载值、破坏状态。根据试验数据按式（1）计算锚栓抗拉承载力标准值F5%。
F5%=F平均・（1-ks・υ） （1）
式中：F5%―――单个锚栓抗拉承载力标准值，kN；
F平均―――抗拉承载力平均值，kN；
ks―――系数，n=10（试件数）时，ks=2.568；
υ―――变异系数（试验数据的标准偏差与算术平均值的绝对值之比）。
锚栓在其它种类的基层墙体中的抗拉承载力应通过现场试验确定。
2、JG/T366―2012中的相关规定
该标准适用于固定在混凝土、砌体基层墙体上，以粘贴为主、机械锚固为辅的外墙保温系统中附加锚固所用的锚栓。锚栓可用于下列类别的基层墙体：普通混凝土基层墙体（A类）；实心砌体基层墙体（B类），包括烧结普通砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体以及轻骨料混凝土墙体；多孔砖砌体基层墙体（C类），包括烧结多孔砖、蒸压灰砂多孔砖砌体墙体；空心砌块基层墙体（D类），包括普通混凝土小型空心砌块、轻集料混凝土小型空心砌块墙体；蒸压加气混凝土基层墙体（E类）。标准试验条件下，锚栓的抗拉承载力标准值应符合以下要求：A类基层墙体≥0.60kN；B类基层墙体≥0.50kN；C类基层墙体≥0.40kN；D类、E类基层墙体≥0.30kN。
在基层墙体试块上按生产商提供的安装方法进行安装，试件数量10个。试验过程与JG149―2003中的规定一致。当实际工程中的基层墙体在材料类型、强度等级等方面与上述规定的试验用基层墙体试块不同或者无法明确判定时，应通过在工程实际使用的墙体材料上进行拉拔试验，确定锚栓的抗拉承载力标准值，方法如下：
在实际工程现场的基层墙体上，应进行不少于15次拉拔试验来确定锚栓的实际抗拉承载力标准值。也可在试验室中同样材料的基层墙体试块上进行。试验时，锚栓的安装（入钻孔的准备、使用的钻机、钻头）和分布（如锚栓的边距、间距等），应与实际工程的使用情况相同。钻孔宜采用新钻头。采用连续平稳加载的拉拔仪，荷载应垂直于基层墙体表面。反作用力应在距锚栓不少于150mm处传递给基层墙体。连续平稳加载，约1min后达到破坏荷载N1并记录。锚栓现场测试抗拉承载力标准值NRK1应按式（2）计算：
NRK1=0.6N1 （2）
式中：N1―――破坏荷载中5个最小测量值的平均值，kN；
NRK1―――超过1.5kN的值按1.5kN取值。
三、塑料锚栓承载力现场检测实际操作过程中存在的缺陷和不足
由于建筑外墙保温常用的标准/规范中没有像JGJ110-2008《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》中规定的那么详细，因此在缺少指导性文件内容的情况下就会出现各种各样的问题，最常见的问题有：①各家检测机构所用的检测夹具五花八门，常用的U型夹具对检测的影响十分明显，往往导致检测结果值低于实际值。②现场检测数量的不同，各检测机构对现有的涉及到塑料锚栓承载力检测的理解程度和角度不同，有的采用现场取3个检测点，有取5个的，也有按照366上取15个。虽然GB/T50411-2007和DGJ32/J19-2007中都提到“检测数量：每个检验批抽查不少于3处”，但如何理解这句话存在疑问，笔者认为这“3处”是理解成3个轴线或部位，可这3个轴线或部位上的锚栓不止一个，到底测几个找不到依据。③检测结果的取舍，是取平均值或是取单个力值还是取最小值，也无从考证。④GB/T50411-2007和DGJ32/J19-2007中都有“符合设计要求”的字眼，可是纵观这几年所接触到的工程设计书完全看不到相关内容。五是通过目前的检测结果无法正确、合理地评定该工程塑料锚栓现场拉拔是否合格，致使到了验收环节无法判定。
三、外墙保温塑料锚栓承载力现场检测的建议
1、修编相关标准
建议有关部门修订、编写相关标准时加入适用于外墙外保温系统用后置锚固件锚固力现场检测的相关内容，使该项检测能够有据可依，有章可循。同时也能对检测结果进行正确的判定，从而对工程质量有更直观的了解。
2、扩大适用范围
标准适用范围应涵盖所有现有建筑基层墙体类型。可以借鉴JG/T366―2012中对于基层墙体类型的分类，同时增加近年来出现的新型墙体材料。
3、锚固抗拉承载力标准值及破坏状态的确定
