錢塘江海塘竹筋混凝土樁工藝史探究

陳 諾，朱娟麗，陳 偉

（1.浙江工業(yè)大學之江學院，浙江 紹興 312030；2.杭州元成規(guī)劃設計集團有限公司，浙江 杭州 310016；3.杭州市錢江新城建設管理委員會，浙江 杭州 310017）

1 問題的提出

海寧楊家莊“而益”字號石塘于1952年10月被潮浪襲擊底部條石發(fā)生位移，同年11月坍毀，1953年3月開始修復施工。施工順序是先行拆除舊石塘，打樁加固臨時柴塘護岸。在確定中線及地面高程后，施打基樁，澆筑混凝土塘基，其后進行塘身砌筑、澆筑塘頂混凝土。在不妨礙工程施工的條件下，跟進坦水工程及塘背填土工程。文章介紹該段海塘工程中竹筋混凝土樁的試制工藝。竹筋混凝土樁的設計理論與鋼筋混凝土樁相同，用竹筋代替主鋼筋。竹筋必須經(jīng)防腐劑和硬化藥料等的處理，并應先進行澆打試驗。

2 基樁設計

基樁斷面的寬為35 cm，長為960 cm（除樁帽鐵頭15 cm外），樁身體積為1.125 m3。竹筋骨架的被覆厚為5 cm，樁帽采用鑄段鐵重約4 kg，樁分甲乙兩型。甲型木樁樁尖及尖頂有補鋼筋，乙型全部為竹筋構架，每支樁總重約為2.5 kg。樁頂部分長68 cm采用C35混凝土，其余部分為C25混凝土，竹筋構架重約100 kg。樁的懸吊采用2點懸吊法，各點間距見圖1。

圖1 竹筋樁2點懸吊示意圖 單位：mm

竹筋構架由主竹筋及竹箍組成，主竹筋由割竹片疊合扎成。主竹筋有效斷面2.0 cm×4.0 cm為8道，分列4邊；有效斷面2.0 cm×3.2 cm的4支，分列4角。竹箍密布樁身間距10，15，20 cm，竹筋接頭處密，其余較稀。輔助鋼筋采用16#竹節(jié)鋼，環(huán)箍采用10#圓鋼，間距15 cm。

3 試制步驟

3.1 選竹與割竹

宜選用生長4～6 a的竹子，采伐季節(jié)以10—11月最佳。割下來的竹子經(jīng)過約2星期的風干，達到干燥狀態(tài)。運到加工場地后，雇傭本地竹匠先將符合規(guī)定的整支毛竹竹梢鋸去，按毛竹圍徑大小劈成2.0 cm寬的竹條。劈竹條時應根據(jù)竹梢的圍徑，避免因竹梢直徑過小，出現(xiàn)竹片不足2.0 cm的現(xiàn)象。竹片內(nèi)層竹隔予以削平，竹青部分保留原狀。因竹徑有大小差異，每支毛竹能劈成的竹條數(shù)目不等，最少可劈6片，最多可劈10片，竹片長度約4 m。竹片劈好后尚不能完全合乎規(guī)格，須加以整修使寬度一致；內(nèi)層竹膜在整修時予以刮除。

3.2 組配與割口

主竹筋由竹片疊合扎結而成，竹片上割口不能一片一片的割。先進行組配，即根據(jù)主竹筋的有效厚度（32 mm及40 mm），將竹片疊合起來。配厚度40 mm者用5片竹片，3片竹青朝上，2片竹青朝下；配厚度32 mm者用6片竹片，4片竹青朝上，2片竹青朝下，竹節(jié)錯開。因竹節(jié)部分的抗拉強度為節(jié)間部分的1/2，故竹節(jié)不能削損。竹片疊合時，片與片之間存有空隙，有效厚度40 mm的主竹筋，疊合厚度達50 mm；有效厚度32 mm的主竹筋，疊合厚度有40 mm。同時因竹片長度不滿足規(guī)定要求，主竹筋數(shù)目容易產(chǎn)生混亂。在組配工作中需接長并編號，按竹片長短統(tǒng)一接成8.9 m；竹片接頭間距至少1.0 cm，多數(shù)接在中部。竹片短者接在中間和兩端規(guī)定的接頭范圍內(nèi)。

