高樁梁板碼頭晃動(dòng)原因及處理對策分析

張小玉

摘 要：文章結(jié)合中信（江陰）碼頭有限公司一期工程水域碼頭工程實(shí)際案例，對該工程基本情況進(jìn)行了簡要分析，研究了碼頭出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象的主要原因，同時(shí)對碼頭晃動(dòng)問題的處理對策展開分析，希望在同類工程實(shí)踐中引起一定的關(guān)注與重視。

關(guān)鍵詞：高樁梁板 碼頭 晃動(dòng) 原因 對策

碼頭晃動(dòng)是碼頭工程建設(shè)運(yùn)行過程中比較常見的質(zhì)量問題之一。受到晃動(dòng)問題的影響，可能導(dǎo)致碼頭結(jié)構(gòu)出現(xiàn)共振以及疲勞破壞的問題，最終導(dǎo)致碼頭工程的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及耐久性受到不良影響。因此，需要工作人員積極分析導(dǎo)致碼頭晃動(dòng)的主要原因，采取相關(guān)對策進(jìn)行處理，以確保碼頭整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

1.工程概況

中信（江陰）碼頭有限公司一期工程水域碼頭工程位于長江下游江陰水道右岸蘆埠港與申港閘之間，規(guī)劃建設(shè)2個(gè)50000DWT海輪泊位、1個(gè)5000DWT內(nèi)檔泊位和3個(gè)1000DWT小船疏運(yùn)泊位。主體包括海輪泊位、內(nèi)檔泊位、小船泊位以及引橋4座。海輪泊位外檔建設(shè)50000噸級海輪散貨泊位2個(gè)，水工結(jié)構(gòu)兼顧100000噸級海輪靠泊，內(nèi)檔建設(shè)5000噸級散貨泊位1個(gè)。碼頭平臺長530m，寬45m、38m，通過2座引橋和皮帶機(jī)廊道與陸域連接。沿內(nèi)檔泊位港池岸側(cè)建設(shè)1000噸級小船泊位3個(gè)，靠泊段樁臺長287m、寬20m，轉(zhuǎn)運(yùn)站墩臺長27.06m，寬20m，連接樁臺長48.94m，寬17m，通過2座引橋和皮帶機(jī)廊道與陸域連接。其斷面結(jié)構(gòu)如下圖所示（見圖1）。

2.碼頭晃動(dòng)原因分析

2.1碼頭前沿直樁自由長度過長

本工程中，對水下地形條件的測量數(shù)據(jù)顯示：本工程實(shí)際水下拋石護(hù)岸實(shí)際厚度與設(shè)計(jì)厚度存在一定差異，實(shí)際厚度取值在0.8～1.0m左右，而設(shè)計(jì)要求厚度則為2.0～5.0m。由此導(dǎo)致部分區(qū)域甚至無法找到拋石，樁基自由長度為入土深度的1.0～2.2倍左右。因此，過長的碼頭前沿直樁自由長度是導(dǎo)致碼頭頻繁出現(xiàn)晃動(dòng)問題的關(guān)鍵原因之一。

2.2碼頭后沿斜樁坡比過大

本工程中，在碼頭發(fā)生晃動(dòng)問題后，對碼頭后沿斜樁坡比取值情況進(jìn)行了系統(tǒng)測量。根據(jù)測量結(jié)果數(shù)據(jù)反映：斜樁坡比為7：l時(shí)，碼頭排架橫向剛度遠(yuǎn)小于斜樁坡比為4：l的碼頭排架橫向剛度。由此可見，二期工程碼頭排架斜樁坡比過大（超過50%的斜樁坡比達(dá)到7：1），未能達(dá)到設(shè)計(jì)的4：1是引起碼頭晃動(dòng)的又一重要原因。