结合实际给出不同类型锚栓在各种基层墙体上的锚固抗拉承载力标准值及破坏状态的描述。由于锚栓结构、规格与所使用处的基层墙体类型都与锚固抗拔承载力标准值有很大关系，所以技术指标应当尽可能的详细。
4、试验方法的确定
给出明确的外墙外保温系统后置锚固件锚固力现场检测的试验方法。建议进行非破损检验并采用连续加载方式，以均匀速率在2～3min内加载至设定的检验荷载。检验荷载可根据相应的锚固抗拉承载力标准值来确定。
结束语
外墙外保温塑料锚栓承载力现场检测与实验室检测塑料锚栓抗拉承载力标准值，两个项目本质上有较明显的差距，不能一味用同一标准来判定质量优劣。虽然是对于同一种塑料锚栓进行检测，但现场受施工条件、施工进度、施工强度的影响，不可能完全与实验室检测环境相吻合，因此为了确保塑料锚栓现场的施工质量，进而使整个建筑节能工程的质量得到保障，笔者呼吁相关部门尽快出台塑料锚栓承载力现场检测方法的标准，做到有法可循、有标可依。
参考文献
关键词：Java类装载器；OSGi；类资源冲突；冲突消解方法
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）15-0074-04
随着计算机软件与互联网技术的快速发展，软件计算泛型大致经历了从面向对象、面向构件到面向服务计算（SOC）泛型的转变。SOC是一种以服务为基本元素，进行软件应用和解决方案设计、实现的软件计算范型，反映了自治、异构的互联网环境中软件的构件化趋势[1]。近年来，得到广泛关注的云计算技术也是以服务为核心的一种新的应用与商业模式[2]。
OSGi是具有开放、通用软件架构的服务平台规范，为服务提供者、开发者等提供一种协作完成服务开发、部署与管理的模式[3]，是SOC泛型的一种重要实现手段[4]。OSGi支持基于可复用服务插件的可插拔软件系统的构建，能以插件为粒度实现软件行为的动态改变，通过插件间隔离保障系统运行时的稳定性与可靠性。目前，OSGi已得到众多企业、厂商、开源组织的支持，如Apache、Eclipse、Spring等，并已成为事实上的Java模块化公认、通用标准[5]。目前，OSGi技术已在智能家庭网络[6]，嵌入式软件[7，8]，传感器网络[9]等领域得到关注与初步应用。
OSGi的类装载机制，提供了灵活、安全、独立的类装载能力，但常常导致潜在的类资源的装载冲突问题，进而提高Bundle开发、第三方Bundle集成的复杂性，增加系统实施的成本，甚至限制OSGi技术在大型、专业软件公司之外的普适性推广与应用能力。因此，理解和掌握OSGi服务平台技术体系下类资源冲突机理，并采用适合的消解方法，已成为该领域基础理论研究与发展，及工程实施与应用推广所面临的重要基础性问题之一。
1 相关技术
OSGi服务平台中Bundle相关的类资源装载，依赖于Java平台的虚拟机的实现（如无特殊说明，下文提及虚拟机均指代Java虚拟机）。
虚拟机的主要任务是装载Class文件，生产字节码，并将字节码交由运行时引擎执行[10]。类装载器是虚拟机一个重要的组件，负责完成从应用程序和Java API中装载Class文件，Java API实际上是Java平台提供的系统类资源。同一个虚拟机中可以存在多个类装载器的实例，形成灵活的虚拟机运行时类装载器体系，如图1所示：
不同类型的类装载器实例，构成了一个运行时类装载的体系，形成类装载器的父/子层次关系。当虚拟机需装载某一Class文件时，会从应用类装载器（如存在）开始，逐层给系统类装载器、扩展类装载器和启动类装载器。子装载器会为其父装载器提供一个类装载机会，以便装载任何给定的类，并且只有父装载器失败时，其子装载器才会进行类的装载[11]。上述类装载器在装载类时，实际上是搜索不同的Class文件的存放路径。例如：扩展类装载器搜索Java平台的ext目录，而应用类装载器搜索自定义的类存放路径，可以是本地文件系统，也可以是网络文件目录。
理解装载器体系的关系，以及不同类型装载器的Class文件搜索方式，是理解OSGi技术体系下类资源冲突的基础，本文将在第2节对这种冲突的成因和机理进行分析。
2 冲突机理分析
虚拟机层次化、可扩展的装载体系，能控制不同来源的Class文件中装载类资源之间的相互影响，这种特性是OSGi通过类装载机制实现不同Bundle间运行时隔离的技术基础。正因为如此，OSGi规范的实现（Felix、Equinox）绑定为Java平台，而非诸如.NET、C++等语言平台。
