淺談大管樁在港口工程中的應用

楊日發

【摘 要】 港口工程是工程建設中的重要組成部分，而大直徑預應力混凝土管樁（簡稱大管樁）在港口工程中發揮了舉足輕重的作用。大管樁作為20世紀80年代研制的新型管樁，其各項技術性能和經濟指標都明顯優于其它管樁。大管樁對港口工程的建設工期、工程質量以及工程造價都有積極影響。大管樁是港口工程中最有前途的一種樁型，值得在港口工程建設中推廣應用。

【關鍵詞】 大管樁； 預應力混凝土； 港口工程

前言

大直徑預應力混凝土管樁是上世紀80年代研制出的新型管樁。大管樁是在制作過程中經管節離心、高壓養護、后張法灌漿拼接等工藝生產出的空心環形混凝土構件。與傳統的混凝土預制樁及鋼管樁相比，大管樁在制作工藝、技術性能、荷載承受能力、適用土層、耐腐蝕性、經濟指標等方面都優于傳統樁型。大管樁在制作時管理嚴格，機械化程度較高，管樁質量穩定；大管樁的樁長可按設計長度拼接各單管節，使得大管樁在改變樁長上極為靈活；大管樁適用任何土層，其承載力及耐腐蝕性均強于鋼管樁；大管樁工程造價低，用鋼量僅為同樣規格鋼管樁的1/8～1/6，成本為鋼管樁的1/3～1/2。大管樁的諸多優點使得該樁型在國內外得到廣泛應用。大管樁在東南沿海地區的推廣應用取得良好的社會效益和經濟效益，正向全國各地區推廣。

1 大管樁的簡介

1.1 大管樁的常用型號

大直徑預應力混凝土管樁分A，B，C三種型號；A1，A2，B1，B2，C1，C2六種規格。其中A型樁是每個預留孔中只設置1股鋼絞線的單股鋼絞線管樁；B型樁是每個預留孔內設置2股鋼絞線的雙股鋼絞線管樁。

大管樁的主筋多沿周長均勻布置，采用單股或雙股鋼絞線；扎筋做成螺旋式，采用直徑大于6mm的一級鋼筋；預留孔的灌漿必須密實，灌筑材料的強度須高于40MPa。

1.2 大管樁的生產工藝

大管樁的生產工藝是一項實用性很強的工程技術。為適應不同環境的港口工程項目和不同的經濟條件，都對大管樁的生產工藝提出更高的要求。

大管樁的生產工藝主要表現為大管樁的管節制作和拼裝工藝。大管樁的樁身混凝土須進行離心、振動、碾壓復合作用，從而使得樁身混凝土具有高強度、高密實度、低滲透性、耐海水腐蝕等特性。各管節在拼裝時用的預應力鋼絞線必須進行外觀和性能檢驗；鋼絞線施加預應力，采用2 次張拉；灌筑后，在漿體抗壓強度大于28MPa時，方可拆卸錨具，保證鋼絞線的握裹力。

1.3 大管樁的性能

大管樁的管節制作工藝先進、機械化程度高，使得大管樁在成型后具有很好的抗彎及耐錘擊等性能。大管樁在拼接過程中可按照設計樁長來進行任意管節的拼接，這使得大管樁的拼接極為靈活。大管樁具有很強的實用性，可作為摩擦樁、端承樁及嵌巖樁使用。在相同的工作環境下，大管樁比同規格的鋼管樁的荷載承受能力高；大管樁應用于海港中時，本身不用作防腐處理。大管樁的各項性能都比較優越，在港口工程、橋梁基礎工程、岸壁工程中得到廣泛應用。

2 大管樁在港口工程中的應用

大管樁通常是指外徑大于800mm的管樁，港口工程中應用大管樁時，需根據樁長、樁型及工程項目的具體情況，合理的發揮大直徑預應力混凝土管樁的作用，使得工程項目的樁基工程質量可靠且造價合理。大管樁已在東南沿海地區的大中型碼頭建設中得到廣泛應用。在目前30座已建成的大管樁碼頭中有5個10萬噸級的特大深水泊位。

2.1 大管樁的樁基布置

大管樁通過革新施工工藝、灌筑材料等方法，不斷提高樁基的施工技術，為港口工程提供可靠的安全保證。大管樁的樁基布置須考慮大管樁的承載力。我們在選擇管樁類型時，可根據設計的需求，計算管樁的豎向承載力。在確定大管樁的豎向承載力時還需考慮樁體本身的材料強度，以及地基土的支承力，最后取最小值。高應變法靜載實驗可以快捷的確定單樁豎向承載力的標準值，且實驗成本較低。

