1　緒論

1.1　樁基礎的起源

樁基礎在中國起源于距今六七千年以前的新石器時代。

中國的考古學家于1973年和1978年相繼在長江下游以南浙江省東部余姚市的河姆渡村發掘了新石器時代的文化遺址，出土了占地約4萬m2的木樁和木結構遺存。經放射性碳14測定，該遺址的淺層第二、第三文化層大約距今6000年，深層第四文化層大約距今7000年。河姆渡遺址是太平洋西岸迄今發現的時間最早的一處文化遺址，也是環太平洋地區迄今發現的規模最大、最具有典型意義的一處文化遺址和木樁遺存，如圖1-1和圖1-2所示。

據報道，美國肯塔基大學的考古學家曾于1981年在太平洋東南沿岸智利的蒙特維爾德附近的森林里發現了一間支承于木樁上的木屋經放射性碳測定據稱是距今約14000年前的文化遺存。它可能比中國的河姆渡遺址大約還早6000～7000年。但是該木屋遺存迄今未聞有任何后續報道。

中國的考古學家自1996年10月至1997年1月，又在浙江余姚市的鯔山（東距河姆渡約10km）等地發掘了木樁遺跡，其時代與河姆渡遺址相同。

河姆渡出土文物表明，人類在新石器時代，已具備了制樁和打樁的成套工具，其中包括使今人十分驚奇的帶有木柄且用榫卯結合的石斧、石鑿、石槌、木槌，以及用動物骨骼制成的銳利的刀具等。

河姆渡現今海拔高程平均約3～4m。所發掘的第四文化層位于今自然地面以下約-3.25～-3.80m。其所出土的數百根木樁或直立，或微斜，大多高出當時地面約0.8～1m。如圖1-2所示木樁，其截面有圓形、方形和板狀三種。圓樁直徑約60～180mm不等；方樁尺寸約60mm×100mm～150mm×180mm不等；板樁厚度約14～40mm，寬度約100～500mm不等。樁的入土深度一般為400～500mm，承重樁的入土深度約1m多；樁的下端均被削尖。

考古研究認為，根據這些木樁的排列規律及其附近所出現的眾多的帶有榫頭、卯口或互相綁扎（當時已用繩綁扎）的大小梁、龍骨和地板等木構件推測，這些木樁應是3棟高架木屋的樁基礎。木屋的縱長×進深大致分別是26.4m×6.9m，21.6m×7.5m和11.6m×6.9m。研究認為，該處古地貌應是背山面水的一片沼澤。木屋采用高架，主要是為了臨空避水防潮；木屋較長，乃是氏族共居之所需。

河姆渡高架木屋的上部形態在發掘時已蕩無痕跡。但據史料記載此類建筑物在古代曾流行于我國長江中下游、東南沿海、云貴高地及海南島等地，亦流行于環太平洋沿岸的其他地區。它在中國建筑史上被稱為“干闌式建筑”。這種高架木屋，先民不僅用來居住，而且也作倉儲和豢養牲畜之用。經研究認為，其形成過程和典型的外貌可追溯如圖1-3所示。它表明，“干闌式建筑”乃起源于人類的“巢居”生活。圖1-4是今人在河姆渡遺址仿建的“干闌式建筑”一角。圖1-5為河姆渡遺址博物館外景。

河姆渡第二文化層處于今自然地面以下約-1.20～-1.80m處。此處還發掘了一口2m×2m的方形水井遺址。井孔四壁有緊密排列的直徑約60mm的木樁擋土，其頂端有4根水平木呈直角相交構成井圈，水平木與水平木相交處用榫卯結合，直至出土時仍未松動。考古研究認為，這是我國迄今所知最早的人工水井，如圖1-6所示。