Bundle是OSGi实现Java模块化的最基本单元，Bundle的类资源可以从多种途径获得，包括：Java平台的系统类资源，通过import、require和fragment方式来自其他Bundle的类资源，以及Bundle本地私有的类资源[3]。每个Bundle均拥有一独立的类装载器负责本地类资源的装载，并共享Java虚拟机、OSGi容器提供的全局性类装载器。为了保证模块的隔离性，Bundle间通过导出和导入包的方式，隐藏内部实现细节，并通过服务接口调用其他Bundle提供的服务。这种机制下，Bundle间的接口调用是一种典型的客户/服务器关系。基于Java平台的Bundle间类资源的典型关系如图2所示：
Bundle A可使用本地类资源，也可通过导入关系，使用Bundle B的本地类资源；可通过系统Bundle获得Java平台提供的类资源。OSGi定义了一套满足模块化隔离性的类装载机制，因篇幅所限本文不再详述，可参加文献[3]。本文以Apache Felix OSGi实现为例，根据图2分析OSGi技术体系下类资源的装载过程，如图3所示。
Bundle A定义和其本地路径的类由Bundle A的私有类装载器负责装载；以Java.*开头的包中的类由Felix框架的启动类装载器装载（与虚拟机的启动根装载器不同）；由Bundle B导出，Bundle A导入的类，则由Bundle B的类装载器负责装载；其他诸如虚拟机的扩展和系统路径下的类，则通过Felix给虚拟机的类装载器，按图1所示虚拟机装载器机制装载。
上述基于虚拟机的类装载体系中，不同的类或相同的类均可能被不同类型的类装载器装载，或者不同应用类装载实例装载。通过类装载器，构建了Java平台运行时的多个命名空间，这种命名空间由类装载器、类的包名和类的名称进行唯一标识。因此，来自不同搜索路径下具有相同包名和类名的类，由于其命名空间的不同，将被虚拟机以不同的类定义对待。这种情况下，Bundle间传递不同命名空间中的同名类，就会出现类资源冲突问题。此外，OSGi对Bundle及其内部Java包的版本信息进行严格限定，允许Bundle的不同版本同时存在于虚拟机运行时环境，这也可能引发类资源冲突，将在第3节消解方法中说明版本原因造成的冲突问题及消解方法。
3 消解方法
OSGi技术体系下的类资源冲突问题，为采用OSGi服务平台进行工程实施与应用带来了大量的潜在风险与问题。运行时类资源冲突问题的引入原因多种多样，本文以图4（a）和（b）所示Bundle间关系为例，分析运行时类资源冲突问题引入的典型场景。
图4（a）中，Bundle A调用Bundle B提供的Invoke服务方法，该服务需传入类型为Class C的参数实例，Bundle A和Bundle B均将Class C作为本地类资源使用。虚拟机运行时类资源装载时，Bundle A和Bundle B使用各自的私有类装载器装载Class C。由Bundle A创建并传递给Invoke服务方法的Class C实例，与Bundle B初始化Invoke服务时的Class C的类定义，隶属于不同类装载器命名空间。在Invoke服务方法调用时，将会出现运行时类资源装载冲突问题。
图4（b）中，Bundle A在本地有subClass和Class para两个类资源，且前者依赖于后者。subClass是Bundle B本地的parentClass的子类，Bundle A通过导入关系，引用parentClass。Bundle B的parentClass类依赖于Class para类，但Bundle B本地没有该类资源，而是通过导入Bundle C的本地类资源，获得Class para类的引用。当Bundle A装载subClass时会委托Bundle B加载其父类parentClass，而subClass和parentClass所依赖的Class para类资源，分别由Bundle A和Bundle C的私有类装载器进行装载。此时，虚拟机在运行时进行subClass类的连接过程中，会产生类资源装载冲突问题。