常見的大管樁的單樁承載力為8000～10000KN。查閱相關資料，上海寶鋼三期碼頭的項目在試樁階段采用反力架系統加載，在荷載加到10620KN后停止加荷載，樁周土沒有破壞，實驗的Q-S曲線沒有明顯的突變；深圳赤灣港同樣采用反力架加載，試樁在加載到9003KN時停止實驗，樁未破壞，樁頂沉降量為12.62mm，處于可允許范圍內。

在同樣條件下，大管樁的承載力明顯強于傳統的混凝土樁及鋼管樁。因此在設計碼頭的排架時，可增大排架的間距，樁基的布置間距一般可取10m。在一般的大管樁碼頭排架設計中都會設置縱向的叉樁，個別的碼頭可使用全直樁布置。深圳赤灣港9號泊位采用全直樁布置建成使用已二十多年，目前適用狀態良好。碼頭在使用全直樁布置時，工程的造價較低、施工較方便、工期可大大縮短，已成為目前碼頭的設計首選方案。

2.2 大管樁的貫入性

大直徑預應力混凝土管樁具有承載力高、混凝土強度高、剛性大以及施工方便等特點，但大管樁的脆性也比較大。因此在打樁時，需考慮錘型的選擇和打樁的應力控制，避免大管樁樁身出現開裂現象，要全面發揮大管樁的優越性能。大管樁屬于預制樁，在錘擊沉樁時宜選用D100型樁錘。在錘擊時需在樁頂加設鋼逃箍，避免出現樁頂局部破損的現象。

大管樁的抗錘擊性能較好，可以適用于多種復雜的地質條件；在穿透較厚實的沙礫層時，需要有采取可靠的技術措施，根據實際情況，確定可靠的停錘標準；大管樁的樁靴改造后形成組合樁，可以沉入硬土層且不需作防腐處理，值得推廣應用；大管樁在沉樁時，需加強對沉樁的分析，根據地質條件的變化合理調整對沉樁的控制。

2.3 大管樁的結構強度

大管樁可與鋼管樁組合，形成大管樁復合樁，即在大管樁的樁底錨接一段鋼管樁。這種新型復合樁同時具備了大管樁和鋼管樁的各自優點：造價較低，樁體承載力高，可沉入大管樁無法沉入的硬土層，在運營期無需進行防腐維護。新型大管樁改善了原來的功能，擴大了大管樁的應用范圍。

大管樁的樁長可以按1m為模數進行不同樁長的拼接，其改變樁長的靈活性極為優越；復合法混凝土大管樁成型工藝比較先進，使得大管樁的耐久性能較好，耐錘擊性能較好；復合法混凝土大管樁的適用性較廣，適用于任何土層。

復合法混凝土大管樁的研制成功，解決了設計中樁長60m的瓶頸問題，為混凝土大管樁作嵌巖樁創造了有利條件，也使得我國港口工程的樁基施工變得更加容易。其經濟技術指標顯著優于鋼管樁，并以取得很好的社會效益。

3 小結

經過多年實踐證明，大直徑預應力混凝土管樁在港口工程建設中發揮了巨大的作用。大管樁在港口工程應用中具有很強的優越性。隨著經濟的發展和對外貿易的往來，港口碼頭的建設日益重要。因此需要我們針對工程實際情況，創造性的開發和應用新型技術手段解決遇到的難題。

大管樁的施工專業化程度較高，要求設計人員在樁基選型、樁基布置等方面優化設計方案；為確保大管樁的承載能力，宜采用D100錘2檔初打最終沉樁，保證樁端阻力充分發揮；沉樁施工中需保證貫入度達到承載力的要求，同時結合地質報告及時分析沉樁結果，適時調整樁長。

大管樁具有樁身質量穩定可靠、單樁承載力高、造價較低、現場濕作業少、運輸吊裝方便、施工速度快、樁身耐久、穿透能力強、沉樁監測方便等優點，已在港口工程中廣泛應用。加強對大管樁的樁基工程設計和施工的不斷改善，可對港口工程產生深遠的影響。設計計時工人員也需認真掌握有關大管樁的知識，從而更好的發揮大管樁的優越性能，為港口建設多做貢獻。

參考文獻

[1] 許英，徐駿，吳興祥.港口工程大直徑管樁豎向承載力可靠性研究[J].江蘇科技大學學報（自然科學版），2011， 25（6）：67-68

[2] 周鵬.大管樁在港口工程中的應用與分析[J].新鄉學院學報（自然科學版），2010， 27（5）：81-82

[3] 周海鈾，張勇于 .淺談振動沉管樁技術在某港口工程中的應用[J].中國水運（下半月），2010，（07）：29-30