第二节 桩基的发展过程

桩基础作为一种古老的基础形式，应用历史悠久，至今已有12000～14000年的历史。桩基的发展过程是伴随桩基材料和成桩工艺两方面的进步而发展的。

一、桩基材料发展

1.木桩

从人类有记载历史至19世纪中末期，主要桩型为木桩。木桩的突出优点是：强度与质量之比值（R/m）大，易于搬运和施工操作。当全部处于稳定的地下水位以下时，由于能抵抗真菌的腐蚀，木桩几乎具有无限长的寿命。但木桩如处于水位变化或干湿交替的环境中，极易腐烂，即使做防腐处理，其耐久性也很差。

世界许多国家都存在着人类自新石器时代伊始在不同年代利用木桩支承房屋、桥梁、高塔、码头、海塘或城墙的遗址。古罗马帝国2000多年前就用木桩造桥，中世纪在东安格里其沼泽地区修建的大修道院采用了橡木和赤杨木桩。美国肯塔基大学的考古学家在智利的蒙特维尔德附近的杉树林内发现了一所支承于木桩上的木屋，可能是全球迄今所发现的人类最古老的建筑物和木桩遗存之一。

在我国，浙江省东部余姚市的河姆渡村新石器时代的文化遗址出土的木桩和木结构遗存距今6000～7000年。从一些出土的墓砖、随葬品或古画、古籍等历史文物中领略数千年以前的木桩建筑物的风貌。宋《营造法式》中就载有“临水筑基”一节。到明、清年间桩基技术更趋完善，清《工部工程做法》等古文文献中对桩基材料、排列布置和施工方法等方面都有具体规定。上海龙华塔始建于三国东吴时期（公元220—280年），重建于宋代（公元977年），是中国古代在软基上采用木桩建筑高层的范例。大约至20世纪20年代或稍晚一些，上海即使是三四层的房屋也常用木桩。20世纪50年代以前中国的铁路桥梁和码头船坞大多采用木桩基础。

2.铸铁板桩、钢桩、钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桩

19世纪20年代，国外采用铸铁板桩修筑围堰码头。20世纪初，美国开始出现大量H型钢桩，密西西比河上的钢桥大量采用钢桩基础，到30年代钢桩在欧洲也被广泛采用。第二次世界大战后，各种直径的无缝钢管开始被作为桩材应用。

19世纪后期，钢、水泥和混凝土相继问世，并且研究生产了钢筋混凝土，它们先被成功地应用于桥梁、房屋建筑等的上部结构，继而又被成功地用作制桩材料。

20世纪初钢筋混凝土预制构件问世，出现了预制和现场预制钢筋混凝土桩。1949年美国雷蒙特混凝土桩公司最早用离心机生产了中空预应力钢筋混凝土管桩。除钢筋混凝土桩获得较广泛的应用外，还发展了一系列的桩系，如钢桩系列、水泥土桩系列、特种桩（超高强度、超大直径、变截面等）系列以及天然材料的砂桩、灰土桩和石灰桩等。另外，还出现了大量的新桩型、新工艺、新技术等。

我国在20世纪20年代开始采用钢筋混凝土预制桩，从而出现了木桩、混凝土桩和钢桩三者并存的时期。20世纪20、30年代已出现沉管灌注混凝土桩，20世纪50年代开始生产预制钢筋混凝土桩。我国铁路系统于50年代末生产使用预应力钢筋混凝土桩，如武汉长江大桥、南京长江大桥、潼关黄河大桥等桥梁工程。1979年以后，我国出现了空前的大规模用桩的时期，钢桩、钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩等不同的制桩材料并存。80年代三航局在连云港研制出了后张法预应力大管桩，应用于码头和海洋工程。近些年来，还发展了水泥土桩系列、特种桩系列以及天然材料的砂桩、灰土桩和石灰桩、螺旋桩、高压旋喷桩及刚柔复合桩、长短桩组合等桩基新技术。

二、成桩工艺发展

1.打入桩工艺

人类最早所使用的木桩，主要是凭四肢和体力攀折大自然中的树木枝干打入土中，后来才逐渐借助于最原始的石器工具砍树伐木打入土中而成桩。

大约中世纪，在瑞典，打桩的工具由手工木槌、石槌渐渐发展至绞盘提升锤头后自由坠落冲击桩顶的落锤法施工。随着打桩数量的增加和深度的加深，至1782年，蒸汽打桩锤应运而生；至1911年，导杆式柴油机打桩锤问世；大约又过了20年，高效的筒式柴油打桩锤问世。

2.就地灌注桩工艺

1871年美国芝加哥市发生的一场大火，产生了直至今日一直被世界许多国家和地区广泛应用的人工挖孔桩。1899年俄国工程师斯特拉乌斯（CTPAYC）首创了沉管灌注桩。1900年美国工程师雷蒙特（Raymond）在信息封闭完全不知道前者的情况下，也独自制成了沉管灌注桩，并命名为“雷蒙特桩”。

20世纪40年代，随着大功率钻孔机具研制成功，钻孔灌注桩首先在美国问世。20世纪50年代，出现了钻孔灌注混凝土或钢筋混凝土桩。在50—60年代，我国的铁路和公路桥梁，曾大量采用钻孔灌注混凝土桩和挖孔灌注桩。70—80年代以来，钻孔桩在世界范围出现了蓬勃发展的局面，其用量逐年上升，居高不下。

我国早期使用的钻孔灌注桩，桩长和桩径都很小，单桩承载力也较低。20世纪90年代以后，随着大批跨海跨江大桥的修建，钻孔灌注桩得到了广泛应用。1985年，河南省郑州黄河大桥，桩深70m，桩径2.2m；1989年，武汉长江公路桥，桩深65m，桩径2.5m；1990年，铜陵长江大桥，深100m，桩径2.8m。苏通大桥主桥两个主墩基础分别采用131根直径2.5～2.85m，长约120m的灌注桩。目前，我国桥梁工程中桩长已有达140m，桩径3.0m，单桩承载力高达130000kN的灌柱桩。港口建设中也大量采用桩基，重庆寸滩港嵌岩钻孔灌注桩直径2.2m，重庆果园港钢护筒嵌岩钻孔灌注桩直径2.5m，重庆纳溪沟集装箱码头嵌岩钻孔灌注桩直径3.0m。

3.其余桩基技术的发展

近年来，随着我国基础设施建设的快速发展，用桩规模急剧增大，除了广泛应用的打入桩、现场灌注桩工艺外，还出现了树根桩技术、小桩及锚杆静压桩技术、钻（挖）孔扩底桩、钻孔植桩技术、挤扩支盘灌注桩和DX挤扩桩等新技术，促进了我国桩基技术全面、快速发展。