根据对上述典型场景及第二节冲突机理分析结果可知，导致OSGi技术体系下类资源冲突的根本原因是，不同Bundle间类由于参数传递、运行时链接等情况下，相同类资源被不同类装载器多次装载。可推导出消除这种冲突的基本原则是，限定Bundle间由某一确定的类装载器从确定的搜索路径下装载“共享”类资源，可以是虚拟机提供的类装载器、OSGi提供的启动类装载器或某Bundle私有的类装载器。为了满足该冲突消解原则，总体而言可以有以下三种消解方法：
1） 对OSGi实现进行修订，已得到OSGi系统平台的支持。可适应性修改OSGi实现的类装载过程，当出现冲突时，由平台自身选择某确定的类装载器进行装载。这种修订必将破坏OSGi的规范性和通用性，无法保证对所有潜在类装载冲突消解的覆盖性，并且实现的复杂性和成本过高。
2） 将共享类资源统一归并到Java平台，即将其驻存在虚拟机自身可搜索到的默认路径，例如Windows操作系统下CLASSPATH配置的系统路径或者jre/lib/ext的扩展路径。需注意的是，一旦共享类资源放入扩展路径，如类需调用系统类或扩展类，扩展类装载器将无法装载。然而，虚拟机是相对底层的系统软件，这种方式某种程度上破坏了Java平台自身的通用性。
3） 设计时引入独立的第三方共享Bundle（可以是普通Bundle、Fragment Bundle、或Extension Bundle，相关细节可参考文献[3]），将需共享的类资源统一装配到共享Bundle，并导出需共享的类资源，依赖于共享类资源的Bundle均通过共享Bundle导入。采取基于Bundle装箱单（即MANIFEST.MF文件）[3]的静态冲突检测，及运行时动态冲突检测与报警机制，规避设计时和运行时潜在的类资源冲突问题。该方法，不依赖虚拟机或OSGi平台的实现，完全取决于设计时对Bundle间关系的规划；对虚拟机或OSGi平台的实现不造成破坏，具有较好的灵活性，无论是自研还是集成第三方提供的Bundle，均适用于此方法。
3.1 类资源冲突消解架构
通过对以上3种可能的类资源冲突消解方法的分析，且考虑到实现复杂性、成本及Bundle版本等方面的因素，本文建议采用方法3）。根据方法3），具体的类资源装载冲突消解方式如图5所示：
第三方共享Bundle的引入，实际上是将多个Bundle共享类资源，委托给共享Bundle进行管理和装载，将共享类资源存放在共享Bundle的本地路径，由其私有类装载器负责装载共享类资源。这种方式，共享类资源的运行时装载，将明确由共享Bundle私有类装载器从其本地路径进行装载，从而避免多装载器重复装载时出现的类资源冲突问题。
3.2 静态资源冲突检测
静态冲突检测工具依赖于装箱单文件，在设计时分析Bundle间的依赖关系，并对潜在的类资源版本引用冲突进行检查。装箱单是OSGi服务平台的重要特征，可记录Bundle基本配置信息及类资源引用信息，其具体功能可参见文献[3]。
通过分析各个Bundle的装箱单中的Import-Package，Require-Package，Fragment-Host、Bundle-ClassPath等配置信息，静态冲突检测工具可以在设计时分析Bundle间静态引用关系；进一步地，根据OSGi装载体系与过程，构建各个Bundle间类装载器关系，形成类装载器网络结构图。在此基础上，可同时分析引用关系中版本信息可能引发的潜在类资源冲突问题。以图5为例，Bundle A和B分别从Shared Bundle导入版本为1.0和1.1的Class para类资源，此时如果Bundle A和B存在依赖关系，则静态冲突检测工具会对其进行预警反馈，以对软件系统设计优化进行指导，并消除潜在类资源冲突。
3.3 动态资源冲突检测
OSGi服务平台的核心优势之一是模块化的“即插即用”，保障软件系统运行时的行为动态演化能力。当在运行时动态添加、替换Bundle时，需要一种运行时类资源冲突检测的手段，为此，本文提供一种如图5所示的动态冲突检测方法。
该方法依赖于OSGiSystem Bundle提供的基于系统事件器的系统事件订阅/机制。System Bundle启动时会主导其他Bundle的安装及其类资源装载的过程（如Felix System Bundle的初始化与启动方法），并维护其运行时生命周期状态，例如：Bundle的安装、解析、启动、卸载等。当某Bundle状态发生改变时，会通过系统事件器对外相应的系统事件。
