靖江二期碼頭改擴建工程樁基設計方案

王彪

【摘 要】 針對靖江二期碼頭改擴建工程的特殊地質條件，采用希迪軟件進行空間建模計算，發現原方案的樁力計算結果不能滿足樁基承載力要求。根據計算結果，提出排架前兩排樁基采用雙樁的設計方案，樁基和橫梁等承載力計算結果均滿足承載力要求。該設計思路可為相關工程的設計提供借鑒意義。

【關鍵詞】 改擴建工程；樁基；承載力

1 工程概況

靖江二期改擴建工程位于江蘇省靖江市長江下游北岸六助港處，與張家港市隔江相望，工程擬在已建泊位上游側擴建5萬噸級通用泊位一個，碼頭水工結構按5萬噸級集裝箱船設計。水工建筑物包括碼頭平臺、引橋、堆場軌道基礎等。碼頭平臺長165 m，寬36 m，平臺通過一座引橋與岸連接，引橋長度為85.473 m，寬度為12 m。碼頭平臺和引橋采用高樁梁板結構。

工程可行性研究評估階段分別采用2個設計方案：

（1）方案1：基樁采用直徑為1 000 mm的PHC管樁，每榀排架布置2對叉樁及5根直樁，共9根PHC管樁，選擇⑥土層-粉細砂作為樁尖持力層，排架間距8 m；碼頭平臺前沿豎向間隔布置SUC1000H標準反力型橡膠護弦（兩鼓一板）及DA-A400H1000L標準反力型橡膠護弦；前邊梁上水平布置DA-A400H1000L標準反力型橡膠護弦。前沿系纜設施采用 kN系船柱和550 kN系船柱間隔布置。

（2）方案2：與方案1的不同之處在于，基樁采用直徑800 mm的PHC管樁，每榀排架布置3對叉樁及4根直樁，共10根PHC管樁，選擇④土層-粉細砂作為樁尖持力層，排架間距6.8 m。

2 工程荷載資料及自然條件

2.1 荷載資料

擴建碼頭前沿配備起重量40 t、懸臂長35 m多用途門座式起重機2臺，需行走至相鄰二期工程范圍內。遠期預留岸橋2臺（總起重量45 t，外伸距33 m），需行走至相鄰二期工程范圍內。碼頭面堆貨荷載按3 t/m2考慮。流動機械荷載考慮25 t平板車和60 t集裝箱拖掛車。

2.2 地質情況

根據中交第二航務工程勘察設計院有限公司2011年12月編制的《泰州港靖江港區新港作業區公用碼頭二期改擴建工程巖土工程勘察報告》（工程可行性研究評估階段）區域地質資料及鉆探揭示，勘區覆蓋層主要為人工填土、淤泥質粉質黏土、粉砂、粉細砂、粉質黏土及黏土、中粗礫。

勘區地層為第四紀全新統河流沖積相地層： ①單元人工填土、②單元淤泥質粉質黏土、②-1單元粉質黏土、②-2單元粉土，埋藏淺，分布零星或不連續，層厚不穩定，強度較低； ③-1單元粉細砂、 ③-1粉土土質差，埋深不大，強度不高，均不能作為基礎持力層； ④單元粉細砂一般為中密狀態，但埋深有限，可作為一般陸地小型建筑物的基礎持力層； ⑤單元粉質黏土及黏土、⑤-1單元淤泥質粉質黏土、⑤-2粉土、⑤-3粉細砂土質差，強度不高，一般不推薦作為基礎持力層； ⑥-1單元粉細砂、⑥-2單元粉土強度一般，且埋深較大，厚度小，分布不均，不宜作為碼頭樁基的基礎持力層； ⑥單元粉細砂分布較廣泛，層厚較大，強度較高，為水工結構樁基良好持力層。各單元土體巖土設計參數推薦值見表1。

3 設計方案

3.1 方案選擇

本工程方案1采用直徑 mm的PHC管樁，選擇⑥土層作為樁尖持力層，該土層層厚較大，強度較高，為水工結構樁基良好持力層，樁基承載力計算結果較好。方案2選用直徑800 mm的PHC管樁，鑒于二期碼頭選用的該型號管樁在施工過程中抗擊打能力較弱，樁頭打裂現象時有發生，方案2選擇⑥土層存在困難；加之⑤土層強度不高，樁端阻力僅 kPa，工程可行性研究評估階段地質勘查報告不推薦其作為樁尖持力層。經研究，設計最終確定采用方案2，選擇④土層作為樁尖持力層。該土層為中密狀態，但埋深有限。

碼頭空間模型計算采用希迪軟件。計算結果（見圖1）顯示，碼頭最大計算樁力達到 kN，計算樁基承載力為 kN，靠江側兩排樁基樁力較大，其余樁基的樁力計算結果均能滿足樁基承載力要求。樁尖標高距⑤土層頂高程為3.5 m，已達到規范規定的滿足沖剪破壞的最小間距，增加樁長已無可能。方案2排架長度36 m，設計3對叉樁和4根直樁共10根管樁，樁基設計已相當密集，增加樁數可能性亦不大。經研究，本工程方案2最終選擇將前兩排樁基變更為兩對雙樁的方案（見圖2）。

3.2 計算結果和分析

樁號由每榀排架從江側到岸側依次為1號～10號樁。由最大樁力計算結果（表2）可以看出，當前兩排樁基變更為雙樁后，由于計算模型中其計算剛度增加為2倍，承擔的樁力變大，分別增加了12.5%和20.2%；第三排樁基由于前兩排樁基為其分擔了樁力，其樁力有大幅度減小，本方案3號樁減小幅度為 29.10%；后幾排樁基的樁力雖然有不同程度的增減，但其幅度均不大，基本與原樁力持平。變更方案后的樁基樁力計算結果滿足樁基承載力的要求。

4 結 語

針對本工程特殊的地質條件，采用將平臺前兩排樁基變更為雙樁的方案，使前兩排樁基分擔更多的樁力，排架中其他樁基的樁力呈現出不同幅度的增減，最終計算結果滿足樁基承載力的要求。本工程的設計思路可供相關工程借鑒。