在組配好的主竹筋上畫出割口位置印記。割口寬5 mm，長50 mm，兩端距竹節(jié)3 cm，5片或4片一把鋸割。割口需采用2種方式，寬度5 mm處可用細鋸鋸割，長50 mm處用鏨子鏨去。割口需要熟練的技工，細鋸應拉平，否則有過淺過深的可能。

圖2 竹片組配示意圖

3.3 竹片編排

接竹不能順一邊往下排接（見圖3），因為如此排接扎好后，將主竹筋兩端提起時，接頭部分容易發(fā)生移動現(xiàn)象，接縫變大可達0.5 cm，欲排緊和加塞小竹片嵌緊都困難，應按圖4的方法交錯排接，在竹筋上編號，以免編扎時錯亂。

圖3 竹片交錯排接圖(甲型)

圖4 竹片交錯排接圖(乙型)

3.4 竹筋防腐與硬化處理

竹材風干后浸于防腐劑和硬化劑的混合液中，竹質(zhì)細胞經(jīng)過充分吸收凝結硬化，變成硬化竹筋。特制的防腐液劑和硬化劑成份見表1和表2。

表1 防腐劑成份表 %

表2 硬化成份表 %

竹材浸泡后后需經(jīng)過6～12 h，竹筋即可結成極堅硬的物體。針對具體工程表1、表2僅供參考，詳細配方經(jīng)多次試配后得出。

如無防腐劑或硬化劑材料，也可用熟桐油處理。具體是生桐油摻加五明子后，煮2 h后可成熟桐油，涂于竹料上，使其陰干，共涂3道熟桐油。

3.5 竹材的防水處理

竹子吸水性強，在吸收新澆筑的混凝土中水分時發(fā)生膨脹現(xiàn)象；待混凝土凝固后，竹筋因水分減少而收縮，致使發(fā)生脫裂現(xiàn)象，必須予以防水處理，處理方法如下。

3.5.1 麻繩處理

將需要的麻繩浸在生桐油中約12 h取出，掛在竹竿上陰干，需要7 d。根據(jù)統(tǒng)計22 kg麻繩耗用10 kg生桐油。

3.5.2 竹片處理

竹片、竹箍每天涂1次生桐油，須涂2次。經(jīng)統(tǒng)計4支骨架用桐油10.0 kg，平均每支耗用桐油2.5 kg。涂油用廢布作工具比用排筆效果好。

3.6 竹片間空隙處理

竹片間空隙處理有2種方法。

（1）經(jīng)防腐劑和硬化劑處理后的竹片，如欲疊合時，將欲疊合的二面涂刷防腐劑，即液化劑和黃砂調(diào)成的砂漿，使其未凝固前即將竹片疊合緊密，并用鉛絲扎緊。

（2）防腐處理時如沒有防腐劑和硬化劑時，則采用熟桐油涂刷。經(jīng)涂刷熟桐油的竹片，在未疊合前將竹片欲疊合的面涂刷1道純水泥漿，未凝固前即將竹片疊合緊密，并用鉛絲扎緊。

3.7 抗堿性處理

竹材僅涂刷熟桐油的，應注意混凝土凝結過程中的堿性侵蝕，擬在竹筋外涂刷1層純水泥漿。能否有效減少堿性侵蝕，要看水泥漿凝固后能否與竹料粘附牢固?？捎眯″N敲擊已凝固在竹材上的水泥漿，檢查是否有剝落現(xiàn)象，如有剝落則竹筋外側均不應再涂水泥漿。

3.8 彎制竹箍

根據(jù)規(guī)定竹箍的彎制只能在沸水中進行。開始彎制時竹箍只能彎制成圓形，經(jīng)過多次改進才能彎制成具有弧角的方形箍，其步驟如下：

將1.3 m長削好的竹片畫出邊長標記，畫線位置見圖5。

圖5 竹箍彎制畫線示意圖 單位：mm

將竹片插入彎箍木架一端孔內(nèi)，到彎箍木架另一端孔為止，放入沸水鍋內(nèi)徐徐彎轉，不可操之過急。再將壓板豎起緊壓彎轉的竹片，并用繩或鉛絲扎于木架上從沸水中取出放入冷水桶中冷卻。