基于这种事件机制，本文实现一个用于监听系统事件的动态冲突检测Bundle，简称DCBundle，用于完成OSGi服务平台运行时出现添加或替换Bundle情况下的类资源冲突的检测。DCBundle的主要工作过程如下：
1） 在被System Bundle启动时将自身注册到系统事件器，成为系统事件的监听者，并将自身设定为非工作状态；
2） 整个OSGi平台启动完成后，接收一个外部命令，将自身设定为工作状态；
3） 监听、捕获系统事件器的Bundle安装事件，将新安装的Bundle信息记录在检测队列；
4） 监听、捕获系统事件器的Bundle解析事件，获取其Revision和BundleWiring对象（可认为是Bundle装箱单文件的运行时内存结构），并进行运行时类资源冲突检测；
5） 如存在类资源冲突，则通知动态冲突监视工具，否则将新安装的Bundle从检测队列中移除，并继续监听系统事件。
4应用与分析
本文在Eclipse3.6集成开发环境，开发实现了基于Felix和Equinox两套OSGi服务平台的静态冲突检测工具、动态冲突检测Bundle及动态冲突监视工具，并将其应用于北京卫星信息工程研究所自主研发的××云计算软件平台（以下简称云平台）的类资源冲突检测。该平台的软件架构如图6所示。
IaaS和PaaS层共提供了7类基础软件服务，这些软件服务均采用OSGi标准，以Bundle为基本模块实现。其中，某些服务基于开源项目Hadoop1.0版本，进行完善和适应性修改。自研部分也应用某些第三方Java包或Bundle实现，例如SL4J、Spring DM等。
目前，整个平台的基础服务涉及1200多个Bundle的调试与集成。Bundle间存在类资源依赖关系、本地类资源冲突与版本一致性等较为复杂的关系。由于动态冲突检测时涉及的Bundle数目一般较少，本文重点对静态冲突检测进行测试，在Intel Core TM处理器E7500，双核2.93GHz，内存1.96GB的台式机上进行实验。本文对每个实验重复10次，得到其平均静态冲突检测时间。结果如表1所示：
表1中，随Bundle规模的增大，检测时间也会增多，但所用时间并非线性增加。除Bundle规模外，Bundle间的依赖关系、对Java 平台提供的类资源的依赖程度等，也是影响静态冲突检测时间的因素。在此，本文并未对其他因素的影响进行分类和试验分析，将在后续工作中进行深入研究与分析。
从实验结果看，本文提供的静态冲突检测工具，与SourceCounter、Findbugs、CheckStyle等用于代码量统计及静态分析工具的时间效率相当，可做为项目与工程实施中的应用工具使用。
5总结
OSGi特有的层次化类装载器体系，及私有类装载机制的实现，是其重要的基础性核心技术之一。这种内核机制所引发的潜在类资源装载冲突问题，限制了其在大型、专业软件公司之外的普适性推广与应用能力。本文从Java平台类装载体系出发，分析引发OSGi技术体系下类资源装载冲突的原因与机理，并给出实现冲突消解的基本原则。在此基础上，分析了三种可能的冲突消解方法，对基于第三方共享Bundle、及静态和动态资源冲突检测的冲突消解方法进行详细的说明，并给出该方法在实际工程应用效果。
当前，OSGi技术已引起了学术界、工业界的高度重视，类资源装载冲突问题及其解决方法，是该领域的重要基础应用问题之一。希望通过本文对类装载冲突问题的成因与技术原理的分析，及冲突消解方法的探讨，能为该领域基础理论研究与工程化应用提供有用的支撑，并引起国内对OSGi内核基础技术的更广泛关注与深入研究。
参考文献：
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关键词：大直径 挖孔桩 桥梁基础 应用
一、前言
大直径人工挖孔扩底桩已在建筑工程基础中得到较为广泛的应用。实践证明，此类桩基从技术经济分析中看确有一定的优势，如工程造价合理，施工速度较快，施工机械简单等。但是，在城市桥梁基础工程中该类桩基却采用较少，主要是因为桥梁基础所处的特殊地质。水文条件。如：桥梁基础在具有承压水的砂层地质条件下，是否可以采用该类桩基？本文结合工程实例，对在具有承压水井夹砂层的水文、地质条件下，如何进行大直径人工挖孔桩的设计与施工等有关问题进行一些分析探讨。
