淺談打樁木的發(fā)展歷史和應(yīng)用

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使用木樁基礎(chǔ)在我國有著悠久歷史，可以追溯至遠(yuǎn)古時期。當(dāng)人類有簡單的土木工程活動時，就開始用木樁加固地基。

早在新石器時代，人類在湖泊和沼澤里，木樁搭臺作為水上的住所。

浙江余姚河姆渡新時期文化遺址就發(fā)現(xiàn)了木樁的遺跡，距今已超過6000年。

河姆渡遺址的木樁

漢代用木樁修筑橋梁。

到宋代，木樁技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。上海龍華塔和太原的晉祠圣母殿都是北宋年間修建的以樁基為基礎(chǔ)的著名建筑。

晉祠圣母殿

在20世紀(jì)初我國沿海地區(qū)高層建筑軟土地基處理大多采取木樁基礎(chǔ)，上海外灘黃浦江沿岸所有的高層建筑，包括百年外白渡橋的橋墩，也都是采用木樁基礎(chǔ)施工工藝。

19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，中國境內(nèi)修建的鐵路橋梁樁基大量使用松木樁，直至上部結(jié)構(gòu)廢棄為止，樁基礎(chǔ)尚未破壞。從廢棄的橋梁樁基所取出的樁體來開，歷經(jīng)百年的動力荷載，木材的成色和強(qiáng)度并未發(fā)生多少變化。

可見，木樁打入土層之中，其工作環(huán)境與空氣隔絕，樁的耐久性是可以保證的。

河南信陽羅山縣公路橋的木樁

河南信陽羅山縣境內(nèi)一座公路橋，橋墩基礎(chǔ)是木樁。裸露的木樁群承載著高大的混凝土橋墩和公路橋梁路面。

這曾經(jīng)引發(fā)人們的疑慮，莫非是建橋時的偷工減料？幾根木樁何以能承受公路橋梁巨大的動靜荷載？據(jù)有關(guān)部門確認(rèn)，該橋系原312國道上的獅河橋，建于1938年。

 

中山紀(jì)念堂的木樁

20世紀(jì)20～30年代，美國生產(chǎn)的紅雪松木材，通過船運(yùn)大量運(yùn)進(jìn)中國沿海地區(qū)，在上海、天津和廣州等大城市使用極為普遍，通過充分的科學(xué)考察和工程實(shí)踐經(jīng)歷，才促使疑慮消除，達(dá)成共識，使中山紀(jì)念堂工程得以順利完成。

中山紀(jì)念堂平面呈八角形，建筑面積約5000多m，根據(jù)地基承載力的需要，分別選用不同直徑和樁長的紅雪松木樁，直徑為25.34~15.2cm，樁長3.66-12.2m，共計2037根，是當(dāng)時國內(nèi)各大城市建設(shè)用木樁之最。

 

木樁的設(shè)計方法

目前國內(nèi)的規(guī)范沒有專門針對木樁的規(guī)定，業(yè)界偶爾用之，也是借用現(xiàn)有的樁基規(guī)范，參照混凝土樁的計算方法而已。

根據(jù)在軟土地基上工程建設(shè)的實(shí)踐經(jīng)驗，軟土地基的設(shè)計之前必須認(rèn)真進(jìn)行工程地質(zhì)勘察。只有查清土層和土質(zhì)的情況，才能正確地進(jìn)行設(shè)計和施工；再者，必須從場地的土層和土質(zhì)的特點(diǎn)出發(fā)，對地基與基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)、施工及使用等方面進(jìn)行綜合考慮，通過方案比較、合理地選擇地基處理方案。

 

一般軟土厚度小于5m時較為適宜用松木樁處理，為了便于打樁，樁長不宜超過4m。作端承樁時，為了保證樁尖能進(jìn)入持力層，上部可先開挖至基礎(chǔ)的埋深后再打樁。

