港口碼頭工程施工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討

中交廣州水運(yùn)工程設(shè)計(jì)研究有限公司 廣東廣州 510000

摘要：本文主要針對(duì)港口碼頭工程施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展開(kāi)了探討，通過(guò)結(jié)合具體的工程實(shí)例，對(duì)港口碼頭工程結(jié)構(gòu)的基本特征和重點(diǎn)作了闡述，并系統(tǒng)分析了施工過(guò)程中的技術(shù)重點(diǎn)，以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：港口碼頭施工；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；探討

港口碼頭的建設(shè)，作為船舶進(jìn)出口的樞紐工程，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞將決定著建筑整體施工的質(zhì)量。因此，我們需要積極做好相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，并重視施工過(guò)程中的技術(shù)重點(diǎn)，以為港口碼頭工程的施工打下質(zhì)量保障。基于此，本文就港口碼頭工程施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，相信對(duì)有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。

1 工程簡(jiǎn)介

某港口碼頭有334.7米泊位岸線長(zhǎng)度，東側(cè)設(shè)置了封閉式皮帶機(jī)裝卸體統(tǒng)，碼頭上部主要由縱梁、橫梁、靠船構(gòu)件、面板和水平橫撐構(gòu)成，縱梁由連系梁、軌道梁、后邊梁和前邊梁構(gòu)成，橫梁、縱梁、面板都由預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件組成，使用鋼筋混凝土懸臂梁結(jié)構(gòu)作為靠船構(gòu)件，使用鋼筋混凝土對(duì)中間混凝土進(jìn)行連接，接岸結(jié)構(gòu)為斜坡式擋土。

2 港口碼頭工程結(jié)構(gòu)的基本特征

（1）要符合結(jié)構(gòu)正常使用的功能需求。

（2）在正常施工和結(jié)構(gòu)施工期間，可以完全承受外部的荷載力。

（3）在有突發(fā)性事件出現(xiàn)時(shí)，要保證不會(huì)有坍塌事故產(chǎn)生，要可以維持結(jié)構(gòu)的整體性，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要根據(jù)可靠度進(jìn)行衡量。

（4）在正常使用的過(guò)程中，碼頭工程結(jié)構(gòu)要具有良好的耐久性。

3 設(shè)計(jì)碼頭結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)

3.1 設(shè)計(jì)樁基

作為高樁承臺(tái)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，樁基的施工類(lèi)型是根據(jù)碼頭建設(shè)的規(guī)模來(lái)確定的。由于該工程泊位的噸級(jí)為30，000t以下，因此使用650mm×650mm預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁經(jīng)濟(jì)型良好，樁基的持力層為風(fēng)化嚴(yán)重的花崗巖，層面起伏大，埋藏深度深，樁的整體長(zhǎng)度在39.2～51.3m之間進(jìn)行變化。為了保證吊運(yùn)的過(guò)程中，內(nèi)力在使用期樁身內(nèi)力以下，使用六點(diǎn)吊對(duì)樁進(jìn)行吊運(yùn)。在施工時(shí)，先對(duì)3#和3A#的泊位進(jìn)行施工，在實(shí)際的施工過(guò)程中遇到了沉樁困難的問(wèn)題，于是在4#～6#的泊位設(shè)計(jì)了鋼樁靴。

3.2 設(shè)計(jì)過(guò)渡段

該工程的二期工程為平直岸線，處于建好的7#～8#泊位和1#～2#泊位之間，2#泊位和3A#泊位碼頭相連接，與之相對(duì)應(yīng)的泊位過(guò)渡段剖面示意圖如下圖所示（見(jiàn)圖1）。

圖1 泊位過(guò)渡段設(shè)計(jì)剖面結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)合圖2，在泊位過(guò)渡段的設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要問(wèn)題有如下幾個(gè)方面：

（1）1#、2#泊位碼頭主要有后方承臺(tái)和前方承臺(tái)構(gòu)成，其中后方承臺(tái)的寬度為15.6m，前方承臺(tái)的寬度為20.3m，泊位3A#～6#的結(jié)構(gòu)屬于寬承臺(tái)，承臺(tái)的寬度為35m，而且在此過(guò)渡段中預(yù)留出了三角形布置的方樁，樁的數(shù)量為73根，由于樁位和1#、2#的泊位一致，因此，設(shè)計(jì)時(shí)按照1#、2#泊位的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，對(duì)此過(guò)渡段進(jìn)行設(shè)計(jì)。不僅將2#泊位留下的方樁利用起來(lái)，而且由于結(jié)構(gòu)的總寬度為35m，可以很好和3A#的泊位進(jìn)行順接、協(xié)調(diào)。

