钱塘江海塘竹筋混凝土桩工艺史探究

陈 诺，朱娟丽，陈 伟

（1.浙江工业大学之江学院，浙江 绍兴 312030；2.杭州元成规划设计集团有限公司，浙江 杭州 310016；3.杭州市钱江新城建设管理委员会，浙江 杭州 310017）

1 问题的提出

海宁杨家庄“而益”字号石塘于1952年10月被潮浪袭击底部条石发生位移，同年11月坍毁，1953年3月开始修复施工。施工顺序是先行拆除旧石塘，打桩加固临时柴塘护岸。在确定中线及地面高程后，施打基桩，浇筑混凝土塘基，其后进行塘身砌筑、浇筑塘顶混凝土。在不妨碍工程施工的条件下，跟进坦水工程及塘背填土工程。文章介绍该段海塘工程中竹筋混凝土桩的试制工艺。竹筋混凝土桩的设计理论与钢筋混凝土桩相同，用竹筋代替主钢筋。竹筋必须经防腐剂和硬化药料等的处理，并应先进行浇打试验。

2 基桩设计

基桩断面的宽为35 cm，长为960 cm（除桩帽铁头15 cm外），桩身体积为1.125 m3。竹筋骨架的被覆厚为5 cm，桩帽采用铸段铁重约4 kg，桩分甲乙两型。甲型木桩桩尖及尖顶有补钢筋，乙型全部为竹筋构架，每支桩总重约为2.5 kg。桩顶部分长68 cm采用C35混凝土，其余部分为C25混凝土，竹筋构架重约100 kg。桩的悬吊采用2点悬吊法，各点间距见图1。

图1 竹筋桩2点悬吊示意图 单位：mm

竹筋构架由主竹筋及竹箍组成，主竹筋由割竹片叠合扎成。主竹筋有效断面2.0 cm×4.0 cm为8道，分列4边；有效断面2.0 cm×3.2 cm的4支，分列4角。竹箍密布桩身间距10，15，20 cm，竹筋接头处密，其余较稀。辅助钢筋采用16#竹节钢，环箍采用10#圆钢，间距15 cm。

3 试制步骤

3.1 选竹与割竹

宜选用生长4～6 a的竹子，采伐季节以10—11月最佳。割下来的竹子经过约2星期的风干，达到干燥状态。运到加工场地后，雇佣本地竹匠先将符合规定的整支毛竹竹梢锯去，按毛竹围径大小劈成2.0 cm宽的竹条。劈竹条时应根据竹梢的围径，避免因竹梢直径过小，出现竹片不足2.0 cm的现象。竹片内层竹隔予以削平，竹青部分保留原状。因竹径有大小差异，每支毛竹能劈成的竹条数目不等，最少可劈6片，最多可劈10片，竹片长度约4 m。竹片劈好后尚不能完全合乎规格，须加以整修使宽度一致；内层竹膜在整修时予以刮除。

3.2 组配与割口

主竹筋由竹片叠合扎结而成，竹片上割口不能一片一片的割。先进行组配，即根据主竹筋的有效厚度（32 mm及40 mm），将竹片叠合起来。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，竹节错开。因竹节部分的抗拉强度为节间部分的1/2，故竹节不能削损。竹片叠合时，片与片之间存有空隙，有效厚度40 mm的主竹筋，叠合厚度达50 mm；有效厚度32 mm的主竹筋，叠合厚度有40 mm。同时因竹片长度不满足规定要求，主竹筋数目容易产生混乱。在组配工作中需接长并编号，按竹片长短统一接成8.9 m；竹片接头间距至少1.0 cm，多数接在中部。竹片短者接在中间和两端规定的接头范围内。

在组配好的主竹筋上画出割口位置印记。割口宽5 mm，长50 mm，两端距竹节3 cm，5片或4片一把锯割。割口需采用2种方式，宽度5 mm处可用细锯锯割，长50 mm处用錾子錾去。割口需要熟练的技工，细锯应拉平，否则有过浅过深的可能。

图2 竹片组配示意图

3.3 竹片编排

接竹不能顺一边往下排接（见图3），因为如此排接扎好后，将主竹筋两端提起时，接头部分容易发生移动现象，接缝变大可达0.5 cm，欲排紧和加塞小竹片嵌紧都困难，应按图4的方法交错排接，在竹筋上编号，以免编扎时错乱。

图3 竹片交错排接图(甲型)

图4 竹片交错排接图(乙型)