為了充分發(fā)揮松木樁的承載能力，施工時要注意如下要點(diǎn)：

1.為了減少阻力，保護(hù)樁頭，常將松木樁尾部削成錐形，以便于減少沉樁的阻力。

2.打樁的方法，有人工打樁和機(jī)械打樁兩種。常用的打樁機(jī)械有手搖卷揚(yáng)機(jī)和柴油打樁機(jī)。樁頭一般采用鋼制的罩子予以保護(hù)，防止劈裂。

3.為了擠密效果，打樁時應(yīng)該由四周向內(nèi)圈施打，以降低樁被擠歪的程度。

4.樁的布置一般用梅花形，間距不小于三倍樁徑。

木樁的防腐問題

木樁長期處于地下，受地下水浸泡，還有木材纖維能經(jīng)得住細(xì)菌蟲蛀的侵蝕嗎？木樁腐朽是否會影響樁基的承載能力？

這些疑問在1928年廣州中山紀(jì)念堂建造時，曾引起激烈的爭論，原因就是紀(jì)念堂基礎(chǔ)設(shè)計大量使用木樁。廣東地區(qū)地處潮濕環(huán)境，木材易腐朽。中山紀(jì)念堂的設(shè)計者是我國著名建筑師呂彥直(1894—1929)，以切身工程實(shí)踐經(jīng)歷和對木樁選用木材的性能，做出詳盡的科學(xué)分析，以理服人，使這場風(fēng)波得以平息。

 

中山紀(jì)念堂木樁的木材，有別于其他物種的木材。木樁選的是美國進(jìn)口的紅雪松。

18世紀(jì)有人無意發(fā)現(xiàn)在太平洋西岸沙灘上，樹立許多木雕神像，都是用直徑2m粗的整根大樹雕刻而成，是當(dāng)?shù)赝林〉诎踩藞D騰膜拜的木雕神像，任憑日曬雨淋、潮汐拍打、海水浸泡，屹立千年不朽，完好如初，這一現(xiàn)象曾引起木業(yè)界人士高度重視。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，木雕神像使用木材，名日西部紅雪松針葉樹種，只生長在北美西部太平洋海岸高山地帶的原始森林中，呈帶狀分布，是天然原始森林資源，樹干挺拔粗長，直徑2m以上，平均高度60-80m，紅雪松樹生長緩慢，樹的剖面呈紅至深棕色，紋理順直，纖維組織均勻，具有極高的抗腐蝕性能，由于在木材纖維中含有一種醇類物質(zhì)和酸性物質(zhì)，可以防止腐蝕和菌種的生長和繁殖，有驅(qū)避各種昆蟲蟲蛀的功能，還有紅雪松的木質(zhì)穩(wěn)定性，不論遇到極度干燥和潮濕環(huán)境，都不會產(chǎn)生干縮和膨脹變形，是優(yōu)質(zhì)的天然防腐木材。

另外，松木之所以適合用作樁體，因松木含有豐富的松脂，這些松脂能較好地防止地下水和細(xì)菌對其的腐蝕。

松木樁適宜在地下水以下工作，對于地下水位變化幅度較大或地下水具有較強(qiáng)腐蝕性的地區(qū)，不宜使用松木樁。

 

現(xiàn)代工程中木樁的應(yīng)用

現(xiàn)代工程中，一般以軟土地區(qū)的園林、景觀項目居多。大型的建筑和重要的橋梁則應(yīng)用不多見矣。

 

實(shí)踐證明，短木樁處理軟弱地基時，有施工方便、經(jīng)濟(jì)效益明顯的優(yōu)點(diǎn)，它可避免大量的土方開挖，因而在松木資源較為豐富的地區(qū)，用松木樁處理軟弱地基在技術(shù)上是可行的，它不失為一種處理軟弱地基的較為經(jīng)濟(jì)的手段。

另外，需要考慮木材和環(huán)保的關(guān)系。如果當(dāng)?shù)啬静牟欢?，需要遠(yuǎn)距離調(diào)配，則綜合成本勢必過高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能不佳。

 

參考文獻(xiàn)

樁基工程手冊，第二版，龔曉南；

松木樁在加固擋墻地基中的應(yīng)用_pdf；

一種經(jīng)濟(jì)的軟弱地基處理方法，范春韡；

木樁的故事，陳維偉。

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