（2）1#、2#、3A#～6#泊位碼頭的頂面高度均為4.5m，其中1#、2#前沿水的深度為-10.4m，3A#～6#的前沿水深度為-11.6m。考慮到前沿水的深度不一致，為了更好的對(duì)兩者進(jìn)行連接，在距離2#泊位段比較近的3A#段設(shè)置了一個(gè)-46.7m的過(guò)渡段，此過(guò)渡段碼頭前沿水深-10.4m處設(shè)置向-11.6m的邊坡過(guò)渡，邊坡比為1：3。

（3）7#、8#屬于鋼筋混凝土大管樁梁板碼頭，承臺(tái)的寬度為40m，大管樁樁的直徑為1.3m，排架之間的距離為10m，只在7#泊位外的地方留了一排大管樁，一共為六根，由于接岸岸坡已經(jīng)形成，在設(shè)計(jì)6#泊位過(guò)渡段有一定的困難，6#泊位和7#、8#的結(jié)構(gòu)段所處的結(jié)構(gòu)段不同，將主體結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)到了此過(guò)渡段，使得7#泊位和過(guò)渡端后岸側(cè)拐彎相連接。在原有7#泊位岸坡設(shè)置了護(hù)面的塊石，重量為160kg，保證了打樁振動(dòng)時(shí)集裝箱碼頭的正常使用。

3.3 設(shè)計(jì)岸坡的穩(wěn)定性

在對(duì)碼頭岸坡回填、挖泥、加固、打樁等施工的過(guò)程中，很容易產(chǎn)生岸坡失穩(wěn)的情況，特別是在大潮低潮位時(shí)，很容易有岸坡失穩(wěn)的情況出現(xiàn)。通過(guò)對(duì)該碼頭進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)，在泊位3A#～6#的地基中有兩層軟土層，第一次為灰色淤泥層，平均厚度為11.65m，分布很廣泛，水含量高，呈流塑狀，在設(shè)計(jì)時(shí)，使用挖除換填的方法對(duì)該地基進(jìn)行處理，第二層為淤泥質(zhì)粘土，呈軟塑狀，分布高層在-14.3～29m，使用打設(shè)砂樁的方法對(duì)地基進(jìn)行處理，按照正方形對(duì)砂樁進(jìn)行布置，直徑為750mm，樁間距離為1.2m、1.5m，置換率分別為10%、20%、30%。

使用傳統(tǒng)斜坡式結(jié)構(gòu)作為岸坡結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式是高樁梁板碼頭比較常見(jiàn)的一種結(jié)構(gòu)型式（對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖2所示）。

圖2 斜坡式岸坡結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)合圖2，本工程在建設(shè)好的1#、2#、7#、8#泊位均使用這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)。在計(jì)算岸坡的穩(wěn)定性時(shí)，要從使用期、施工期、地震期三個(gè)方面進(jìn)行計(jì)算，其中施工期按照具體的施工過(guò)程計(jì)算斷面的形成、堆載預(yù)壓、處理地基等進(jìn)行了具體的計(jì)算。經(jīng)過(guò)驗(yàn)算得出，安全性達(dá)到了規(guī)定要求。

3.4 抗震設(shè)計(jì)

此港口碼頭工程設(shè)計(jì)的抗震等級(jí)為八級(jí)，為了對(duì)水平地震的慣性力進(jìn)行抵御，分別在碼頭900m的范圍中設(shè)置了16個(gè)叉樁，沿縱向進(jìn)行布置，在橫向排架設(shè)置了兩個(gè)叉樁。使用整體連接的方法對(duì)承臺(tái)上部結(jié)構(gòu)的縱梁、衡梁、面板進(jìn)行連接。

4 施工過(guò)程中的技術(shù)重點(diǎn)

（1）沉樁施工的技術(shù)重點(diǎn)

在此工程中，沉樁施工需要從厚度比較大的灰黃色粗砂層穿過(guò)，沉樁施工難度大。故而需要結(jié)合樁型設(shè)置對(duì)應(yīng)的錘擊數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)。具體數(shù)據(jù)示意表如表1所示。

表1 錘擊數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)示意表

結(jié)合表1以及本工程實(shí)際情況：原本設(shè)計(jì)使用KB-80錘進(jìn)行施工，每一擊的貫入平均值為5mm，在達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，繼續(xù)錘擊100mm，每一擊的平均貫入值為6mm，而且樁底距設(shè)計(jì)高度的距離要控制在2m以下。在實(shí)際的施工過(guò)程中，最后100mm的貫入度平均值更改成了每一擊8mm。而且由于地質(zhì)條件的不同，以上施工方法無(wú)法達(dá)到施工的基本要求，一些位置是樁長(zhǎng)比超出了設(shè)計(jì)程度5m左右，因此，在進(jìn)行沉樁施工的過(guò)程中，對(duì)沉樁的控制標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)行了及時(shí)的調(diào)整。在樁尖高度超出設(shè)計(jì)3.5～5m時(shí)，按照每一擊6mm的深度對(duì)最后10陣的貫入度進(jìn)行控制，并將貫入度保持在不斷升高的趨勢(shì)。

（2）砂樁施工的技術(shù)重點(diǎn)

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