3.碼頭晃動(dòng)處理對策

針對本工程中，高樁梁板碼頭發(fā)生晃動(dòng)問題原因的分析，認(rèn)為解決晃動(dòng)問題的關(guān)鍵思路在于：通過對拋石固樁法、樁內(nèi)灌注混凝土法、以及增設(shè)鋼撐法的綜合應(yīng)用，使碼頭的橫向?qū)挾饶軌虻玫胶侠淼奶嵘瑥亩畲笙薅鹊谋苊饣蝿?dòng)事件的產(chǎn)生。具體的處理對策可以概括為以下幾個(gè)方面：

3.1拋石固樁法

拋石固樁法的主要實(shí)現(xiàn)策略可以概括為以下幾個(gè)方面：第一，在碼頭前方平臺下的平拋塊石，塊石厚度控制在2.0cm左右；第二，在斜樁周邊拋填塊石，塊石厚度控制在2.0cm左右；第三，在斜樁周邊拋石并通過灌漿固結(jié)的方式對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。為了在具體的工程實(shí)踐中選擇最合理且可行的技術(shù)方案，可以對經(jīng)過拋石固樁處理后的碼頭自振頻率進(jìn)行預(yù)測與對比：方案一所對應(yīng)的碼頭自振頻率預(yù)測值自1.35提升至1.43，方案二所對應(yīng)的碼頭自振頻率預(yù)測值自1.29提升至1.33，方案三所對應(yīng)的碼頭自振頻率預(yù)測值自1.88提升至1.97。結(jié)合以上數(shù)據(jù)來看，認(rèn)為：通過對拋石固樁法的應(yīng)用，能夠使碼頭樁基自由長度得到一定程度上的控制，提高碼頭平臺的橫向剛度，從而改善碼頭自振頻率，這一點(diǎn)對于減少碼頭的晃動(dòng)現(xiàn)象而言意義非常顯著。在此基礎(chǔ)之上，通過對碼頭自振頻率提升比例的對比，認(rèn)為方案二，也就是在斜樁周邊拋石并通過灌漿固結(jié)的方式對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的減少碼頭晃動(dòng)的效果最為確切，有非常好的可行性。

3.2樁內(nèi)灌注混凝土法

樁內(nèi)灌注混凝土法解決碼頭晃動(dòng)問題的主要思路是：通過聯(lián)合鋼管以及混凝土受力的方式，提高鋼管柱的抗彎剛度，以達(dá)到改善碼頭整體剛度水平的目的。需要注意的一點(diǎn)是，在樁內(nèi)灌注混凝土法解決碼頭晃動(dòng)問題的過程中，首先需要明確的是混凝土的灌注范圍，簡單來說就是樁內(nèi)灌注混凝土高度必須控制在樁基嵌固點(diǎn)以下。因此，對鋼管樁受彎嵌固點(diǎn)深度的計(jì)算是非常重要的。具體計(jì)算式為：

受彎嵌固點(diǎn)距泥面深度取值（單位：m）=計(jì)算系數(shù)（根據(jù)樁基自由度取值在1.8～2.2范圍內(nèi)，本工程中取值為1.8）*樁體相對剛度系數(shù)；

結(jié)合本工程的實(shí)際數(shù)據(jù)，受彎嵌固點(diǎn)距泥面深度取值為5.0m。

根據(jù)該取值標(biāo)準(zhǔn)，要求樁內(nèi)灌注混凝土法實(shí)施期間的樁內(nèi)灌注混凝土起點(diǎn)需要在泥面以下5.0m深度位置。同時(shí)，樁內(nèi)混凝土的灌注方案還有兩種類型：第一，直樁與斜樁的混凝土灌注作業(yè)同步開展；第二，僅在斜樁內(nèi)進(jìn)行混凝土灌注作業(yè)。為了在具體的工程實(shí)踐中選擇最合理且可行的技術(shù)方案，可以對經(jīng)過樁內(nèi)灌注混凝土處理后的碼頭自振頻率進(jìn)行預(yù)測與對比：方案一所對應(yīng)的碼頭自振頻率預(yù)測值自1.42提升至1.50，方案二所對應(yīng)的碼頭自振頻率預(yù)測值自1.55提升至1.62。分析認(rèn)為：方案二，也就是僅在斜樁內(nèi)進(jìn)行混凝土灌注作業(yè)對于解決碼頭晃動(dòng)問題的效果更加理想。還需要注意的一點(diǎn)是，在實(shí)施樁內(nèi)混凝土灌注作業(yè)前，必須對鋼管樁進(jìn)行剖口，同時(shí)清除樁內(nèi)的淤泥、黏土、沙礫等雜物至嵌固點(diǎn)以下。

