东莞市水利勘测设计院有限公司
摘要：松木含有丰富的松脂，而松脂能很好地防止地下水和细菌对其的腐蚀，有“水浸万年松”之说，所以松木桩适宜在地下水位以下工作。但对于地下水位变化幅度较大或地下水具有较强腐蚀性的地区，则不宜使用松木桩。 著名水利工程——灵渠的基础处理即采用了松木桩。
关键词：松木桩；软基；加固；设计
引言：松木桩用于地基处理时具有一些独特的性能，具体如下：1) 高强度且密度小，具有轻质高强的优点；2)弹性韧性好，能承受冲击和振动作用；3)在适当的保养条件下，有较好的耐久性；4)联结构造简单，易于加工，可制成各种形状的产品；5)松木桩具有较强的吸湿性和湿胀干缩性，干燥松木吸湿时，随着吸附水的增加，松木将发生体积膨胀；6)由于松木的组织结构特点，使得它具有较好的抗拉、抗压、抗弯和抗剪四种强度；7)松木桩如有缺陷易于从外表观察，不致将有疵病的木材用于重要结构。
.png)
.png)
图1：松木桩在设计和应用中的实例
二、松木桩工作原理
使用松木桩加固软土地利用的原理跟复合地基相同。复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体（天然地基土体或被改良的天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。天然地基是复合地基的前提和基础，但复合地基又与天然地基有一些区别。天然地基和复合地基的相同之处是两者都是用桩来加固地基，两者的不同之处在于复合地基属于基类，且复合地基的桩体是通过垫层与基础连接的，没有直接接触；而天然地基仅属于基础类，天然地基的桩体直接连接基础，与构造物组成一个整体。此外，复合地基和天然地基的受力特点和范围也不相同，复合地基的受力范围在需要加固的区域内，每个桩基都是独立的不会对其他桩基产生影响。而天然地基的受力范围在桩尖以下的区域，每个桩基都是相互影响的。
三、工程项目案例分析
项目区位于赣江、信江、抚河入鄱阳湖的交汇处，主排涝沟现状平均淤泥深度 1. 20m，软基础平均深度 1. 80m。主排涝沟原设计采用 C20 现浇混凝土挡土墙型式，清除淤泥后开挖至硬土基础，承载力试验合格后，浇筑20cm 厚 C15 混凝土垫层，垫层上进行挡土墙施工。工程项目在建设过程中存在一些技术难题，如不能妥善解决，将会严重影响工程质量，降低工程效益。实际施工时，清淤并开挖 1. 80m 后，发现多处出水量较大的泉眼，地基承载力达不到设计要求，挡土墙整体稳定性无法保证，如何对软基础进行处理成为影响工程质量的关键因素。
（1）参数设计
（一）单桩承载力的确定
Ｒ a = φα[σ]A p
式中 Ｒ a ———单桩承载力标准值，kN;
φ———纵向弯曲系数，与桩间土质有关，一般取 1;
α———桩材料的应力折减系数，木材取 0. 5;
[σ]———桩材料的容许应力，梢径 10cm 的松木桩[σ] =2500kPa;
A p ———桩端截面积，m 2 ，桩端最小直径按 10cm计算。
经计算，松木桩单桩承载力为 21. 25kN。
（2）确定松木桩数
经挡墙稳定及应力应变计算，要求最小地基承载力为 100kPa，单位面积所需松木桩数计算如下:n = σ o /Ｒ a
式中 n———单位面积中的松木桩数，根;
σ o ———松木桩所承受的承载力，kPa;
Ｒ a ———单桩承载力标准值，kN。
计算得 n = 4. 7 根，每平方米采用 5 根松木桩即可以满足挡墙地基承载力的要求。
（3）施工工艺
为了便于打桩，桩长不宜超过 4m，为保证桩尖能进入持力层，上部开挖至基础的埋深后再打桩，施工工艺流程及注意事项如下。
3.1. 松木桩制作
选用梢径 100mm、长度 4m 的松木桩; 松木桩为“原木”，不用剥皮，不要锯成其他形状，以免后期桩身受力弯曲变形失效，锯平桩头; 切勿将 “松木桩”更换成更笔直，桩长更长的 “杉木桩”或其他桩，因为杉木在水中将会快速变黑、变形。
3.3.施工控制要点
将挖掘机斗提到桩架顶部，安排人员扶桩，待插好桩后轻落在桩顶上，再检查桩帽与桩的中轴线是否一致，保证桩的垂直度，如有偏差及时调整。开始正常下压时应一次到位，不得中途停顿，以免土恢复后难以下沉。压桩完成时停压标准: 原则上要求桩的入土深度和贯入度均应符合设计规定，若达到此标准确有困难时，可采用下列方法进行处理: 设计桩尖标高处为一般黏性土层时，由于桩的贯入度变化不大，难以利用贯入度变化判断桩尖是否进入设计土层，可以桩尖标高控制。沉桩后桩顶标高允许偏差为 ±10cm。沉好一根桩后，应立即进行检查，确认桩身无问题后，才移动桩架。
淤泥及淤泥质土水平抗力很小，桩群上端容易出现整体水平位移，从而拉裂地面设施。处理办法为在松木桩间浇筑 C20 混凝土垫层，以提高桩群的水平刚度。
3.4工程效果
在处理软弱地基时，松木桩不仅施工方便，而且容易操作，施工造价低，不需要开挖大量的土方，施工经济效益显著。本工程施工后取得了良好的施工效果，地基经过处理后经过多年持续化运行依然比较稳定，没有出现比较大的沉降变形情况，值得推广应用。
四、结束语
1、松木桩是使用“原木”的，不要锯成别的形状，尤其不能对半锯开变成半圆状，半圆桩是很快就后强烈弯曲，以至失去效用。
2、不要把“松木桩”推广为“杉木桩”或其他桩。大部分常见木材是忌水的，在水中很快就发黑、变形和腐败，杉木尤其如此，切不可用。当然，也另外一些木料也能“水泡万年”，例如红木。
3、松木桩复合地基的设计方法和普通复合地基相似，只不过桩心距往往很小。
4、要考虑到松木桩所能承受的沉桩冲击力，沉桩冲击能都在300kg.m以内；再大了，即使是16cm尾径的原木也受不了。
5、淤泥地区地基土的水平抗力很小，松木桩群上端很容易出现整体水平位移，使地面设施出损坏；故即使不考虑地震水平荷载需要，大多也在松木桩间铺设一块石层，尽量提高桩群的水平刚度。块石层只能人工铺设，要尽量把松木桩一根一根挤紧。
参考文献：
[1]GB50005-2003·木结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.
[2]JGJ94-2008·建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008
[3]邱乾勇，罗海东，陈佳.浅层软土地基处理方法[J].城市道桥与防洪，2012（12）：127-128+13.