在現場還可看到該水井系處于一直徑約6m的鍋底形土坑的底部，土坑周邊又有木樁排列呈柵狀圍護。以上說明了采用樁作為擋土圍護結構，至少也可以上溯至新石器時代。

中國考古學家又于2002年底在浙江杭州市西部的余杭良渚文化遺址群南側，發現了木樁遺存。良渚文化期晚于河姆渡文化期約1000年。由于木樁遺存具有一定的布列規律，乃于2003年予以正式發掘，揭露面積855m2，發掘了木樁140余根，其中部分木樁往水域伸展，寬約1m，長達10m。木樁直徑多在50～150mm之間，最粗者達215mm。木樁尖部皆經削劈，加工痕跡明顯。稱為卞家山文化遺址，如圖1-7～圖1-9所示。

四川成都處于長江中游，在我國歷史上有“古蜀文化”的記載。1985～1986年，我國的考古學家在成都十二橋發現了商代晚期（距今約3000年）的大型木結構建筑遺存，總面積達15000m2以上，其中有支承于樁的小型“干闌式建筑”的遺跡，如圖1-10～圖1-11所示。

樁基礎用于橋梁，歷史也極為悠久。據《水經注》記載，公元前532年在今山西汾水上建成的三十墩柱木柱梁橋，即為樁柱式橋墩。我國秦代的渭橋、隋朝的鄭州超化寺、五代的杭州灣大海堤、南京的石頭城和上海的龍華塔等，都是我國古代樁基礎的應用典范。英國現存羅馬時代修建的橋梁工程及河濱住宅中的木樁基礎等均是樁基礎在橋梁工程早期應用的成功范例。19世紀20年代開始使用鋼板樁修筑圍堰和碼頭，到20世紀初，美國出現了各種形式的型鋼，在密西西比河上的鋼橋開始大量采用鋼樁基礎，隨后在世界各地逐漸推廣。20世紀初鋼筋混凝土預制構件問世后，出現了鋼筋混凝土預制樁，以后又廣泛采用抗裂能力高的預應力鋼筋混凝土樁。1949年，美國雷蒙德混凝土樁公司最早用離心機生產預應力鋼筋混凝土管樁，并將其應用于橋梁、港口工程中。隨著大型鉆孔機械的發展，出現了鉆孔灌注樁，20世紀50～60年代，我國的鐵路和公路橋梁開始大量采用鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁。目前，我國橋梁工程中最大樁徑已超過5m，基樁入土深度已達100m以上。

我國樁基礎的快速發展是在20世紀的50年代，當時多采用木樁基礎，雖然鋼筋混凝土和鋼樁也有應用，但數量較少，樁的制造工藝和施工質量均不高，如20世紀30年代建造的錢塘江大橋就曾采用木樁和鋼筋混凝土樁基礎。20世紀50年代以后，木樁逐漸被鋼筋混凝土樁和預應力混凝土樁所代替，工程中開始普遍采用普通鋼筋混凝土預制管樁和方樁基礎，如武漢長江大橋、余姚江大橋、奉化江大橋、南京長江大橋及潼關黃河大橋等。由于普通鋼筋混凝土管樁的抗裂能力不強，尤其在沉樁過程中，樁身防止橫向裂縫的能力較差，1966年豐臺橋梁廠開始研制先張法預應力離心混凝土管樁，并于1966年正式投入成批生產。

我國自1955年在武漢長江大橋和南京長江大橋先后以管樁鉆樁下到基巖持力層后再澆筑混凝土。60年代初，在河南省安陽馮宿河大橋兩座橋臺的修建中首先成功地應用了人工沖擊鉆和回轉鉆成孔的鉆孔灌注樁基礎，接著在河南竹竿河和白河兩座大橋擴大應用，并在國內其他一些省、市相繼推廣。1965年交通部在河南省南陽市召開了鉆孔樁技術鑒定會，認為它是一項重大的技術革新，是在當時我國客觀條件下的一種多快好省的橋梁基礎施工方法，決定在全國推廣。因鉆孔灌注樁施工技術具有工藝簡單、承載力大、適用性強等突出的優越性，很快被公路工程技術人員認同并接受，成為公路橋梁基礎的首選形式。