3.3增設(shè)鋼撐法

由于碼頭樁基較大的自由度是導(dǎo)致碼頭頻繁晃動(dòng)的最主要原因，因此可以嘗試通過增設(shè)鋼撐法的方式，提高碼頭整體性剛度水平。具體的實(shí)現(xiàn)方案有以下幾個(gè)方面：第一，根據(jù)碼頭實(shí)際情況，沿橫向方向增設(shè)鋼支撐結(jié)構(gòu)，同一排架中斜樁與直樁通過截面900.0mm鋼管進(jìn)行連接；第二，根據(jù)碼頭實(shí)際情況，沿縱向方向增設(shè)鋼支撐結(jié)構(gòu)，縱向鋼管樁通過截面900.0mm鋼管進(jìn)行連接；第三，縱向與橫向方向同時(shí)增設(shè)鋼支撐結(jié)構(gòu)。為了在具體的工程實(shí)踐中選擇最合理且可行的技術(shù)方案，可以對經(jīng)過增設(shè)鋼撐法處理后的碼頭自振頻率進(jìn)行預(yù)測與對比：方案一所對應(yīng)的碼頭自振頻率預(yù)測值自1.74提升至1.83，方案二所對應(yīng)的碼頭自振頻率預(yù)測值自1.52提升至1.61，方案三所對應(yīng)的碼頭自振頻率自2.16提升至2.38。分析認(rèn)為：方案三，也就是縱向與橫向方向同時(shí)增設(shè)鋼支撐結(jié)構(gòu)對于解決碼頭晃動(dòng)問題的效果更加理想。當(dāng)然，從施工安全性的角度上來說，應(yīng)當(dāng)在枯水期低水位條件下展開此項(xiàng)處理。

4.結(jié)束語

本文結(jié)合中信（江陰）碼頭有限公司一期工程水域碼頭工程實(shí)際案例，圍繞碼頭晃動(dòng)的產(chǎn)生原因及其處理問題展開分析，認(rèn)為碼頭前沿直樁自由長度過長，碼頭后沿斜樁坡比過大均是導(dǎo)致高樁梁板碼頭出現(xiàn)晃動(dòng)問題的主要原因。因此，為應(yīng)對碼頭晃動(dòng)問題，關(guān)鍵在于通過對拋石固樁法、樁內(nèi)灌注混凝土法、以及增設(shè)鋼撐法的綜合應(yīng)用，使碼頭的橫向?qū)挾饶軌虻玫胶侠淼奶嵘Ｒ虼耍疚膶σ陨先N技術(shù)方案的實(shí)施策略與效果進(jìn)行了研究，總結(jié)了解決碼頭晃動(dòng)問題的可行性對策，希望能夠引起各方關(guān)注與重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]許英，李同春，莫建兵等.沉樁超孔隙水壓力對碼頭邊坡穩(wěn)定的影響[J].巖土力學(xué)，2010，31（8）：2525-2529，2540.

[2]莫建兵，吳興祥，羅秀娜等.碼頭沉樁施工期岸坡穩(wěn)定分析[J].中國港灣建設(shè)，2009（2）：17-20.

[3]姜寧林，周鑫強(qiáng).基于均勻設(shè)計(jì)的重力式沉箱碼頭抗傾穩(wěn)定敏感性分析[J].水運(yùn)工程，2014（6）：55-58.

[4]袁和平，陶桂蘭.打樁對碼頭岸坡穩(wěn)定的不利影響和防治措施[J].水運(yùn)工程，2013（4）：72-75.

[5]周錫檔，王樂芹，王暉等.樁基碼頭岸坡整體穩(wěn)定分析的修正[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，24（4）：681-686.endprint