二、大直径扩底桩的承载机理
一般情况下，大直径扩底桩的承载力由桩周上的摩阻力与端承力两部分组成。即：
大直径扩底桩基础，一般深度超过5m属深基础范畴。其承载机理与破坏机理不同一般浅基础或长颈基础，也不同于一般桩基础的受力状况。通过模型试验及原位测试可以看出：①浅基础达到破坏时近处土体下沉，远处主体隆起，表现为土体剪切破坏（图1）；②高杯口基础基底与扩底基础有些相近之处，有较大的端承面积（图2）。以基底上的压密度为主，由于埋置较深，施工时需要大量开挖，基础施工完成后再回填土。从而破坏了长颈桩与土体间的摩擦力，填土后基础两侧有较大的超荷载，上体后期固结可能导致桩体与填土之间的负摩阻力。其总承载力低于扩底基础；③桩基础的破坏模式则属于深层剪切或刺入破坏。由于一般桩长较长，在深层上发生的破坏反映在桩顶是较大的下沉，桩周土体一般出现隆起（图3）；④大直径扩底的承载机理则表现为竖向变形为主，伴随有侧向挤压，无向上隆起，当荷载较小时桩底土被压密，当荷载加大时，扩大头底端外侧有伞形拉裂缝，存在一拉力应力区。有时在端角处形成局部深层剪切破坏（图4）。
三、大直径扩底桩的设计与施工
通过对该类桩基的承载机理的初步分析可以看出：它既不同于一般的桩基也不同于扩大基础。因而，在工程实践中，怎样结合实际的工程水文、地质条件来进行设计计算并完成桩基施工是一项既需理论指导又应结合实际充分发挥有关工程技术人员创造性的工作，下面将结合工程实践进行一些探讨：
1．设计内容
（1）明确支承土或岩石的深度与性质，弄清施工的实际可能性，以及在施工过程中可能遇到的各种困难。了解地下水对施工的影响及地基上的承载力等。
（2）选择桩基尺寸、施工方法和设计中拟采用的容许承载力。
（3）考虑并验算桩基的沉降。
（4）根据实际情况对设计或施工方案进行必要的调整。
2．设计特点
大直径扩底桩基础的设计计算要求与桩基基本相同，此类基础会因土层不同扩底范围不同而使受力状态比较复杂。因此，在设计计算时应充分考虑这些特点。
3．承载力计算
从国内外大量的资料和文献看，最准确的桩基竖向承载力是通过静载试验确定的。但，静载试验时间长、费用高，一般情况下不可能采用。因此，目前一般情况下均采用规范公式进行计算，并根据工程地质条件结合设计实践经验，对有些计算参数进行适当调整。现就规范对大孔径扩底桩竖向承载力的几种计算方法进行介绍。
（l）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ1024-85）
从上述有关计算公式并结合大直径扩底桩的承载机理分析可以看出：
第一，大直径扩底桩的竖向承载力计算与普通桩径的桩基计算存在一定的区别。
第二，大直径扩底桩的端承载力是其承载力的主要部分。桩周围的摩擦力也是存在的，并且也能分担一部分荷载。一般情况下，当桩侧摩擦力全部发挥了作用，则桩端承载力只发挥了50％的作用。
第三，对于大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数φsi，φp，在计算大孔径扩底桩竖向承载力时，应当根据不同的地质条件、荷载条件综合考虑区别对待。
第四，扩底桩底面积的不同，往往会导致沉降变形差异。因此，有时还应当以桩的沉降变形来控制。
四、工程实例
本工程为合肥市二环路（城市快速干道）跨越板桥河一座四跨（12m＋2*18m＋12m）连续梁桥下部桩基工程，根据工程地质勘探报告提供土层分布如下表1：
①层耕作土：层厚0．6～1.2m，较松散。
②层粉土：层厚1．5～7.5m不等，可软塑～软塑，含粉质、粉细砂等成分，该层土系新近沉积，状态差。
③-1层粘土：层厚0～2.2m，硬塑。
③-2层粉粘土：层厚0～2.8m，可硬塑。
③-3层粉上：层厚0～4.1m，中密～密实，含细中砂。
④层粘土：层厚0～2.9m，硬塑～坚硬。
⑤层含砾石砂：层厚5．9～7．4m，该层土底部夹厚约0．3m的卵砾石层。
⑥层泥岩强风化：层厚2．7～4.1m，暗红色，坚硬状态。
⑦层泥岩中风化：该层未钻穿，暗红色，坚硬，钻进困难，含砂岩夹层，局部含状态较软的青灰色薄层（0.2～0．4m厚）粉砂岩风化。