彎箍所用的竹片以有青皮無傷痕、節(jié)距較長者為佳。經(jīng)試驗有青皮者彎時有水珠冒出，竹節(jié)少的基本不會斷，如選擇不慎常常造成浪費。

3.9 扎主竹箍

將組配好已割口的竹片用浸油麻繩捆扎。因竹片非絕對筆直且有彈性故不易緊扎。經(jīng)過多次研究后采用“木契擠緊捆緊法”，即先在預制好的長凳上釘上2行木條，距離約7 cm，將組配好的竹片置于木條中間，沿木條用三角契木塞入敲緊，再用80 cm長的浸油麻繩在割口處依照要求捆扎。

3.10 扎竹筋骨架

扎竹筋骨架與扎鋼筋樁骨架相同。搭好工作臺，架空捆扎。竹箍間距大多根據(jù)規(guī)定僅因有時竹片接頭部分超出接頭范圍而多加2～4個竹箍。

4 竹筋混凝土樁試制

4.1 溶槽澆筑混凝土

因是首次制作，在正式試制之前，先利用工地現(xiàn)存的舊竹，從3月1日開始至3月7日完成。在試制過程中發(fā)現(xiàn)原設計主竹筋排列過密（原設計用竹筋12支），不僅混凝土灌不進去，且搗插不易。故在3月8日正式試制時減少4道（即每邊少1道）。至3月27日完成4支竹筋構架（甲型3支，乙型1支）。

將扎好的骨架加上樁頭，放入預先準備好的木模內(nèi)澆筑混凝土，澆筑從樁頂?shù)綐都??；炷恋膿v固除用人工扦插外，同時用小木錘在模板外輕擊協(xié)助搗實，混凝土澆完后蓋上濕麻袋，并每日澆水養(yǎng)護28 d。竹筋混凝土樁于4月17日落槽澆灌混凝土，4月20日拆去側板，5月15日移去底板。

4.2 打樁過程

竹筋樁于5月15日移去底板。根據(jù)規(guī)定位置以2支點擱置，5月17日起吊施打。吊第1支樁（甲型）使用夾板夾持，第2支樁用鋼絲繩束扎，第1支樁在施打前發(fā)現(xiàn)有縱向裂紋，寬若發(fā)絲。吊入龍門架時又發(fā)現(xiàn)3道橫向裂縫，但仍順利打下。打第2支樁時未遇到阻礙。次日第2支樁及第4支樁即不用夾板夾持，也不用鋼絲繩束捆扎，也未遇阻礙順利入土，其中有1支乙型樁（無輔助鋼筋全為竹筋骨架）。竹筋混凝土樁澆制期間的養(yǎng)護工作與鋼筋混凝土樁相同。

5 竹筋樁的改進意見

（1）捆扎竹筋及接連主竹筋與竹箍的浸油麻繩可改用20#鐵絲。因麻繩不易扎緊容易滑動，捆扎速度較慢，耗費人工較多，每支竹筋樁耗用麻繩5.5 kg，生桐油5.0 kg，成本高于鉛絲。

（2）竹筋骨架較輕且排列較密。人工搗插混凝土時容易使骨架變位且操作不易，故搗實混凝土時可改用外部震動器。

（3）采用的毛竹最好能在秋末冬初的時候直接向山場采購，以便掌握毛竹質(zhì)量，減少浪費。

（4）竹箍彎扎時費工，且不能形成方形，故可改變竹筋樁的式樣。

（5）大量制扎竹筋骨架時應有嚴密的分工和配合，減少浪費提高效率。

6 結 語

竹筋混凝土樁應用情況良好，造價比鋼筋混凝土樁低廉。鋼筋混凝土與竹筋混凝土看似不同，但破壞機理是相似的，竹筋混凝土在強度上完全可以代替鋼筋混凝土。在海寧九里橋“戶封”字號拆建石塘段也有應用。