重件碼頭設計中樁基的應用

劉元紅

摘 要：隨著社會需求的不斷增加，我國化工、石油、冶金、電力等行業的規模越來越大，使用的工業產品體積和質量也在不斷增加，動輒數百上千噸的重量以及數十米的長寬給設備的運輸和安裝帶來了很大的困難。該文針對重件碼頭的設計問題進行了分析，并對樁基技術在其中的應用進行了探討。

關鍵詞：重件碼頭 設計 樁基 應用

中圖分類號：U656 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）-0043-01

在經濟發展的帶動下，我國的交通運輸行業得到了巨大的發展和進步。對于重大件的運輸，常用的方式包括公路運輸、鐵路運輸和水路運輸，但是公路運輸和鐵路運輸都受到了相應的限制，一般只能用來進行短途運輸或者重件運輸，對于長途運輸和重件則無能為力。而水路運輸雖然也在一定程度上受航道深度以及橋梁凈空高度等的限制，但是對于1 000～3 000DWT船舶而言是完全可以滿足其運輸要求的，這里結合相應的工程實例，對樁基在超重件碼頭設計中的應用進行分析和討論，希望可以為相似工程的設計提供參考。

1 工程概況

某上市企業在江蘇南通投資建設的重件碼頭，貨種主要為鋼材、石材、機械設備等，碼頭年總吞吐量達到250萬噸/年。由于工程所處地理位置附近沒有鐵路線，如果由公路運輸，不僅成本巨大，而且耗時較長，而工程所處地點正位于長江下游南通河段的新開沙夾槽北岸，所擁有較好的自然條件，岸線前沿水深條件也較好，對此，企業決定利用現有的岸線建一座重件碼頭，利用水路運輸降低企業集疏運成本。在該重件碼頭設計中，采用了高樁梁板結構的形式。樁基工程是碼頭設計的重要組成部分，其設計的合理性直接影響著碼頭的成本甚至工程的成敗，需要設計人員的充分重視。

2 樁基在重件碼頭設計中的應用

針對碼頭復雜的地質條件，如砂層相對較厚，前方覆蓋層較淺，碼頭土層偏軟等，以及重件碼頭自身受力較大的的特點，在工程設計中，對于不同的受力部位，采取了不同的樁基型式，從而滿足了工程的實際需求，同時有效降低了工程造價。

2.1 碼頭排架位置

該重件碼頭的設計是針對原有碼頭的改造，改造完成后碼頭原有的功能并不會消失，也就是說碼頭兼顧了兩種功能，設計荷載大而且非常復雜。在設計前，需要首先明確碼頭的設計荷載：

（1）15 000t級散雜貨船舶荷載；

（2）50t門座式起重機，軌距均為10.5m，基距：10.5m，最大輪壓250 kN；

（3）40t平板拖掛車，45t牽引車，30t自卸汽車；

（4）1.3m/s的水流力。

考慮上述荷載作用，加上地質勘查的相關數據，排樁基礎的設計長度達到了47-49m，如果采用普通的混凝土，很難滿足碼頭的設計需求。對此，設計人員參考相似工程的設計，結合該工程的數據信息，對其進行了周密計算，發現排架的樁基樁頭彎矩較大，需要對樁基施加一定的預應力，才能夠保證其穩定性和強度。經分析和討論，最終決定采用Φ800PHC樁，這種樁屬于大直徑預應力高強混凝土管樁，具有抗錘擊性能好、承載能力大等優點，是目前樁基施工中技術較為先進的一種樁型。對其在偏心受壓條件下的破壞情況進行了實驗分析，得出了其在不同荷載組合下的破壞情況。然后，對設計荷載進行了組合，并將各種組合情況代入了排架之中，進行計算分析，最終得到了排樁的設計參數：前三排和后一排均為直樁，樁體長度為48m，中間4排為叉樁，樁體長度49m，樁斜度5：1。

2.2 門座式起重機基礎

門座式起重機軌道基礎部分的樁基設計是碼頭設計中的關鍵部分，需要充分考慮碼頭的整體結構，避免對于排架整體性的破壞。如何在這相對有限的空間內，對樁基進行合理布置，是門座式起重機軌道基礎設計的重點和難點。在充分考慮各方面的因素后，在碼頭整體結構計算中，考慮直接將50t門座式起重的最大輪壓250kN并入結構整體性計算中，并考慮軌道梁基礎處主要承受豎向荷載，擬將樁基定為直樁，計算得出軌道梁和橫梁的最大正彎矩、最大負彎矩、最大剪力設計值，以及Φ800PHC管樁的最大設計樁力設計值，再根據樁在此土層中所擁有的單樁垂直極限承載力設計值予以校核是否滿足。最終計算確定，軌道梁基礎所在范圍的碼頭前沿三排樁基采用直樁，后四排采用斜樁，這樣可以最大限度地發揮預應力樁的強度。以便于進行設備的運輸和安裝。

2.3 重件引橋位置

在重件引橋位置，采用Φ1000鉆孔灌注樁，此種樁基廣泛應用用于工業建筑、高層樓宇、水利水電及橋梁碼頭等工程建設中，本工程鉆孔灌注樁是通過機械鉆孔在地基土中形成樁孔，并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。在該工程中，引橋的長度約為56.4m，凈寬近14m，共有跨度5跨。在充分考慮后方長江大堤、泄洪、通航等功能的基礎上，樁基的自由長度達到了50m，結合重件設備通過引橋時對其施加的荷載進行計算，最終確定引橋與高樁碼頭相接的兩跨樁基采用Φ800PHC管樁，一共需要11根，樁長為50m，其余3跨樁基為Φ1 000鉆孔灌注樁，樁長為50m，一共16根。

2.4 其他位置

由于該碼頭南側相鄰處為一浮碼頭，為了避免在較強風浪下，浮碼頭船舶在停靠過程中碰撞到該碼頭平臺，因此在該碼頭上游兩端側打兩根Φ900鋼護角樁，用于對碼頭平臺的防護，樁長為37m。

3 結語

工程施工完成后，經過數年的運營，樁基工程沒有出現任何問題，完美通過了考驗。對此，相關設計人員可以用作相似工程設計的參考案例，結合工程的各種參數和性能要求，對樁基型式進行合理選擇和設置，確保工程設計的合理性和使用的穩定性，推動我國水路交通運輸的持續發展。

參考文獻

[1] 袁殷.重件碼頭設計中對橋梁技術的應用[J].科技資訊，2013（20）：54-55.

[2] 雷鵬.棧橋式重件碼頭設計要點[J].水運工程，2012（3）：82-86.

[3] 張緒進，竇亞軍.向家壩水電站重大件碼頭方案濟究[J].水運工程，2009（4）：89-92.

[4] 黃向平，楊偉佳.上海吳淞口國際郵輪碼頭工程引橋設計[J].城市道橋與防洪，2013（3）：88-91.endprint