针对上部结构连续梁桥型方案，考虑到该结构对于不均匀沉降较为敏感。对于各墩、台之间的沉降差异要求很严，根据地质条件经过多方案比较，并充分考虑到施工的可行性和施工工期的要求，决定采用大直径人工挖孔桩基础。桩身直径拟定为D＝1800mm，扩底直径D1＝2600mm，桩身长度L＝15500mm左右，扩高h=1500mm。（图5）
从计算结果可以得出：采用三种公式计算，其结果存有一定差别，最大差别为30％左右（表2）。其主要原因是公式（1），（3）充分考虑了端阻尺寸效应。
综合考虑各种因素，最后采用的单桩承载力容许值[p]=14000kN。
因为该场地②层、③-3层、⑤层粉砂上含水量高、状态差，且河床底部含淤泥。如何穿越上述上层，并做到防止流砂、涌水等情况的发生，成为该桩基础是否可行的关键所在。通过与施工单位的密切配合，采用混凝土护壁，钢护筒等各项综合措施，终于克服了困难。按期、按质地完成施工。
该工程在投入使用前对桩基进行了全面检测，证明桩基质量良好，经过近一年的使用，沉降等各方面结果令人满意。
五、结束语
在深基础设计中，大直径扩底桩基础具有一般桩基础无法比拟的优点，此类桩基进入设计要求的持力层时，可对支承土作直观检查。但是，由于桥梁基础的特殊性，该类桩基在桥梁基础工程的应用才刚刚开始一些尝试。
由于施工质量是桩基础成功与否的关键，故对大直径扩底桩的设计与施工提出一些建议：①仔细分析地质条件，根据土质情况比较此类基础与其他基础的可行性及工程造价、施工工期。②设计计算时应从当地的实际出发，适当选择有关参数，避免盲目照搬公式。③应当做好桩基的测试和沉降观测。④在施工时应当根据实际的地质条件，做好各项组织工作，确保施工质量和施工安全。
参考文献
［1］《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）．北京：人民交通出版社，1985
［2］《建筑地基基础设计规范》（GBJT-89）．北京：中国建筑工业出版社，1989
［3］《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）．北京：中国建筑工业出版社，1995
［4］桩基工程手册．北京：中国建筑工业出版社，1995
关键词：建筑；工程；桩；分类
在技术可行、经济可行和施工可行的基础上选用合适的桩基础类型。现根据桩径、桩体材料、使用功能、施工方法、成桩对土层的影响等对桩进行分类。
1、根据成桩直径分类
桩按桩直径的大小可分为大直径桩、中等直径桩、小桩三类。大直径桩在设计中因考虑侧阻力的松弛效应与端阻力的尺寸效应，通常用于高重型建筑物基础。中等直径桩桩成桩方法和工艺繁杂，长期以来在工业与民用建筑中大量使用。小桩施工机械和场地及施工方法一般较为简单。在地基托换、支护结构、抗浮、多层住宅地基处理等工程中得到广泛应用。
2、根据桩体材料分类
桩按桩身材料可分为混凝土桩、木桩、钢桩和组合桩等。
2.1混凝土桩
预制混凝土桩多为钢筋混凝土桩，可以在工厂中生产，也可在场地附近预制。桩断面形式可以是方形、圆形等；也有实心或空心桩。其长度受到运输能力的限制，单节长度可达十余米。桩基要求长桩时，可将单节桩连续成所需的桩长。灌注桩是直接在所设计的桩位处用机械成孔，然后在孔内加放钢筋笼后再浇灌混凝土而成。灌注桩的横截面呈圆形，可以做成大直径桩和扩底桩。
2.2木桩
木材制桩从古代至20世纪初均有大量应用，随着现代建筑的发展，木桩因其长度小不利用接桩、承载力较低，以及材料自身强度的有限性和在变化的工程环境中易腐烂等缺点， 在基础工程中受到很大的限制，只在少数工程中因地制宜地采用。
2.3钢桩
按照断面形状可分为钢管桩、钢板桩、型钢和组合断面桩。其穿透能力强、自重轻、沉桩效果好、承载能力高，无论是起吊、运输还是接桩都很方便；且挤土少，对地层扰动有限。但钢桩的耗钢量较大，工程成本较高，抗腐蚀性较差，在设计与施工中需做特殊考虑。
2.4组合桩
组合桩在指整个桩长范围内有两种或两种以上的材料组成的桩。这类桩种类很多，一般依据特定的工程条件及荷载条件而设计。比如在作为抗滑桩时，在混凝土中加入大型工字钢承受水平荷载；在用深层搅拌法制作的水泥墙中插入型钢，形成地下连续墙。另外一种复合材料夯扩桩则是在桩端夯入块石，其上浇注干硬性混凝土，再浇注钢筋混凝土桩身。
3、根据使用功能分类
3.1承压桩