3.4 竹筋防腐与硬化处理

竹材风干后浸于防腐剂和硬化剂的混合液中，竹质细胞经过充分吸收凝结硬化，变成硬化竹筋。特制的防腐液剂和硬化剂成份见表1和表2。

表1 防腐剂成份表 %

表2 硬化成份表 %

竹材浸泡后后需经过6～12 h，竹筋即可结成极坚硬的物体。针对具体工程表1、表2仅供参考，详细配方经多次试配后得出。

如无防腐剂或硬化剂材料，也可用熟桐油处理。具体是生桐油掺加五明子后，煮2 h后可成熟桐油，涂于竹料上，使其阴干，共涂3道熟桐油。

3.5 竹材的防水处理

竹子吸水性强，在吸收新浇筑的混凝土中水分时发生膨胀现象；待混凝土凝固后，竹筋因水分减少而收缩，致使发生脱裂现象，必须予以防水处理，处理方法如下。

3.5.1 麻绳处理

将需要的麻绳浸在生桐油中约12 h取出，挂在竹竿上阴干，需要7 d。根据统计22 kg麻绳耗用10 kg生桐油。

3.5.2 竹片处理

竹片、竹箍每天涂1次生桐油，须涂2次。经统计4支骨架用桐油10.0 kg，平均每支耗用桐油2.5 kg。涂油用废布作工具比用排笔效果好。

3.6 竹片间空隙处理

竹片间空隙处理有2种方法。

（1）经防腐剂和硬化剂处理后的竹片，如欲叠合时，将欲叠合的二面涂刷防腐剂，即液化剂和黄砂调成的砂浆，使其未凝固前即将竹片叠合紧密，并用铅丝扎紧。

（2）防腐处理时如没有防腐剂和硬化剂时，则采用熟桐油涂刷。经涂刷熟桐油的竹片，在未叠合前将竹片欲叠合的面涂刷1道纯水泥浆，未凝固前即将竹片叠合紧密，并用铅丝扎紧。

3.7 抗碱性处理

竹材仅涂刷熟桐油的，应注意混凝土凝结过程中的碱性侵蚀，拟在竹筋外涂刷1层纯水泥浆。能否有效减少碱性侵蚀，要看水泥浆凝固后能否与竹料粘附牢固。可用小锤敲击已凝固在竹材上的水泥浆，检查是否有剥落现象，如有剥落则竹筋外侧均不应再涂水泥浆。

3.8 弯制竹箍

根据规定竹箍的弯制只能在沸水中进行。开始弯制时竹箍只能弯制成圆形，经过多次改进才能弯制成具有弧角的方形箍，其步骤如下：

将1.3 m长削好的竹片画出边长标记，画线位置见图5。

图5 竹箍弯制画线示意图 单位：mm

将竹片插入弯箍木架一端孔内，到弯箍木架另一端孔为止，放入沸水锅内徐徐弯转，不可操之过急。再将压板竖起紧压弯转的竹片，并用绳或铅丝扎于木架上从沸水中取出放入冷水桶中冷却。

弯箍所用的竹片以有青皮无伤痕、节距较长者为佳。经试验有青皮者弯时有水珠冒出，竹节少的基本不会断，如选择不慎常常造成浪费。

3.9 扎主竹箍

将组配好已割口的竹片用浸油麻绳捆扎。因竹片非绝对笔直且有弹性故不易紧扎。经过多次研究后采用“木契挤紧捆紧法”，即先在预制好的长凳上钉上2行木条，距离约7 cm，将组配好的竹片置于木条中间，沿木条用三角契木塞入敲紧，再用80 cm长的浸油麻绳在割口处依照要求捆扎。

3.10 扎竹筋骨架

扎竹筋骨架与扎钢筋桩骨架相同。搭好工作台，架空捆扎。竹箍间距大多根据规定仅因有时竹片接头部分超出接头范围而多加2～4个竹箍。

4 竹筋混凝土桩试制

4.1 溶槽浇筑混凝土

因是首次制作，在正式试制之前，先利用工地现存的旧竹，从3月1日开始至3月7日完成。在试制过程中发现原设计主竹筋排列过密（原设计用竹筋12支），不仅混凝土灌不进去，且捣插不易。故在3月8日正式试制时减少4道（即每边少1道）。至3月27日完成4支竹筋构架（甲型3支，乙型1支）。

将扎好的骨架加上桩头，放入预先准备好的木模内浇筑混凝土，浇筑从桩顶到桩尖。混凝土的捣固除用人工扦插外，同时用小木锤在模板外轻击协助捣实，混凝土浇完后盖上湿麻袋，并每日浇水养护28 d。竹筋混凝土桩于4月17日落槽浇灌混凝土，4月20日拆去侧板，5月15日移去底板。

4.2 打桩过程

竹筋桩于5月15日移去底板。根据规定位置以2支点搁置，5月17日起吊施打。吊第1支桩（甲型）使用夹板夹持，第2支桩用钢丝绳束扎，第1支桩在施打前发现有纵向裂纹，宽若发丝。吊入龙门架时又发现3道横向裂缝，但仍顺利打下。打第2支桩时未遇到阻碍。次日第2支桩及第4支桩即不用夹板夹持，也不用钢丝绳束捆扎，也未遇阻碍顺利入土，其中有1支乙型桩（无辅助钢筋全为竹筋骨架）。竹筋混凝土桩浇制期间的养护工作与钢筋混凝土桩相同。

5 竹筋桩的改进意见

（1）捆扎竹筋及接连主竹筋与竹箍的浸油麻绳可改用20#铁丝。因麻绳不易扎紧容易滑动，捆扎速度较慢，耗费人工较多，每支竹筋桩耗用麻绳5.5 kg，生桐油5.0 kg，成本高于铅丝。

（2）竹筋骨架较轻且排列较密。人工捣插混凝土时容易使骨架变位且操作不易，故捣实混凝土时可改用外部震动器。

（3）采用的毛竹最好能在秋末冬初的时候直接向山场采购，以便掌握毛竹质量，减少浪费。

（4）竹箍弯扎时费工，且不能形成方形，故可改变竹筋桩的式样。

（5）大量制扎竹筋骨架时应有严密的分工和配合，减少浪费提高效率。

6 结 语

竹筋混凝土桩应用情况良好，造价比钢筋混凝土桩低廉。钢筋混凝土与竹筋混凝土看似不同，但破坏机理是相似的，竹筋混凝土在强度上完全可以代替钢筋混凝土。在海宁九里桥“户封”字号拆建石塘段也有应用。