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松木樁

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淺談打樁木的發展歷史和應用

來源:今日頭條

作者:土木君哥,版權歸原作,僅供學習參考如侵權請聯系刪除。

使用木樁基礎在我國有著悠久歷史,可以追溯至遠古時期。當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現了木樁的遺跡,距今已超過6000年。

河姆渡遺址的木樁

河姆渡遺址的木樁

漢代用木樁修筑橋梁。

到宋代,木樁技術已經相當成熟。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的著名建筑。

晉祠圣母殿

晉祠圣母殿

在20世紀初我國沿海地區高層建筑軟土地基處理大多采取木樁基礎,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施工工藝。

19世紀末到20世紀初,中國境內修建的鐵路橋梁樁基大量使用松木樁,直至上部結構廢棄為止,樁基礎尚未破壞。從廢棄的橋梁樁基所取出的樁體來開,歷經百年的動力荷載,木材的成色和強度并未發生多少變化。

可見,木樁打入土層之中,其工作環境與空氣隔絕,樁的耐久性是可以保證的。

河南信陽羅山縣公路橋的木樁

河南信陽羅山縣公路橋的木樁

河南信陽羅山縣境內一座公路橋,橋墩基礎是木樁。裸露的木樁群承載著高大的混凝土橋墩和公路橋梁路面。

這曾經引發人們的疑慮,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?據有關部門確認,該橋系原312國道上的獅河橋,建于1938年。

 

中山紀念堂的木樁

20世紀20~30年代,美國生產的紅雪松木材,通過船運大量運進中國沿海地區,在上海、天津和廣州等大城市使用極為普遍,通過充分的科學考察和工程實踐經歷,才促使疑慮消除,達成共識,使中山紀念堂工程得以順利完成。

中山紀念堂平面呈八角形,建筑面積約5000多m,根據地基承載力的需要,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,是當時國內各大城市建設用木樁之最。

 

木樁的設計方法

目前國內的規范沒有專門針對木樁的規定,業界偶爾用之,也是借用現有的樁基規范,參照混凝土樁的計算方法而已。

根據在軟土地基上工程建設的實踐經驗,軟土地基的設計之前必須認真進行工程地質勘察。只有查清土層和土質的情況,才能正確地進行設計和施工;再者,必須從場地的土層和土質的特點出發,對地基與基礎的結構、施工及使用等方面進行綜合考慮,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,為了保證樁尖能進入持力層,上部可先開挖至基礎的埋深后再打樁。

為了充分發揮松木樁的承載能力,施工時要注意如下要點:

1.為了減少阻力,保護樁頭,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,有人工打樁和機械打樁兩種。常用的打樁機械有手搖卷揚機和柴油打樁機。樁頭一般采用鋼制的罩子予以保護,防止劈裂。

3.為了擠密效果,打樁時應該由四周向內圈施打,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。

中山紀念堂的木樁

木樁的防腐問題

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

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

 

中山紀念堂木樁的木材,有別于其他物種的木材。木樁選的是美國進口的紅雪松。

18世紀有人無意發現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,是當地土著印第安人圖騰膜拜的木雕神像,任憑日曬雨淋、潮汐拍打、海水浸泡,屹立千年不朽,完好如初,這一現象曾引起木業界人士高度重視。

經研究發現,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和酸性物質,可以防止腐蝕和菌種的生長和繁殖,有驅避各種昆蟲蟲蛀的功能,還有紅雪松的木質穩定性,不論遇到極度干燥和潮濕環境,都不會產生干縮和膨脹變形,是優質的天然防腐木材。

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腐蝕性的地區,不宜使用松木樁。

 

現代工程中木樁的應用

現代工程中,一般以軟土地區的園林、景觀項目居多。大型的建筑和重要的橋梁則應用不多見矣。

 

實踐證明,短木樁處理軟弱地基時,有施工方便、經濟效益明顯的優點,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,用松木樁處理軟弱地基在技術上是可行的,它不失為一種處理軟弱地基的較為經濟的手段。

另外,需要考慮木材和環保的關系。如果當地木材不多,需要遠距離調配,則綜合成本勢必過高,技術經濟性能不佳。

 

參考文獻

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用_pdf;

一種經濟的軟弱地基處理方法,范春韡;

木樁的故事,陳維偉。


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