承压桩指主要承受竖向受压荷载的桩，这类桩通常是垂直设置的，应进行竖向荷载承载力计算，必要时还需计算桩基沉降，验算软弱下卧层的承载力及负摩阻力产生的下拉荷载。根据土体提供的侧摩阻力与端阻力的相对比例，可分为摩擦桩、端承桩和端承摩擦桩及摩擦端承桩三类。
3.2抗拔桩
抗拔桩指主要承受竖向上拔荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂验算以及抗拔承载力验算，其抗拔力主要有土对桩向下的侧摩阻力和桩体自重来提供。抗拔桩在高耸构筑物、地下抗浮结构以及码头水工等结构物中有较多的应用，另外在单桩竖向静载试验中使用的锚桩也承受拉拔荷载。
3.3水平荷载桩
水平荷载桩指主要承受地震力、风力及波浪力等水平荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂验算以及水平荷载力和位移验算。这类桩的抗力通常由桩身强度、桩侧土体的水平侧限强度及桩顶的锚固方式决定，并以有限的水平变形量作为桩基础水平承载能力的控制条件。对于港口码头、输电塔架等结构物，有时为了更有效地抵抗水平荷载，可设斜桩或叉桩。
4、根据施工方法分类
桩按施工方法可分为预制桩和灌注桩两大类。
4.1预制桩
预制桩的长度比较灵活，只受制桩设备能力限制，但可以分段制作然后在沉桩过程中接桩；其断面材料类别也有很大的灵活性，预制桩按桩截面形状又可分为实心桩和空心桩，圆形桩和方形桩、异形桩等。接桩的方法有钢板角钢焊接，法兰盘加螺栓联结，硫黄胶泥锚固以及机械联结等。
常用的预制混凝土桩的主要优点是承载力高，对于松散土层，由于挤土效应可使承载力提高；由于桩身混凝土密度大，抗腐蚀性能强；桩身质量易于保证和控制，制作方便，并能根据需要制作不同尺寸、不同形状的截面和长度，且施工不受地下水的影响；成桩速度快，不存在泥浆排放问题，特别适于大面积施工。缺点是费用比灌注桩高，采用锤击沉桩市噪声大、对周围扰动大，由于挤土效应会引起地面隆起等问题。
4.2灌注桩
灌注桩是指在施工现场桩位处先成桩孔，然后在孔位内设置钢筋笼，再灌注混凝土而形成的桩。灌注桩无需像预制桩那样的制作、运输及设桩过程，因而比较经济，但施工技术较复杂，成桩质量控制比较困难。
灌注桩的主要优点是可适用于各种地层，桩长、桩径可灵活调整；费用比预制桩低。缺点是成桩质量不易控制和保证，容易形成断桩、缩颈、沉渣、混凝土灌注出现蜂窝或夹泥等质量问题；对于泥浆护臂灌注桩，存在泥浆排放造成的环境污染问题。
4.2.1沉管灌注桩。沉管灌注桩是指采用锤击沉管打桩机或振动沉管打桩机，将套上预制钢筋混凝土桩尖或带有活瓣桩尖的钢管沉入土层中成孔，然后边灌注混凝土，边锤击或边振动边拔出钢管并安放钢筋笼而形成的灌注桩。这种桩施工设备简单，沉桩进度快，成本低，但很易产生缩颈等质量问题。
4.2.2钻孔灌注桩。各种钻孔灌注桩在施工时都要把桩孔位置处的土排出地面，然后清除孔底残渣，安放钢筋笼，最后浇灌混凝土。
4.2.3挖孔桩。挖孔桩可采用人工或机械挖掘成孔，挖孔桩的优点是可直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备简单，噪声小，适应性强，比较经济。缺点是孔内空间小，劳动条件差，存在安全隐患等。
4.2.4爆扩灌注桩。爆扩灌注桩是指就地成孔后，在孔底放入炸药包并灌注适量混凝土后，用炸药爆扩孔底，再安放钢筋笼，灌注桩身混凝土而成的桩。爆扩灌注桩适应性强，除新填土外，其他各种地层均可用，最适宜在黏土中成形并支承在坚硬密室土层上的情况。
5、根据成方法对土层的影响分类
不同成桩方法对周围土层的排挤和扰动不同，都将直接影响到桩的承载能力、成桩质量及周闱环境。根据成桩对土层的影响可分为挤土桩、部分挤土桩、非挤土桩三类。
5.1挤土桩
这类桩在沉桩过程中，或沉入钢套管的过程中，周围土体因受到桩体的挤压作用，使得土中超孔隙水压力增长，土体发生隆起，对周围环境造成严重的损害，如相邻建筑物的变形开裂，市政管线断裂造成水或煤气的泄漏等，因此，在大中城市的建成区已严格限制挤土桩的施工。
6、结语
总之，根据不同建筑荷载要求及场地条件，可使用不同桩型，一些新桩型的发展，又有力地推动了上部结构的发展，为建筑结构的设计提供了许多可选择的方案。
参考文献
