1　绪论

1.1　桩基础的起源

桩基础在中国起源于距今六七千年以前的新石器时代。

中国的考古学家于1973年和1978年相继在长江下游以南浙江省东部余姚市的河姆渡村发掘了新石器时代的文化遗址，出土了占地约4万m2的木桩和木结构遗存。经放射性碳14测定，该遗址的浅层第二、第三文化层大约距今6000年，深层第四文化层大约距今7000年。河姆渡遗址是太平洋西岸迄今发现的时间最早的一处文化遗址，也是环太平洋地区迄今发现的规模最大、最具有典型意义的一处文化遗址和木桩遗存，如图1-1和图1-2所示。

据报道，美国肯塔基大学的考古学家曾于1981年在太平洋东南沿岸智利的蒙特维尔德附近的森林里发现了一间支承于木桩上的木屋经放射性碳测定据称是距今约14000年前的文化遗存。它可能比中国的河姆渡遗址大约还早6000～7000年。但是该木屋遗存迄今未闻有任何后续报道。

中国的考古学家自1996年10月至1997年1月，又在浙江余姚市的鲻山（东距河姆渡约10km）等地发掘了木桩遗迹，其时代与河姆渡遗址相同。

河姆渡出土文物表明，人类在新石器时代，已具备了制桩和打桩的成套工具，其中包括使今人十分惊奇的带有木柄且用榫卯结合的石斧、石凿、石槌、木槌，以及用动物骨骼制成的锐利的刀具等。

河姆渡现今海拔高程平均约3～4m。所发掘的第四文化层位于今自然地面以下约-3.25～-3.80m。其所出土的数百根木桩或直立，或微斜，大多高出当时地面约0.8～1m。如图1-2所示木桩，其截面有圆形、方形和板状三种。圆桩直径约60～180mm不等；方桩尺寸约60mm×100mm～150mm×180mm不等；板桩厚度约14～40mm，宽度约100～500mm不等。桩的入土深度一般为400～500mm，承重桩的入土深度约1m多；桩的下端均被削尖。

考古研究认为，根据这些木桩的排列规律及其附近所出现的众多的带有榫头、卯口或互相绑扎（当时已用绳绑扎）的大小梁、龙骨和地板等木构件推测，这些木桩应是3栋高架木屋的桩基础。木屋的纵长×进深大致分别是26.4m×6.9m，21.6m×7.5m和11.6m×6.9m。研究认为，该处古地貌应是背山面水的一片沼泽。木屋采用高架，主要是为了临空避水防潮；木屋较长，乃是氏族共居之所需。

河姆渡高架木屋的上部形态在发掘时已荡无痕迹。但据史料记载此类建筑物在古代曾流行于我国长江中下游、东南沿海、云贵高地及海南岛等地，亦流行于环太平洋沿岸的其他地区。它在中国建筑史上被称为“干阑式建筑”。这种高架木屋，先民不仅用来居住，而且也作仓储和豢养牲畜之用。经研究认为，其形成过程和典型的外貌可追溯如图1-3所示。它表明，“干阑式建筑”乃起源于人类的“巢居”生活。图1-4是今人在河姆渡遗址仿建的“干阑式建筑”一角。图1-5为河姆渡遗址博物馆外景。

河姆渡第二文化层处于今自然地面以下约-1.20～-1.80m处。此处还发掘了一口2m×2m的方形水井遗址。井孔四壁有紧密排列的直径约60mm的木桩挡土，其顶端有4根水平木呈直角相交构成井圈，水平木与水平木相交处用榫卯结合，直至出土时仍未松动。考古研究认为，这是我国迄今所知最早的人工水井，如图1-6所示。

在现场还可看到该水井系处于一直径约6m的锅底形土坑的底部，土坑周边又有木桩排列呈栅状围护。以上说明了采用桩作为挡土围护结构，至少也可以上溯至新石器时代。

中国考古学家又于2002年底在浙江杭州市西部的余杭良渚文化遗址群南侧，发现了木桩遗存。良渚文化期晚于河姆渡文化期约1000年。由于木桩遗存具有一定的布列规律，乃于2003年予以正式发掘，揭露面积855m2，发掘了木桩140余根，其中部分木桩往水域伸展，宽约1m，长达10m。木桩直径多在50～150mm之间，最粗者达215mm。木桩尖部皆经削劈，加工痕迹明显。称为卞家山文化遗址，如图1-7～图1-9所示。

四川成都处于长江中游，在我国历史上有“古蜀文化”的记载。1985～1986年，我国的考古学家在成都十二桥发现了商代晚期（距今约3000年）的大型木结构建筑遗存，总面积达15000m2以上，其中有支承于桩的小型“干阑式建筑”的遗迹，如图1-10～图1-11所示。

桩基础用于桥梁，历史也极为悠久。据《水经注》记载，公元前532年在今山西汾水上建成的三十墩柱木柱梁桥，即为桩柱式桥墩。我国秦代的渭桥、隋朝的郑州超化寺、五代的杭州湾大海堤、南京的石头城和上海的龙华塔等，都是我国古代桩基础的应用典范。英国现存罗马时代修建的桥梁工程及河滨住宅中的木桩基础等均是桩基础在桥梁工程早期应用的成功范例。19世纪20年代开始使用钢板桩修筑围堰和码头，到20世纪初，美国出现了各种形式的型钢，在密西西比河上的钢桥开始大量采用钢桩基础，随后在世界各地逐渐推广。20世纪初钢筋混凝土预制构件问世后，出现了钢筋混凝土预制桩，以后又广泛采用抗裂能力高的预应力钢筋混凝土桩。1949年，美国雷蒙德混凝土桩公司最早用离心机生产预应力钢筋混凝土管桩，并将其应用于桥梁、港口工程中。随着大型钻孔机械的发展，出现了钻孔灌注桩，20世纪50～60年代，我国的铁路和公路桥梁开始大量采用钻孔灌注桩和挖孔灌注桩。目前，我国桥梁工程中最大桩径已超过5m，基桩入土深度已达100m以上。

我国桩基础的快速发展是在20世纪的50年代，当时多采用木桩基础，虽然钢筋混凝土和钢桩也有应用，但数量较少，桩的制造工艺和施工质量均不高，如20世纪30年代建造的钱塘江大桥就曾采用木桩和钢筋混凝土桩基础。20世纪50年代以后，木桩逐渐被钢筋混凝土桩和预应力混凝土桩所代替，工程中开始普遍采用普通钢筋混凝土预制管桩和方桩基础，如武汉长江大桥、余姚江大桥、奉化江大桥、南京长江大桥及潼关黄河大桥等。由于普通钢筋混凝土管桩的抗裂能力不强，尤其在沉桩过程中，桩身防止横向裂缝的能力较差，1966年丰台桥梁厂开始研制先张法预应力离心混凝土管桩，并于1966年正式投入成批生产。

我国自1955年在武汉长江大桥和南京长江大桥先后以管桩钻桩下到基岩持力层后再浇筑混凝土。60年代初，在河南省安阳冯宿河大桥两座桥台的修建中首先成功地应用了人工冲击钻和回转钻成孔的钻孔灌注桩基础，接着在河南竹竿河和白河两座大桥扩大应用，并在国内其他一些省、市相继推广。1965年交通部在河南省南阳市召开了钻孔桩技术鉴定会，认为它是一项重大的技术革新，是在当时我国客观条件下的一种多快好省的桥梁基础施工方法，决定在全国推广。因钻孔灌注桩施工技术具有工艺简单、承载力大、适用性强等突出的优越性，很快被公路工程技术人员认同并接受，成为公路桥梁基础的首选形式。