淺談高樁碼頭樁基設(shè)計(jì)及施工特點(diǎn)

楊宏賦

摘 要：本文對高樁碼頭樁基設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行分析，根據(jù)高樁碼頭特點(diǎn)優(yōu)化樁基設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合施工技術(shù)優(yōu)化樁基布置方案，提高單樁承載力，縮短施工周期，使得施工效果顯著，確保高樁碼頭設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高樁碼頭;樁基;設(shè)計(jì);施工特點(diǎn)

中圖分類號：U656.1? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）08-0066-02

1 高樁碼頭樁基的設(shè)計(jì)

高樁碼頭樁基設(shè)計(jì)主要是優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，同時(shí)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)情況、施工區(qū)域水文情況、碼頭使用功能、工程造價(jià)指標(biāo)、施工方案等因素，制定樁基設(shè)計(jì)方案。

1.1樁基布置

樁基布置不僅關(guān)系到整個(gè)碼頭結(jié)構(gòu)受力情況，在碼頭結(jié)構(gòu)的總造價(jià)中也占有相當(dāng)大的比重。布置原則：①應(yīng)能充分發(fā)揮樁基承載力，且使同一樁臺(tái)下的各樁受力盡量均勻，使碼頭的沉降和不均沉降較小;②應(yīng)使整個(gè)碼頭工程建設(shè)比較經(jīng)濟(jì);③應(yīng)考慮樁基施工的可能性與方便性。

1.1.1順岸碼頭橫向排架中樁基布置

（1）前樁臺(tái)（窄樁臺(tái)）：①起重設(shè)備的軌道前軌道梁下布置雙直樁，后軌道梁布置叉樁。②根據(jù)承臺(tái)寬度和其上荷載大中，可在雙直樁和叉樁之間加設(shè)一根、兩根或多根直樁，當(dāng)受到水平力較大時(shí)，也可加設(shè)叉樁或斜樁。③無起重設(shè)備時(shí)無論是否設(shè)縱梁，樁基一般采用等距布置。

（2）后樁臺(tái)主要承受垂直荷載，樁基一般采用直樁等間距布置。

1.1.2窄突堤碼頭橫向排架中樁基布置

為避免斜樁在土面以上部分伸出碼頭前沿線之外，與船舶相撞，叉樁一般不布置在樁臺(tái)兩側(cè)。

（1）無起重設(shè)備時(shí)，叉樁布置于碼頭寬度中央。

（2）有起重設(shè)備時(shí)，在軌道梁下布置半叉樁。

1.1.3橫向排架中樁的間距

為減小土中應(yīng)力重疊的影響，充分發(fā)揮樁的承載力，對于摩擦樁樁與樁之間的中距盡量不小于樁徑的6倍，對于端承樁樁與樁之間的間距一般采用3～5m。為方便打樁時(shí)安放替打，組成叉樁的兩根樁在樁頂處的凈距不宜小于30cm。

1.1.4樁基的縱向布置

為了充分發(fā)揮樁基承載力，常采用長樁大跨。樁基如采用承載力較大PHC管樁、鋼管樁時(shí)，前樁臺(tái)橫向排架間距可達(dá)8～12m;后樁臺(tái)的堆貨荷載較大且一般不設(shè)縱梁，面板及其上荷載直接傳遞給橫向排架，相應(yīng)排架間距可較前方樁臺(tái)小。

1.2樁長設(shè)計(jì)

樁長應(yīng)由計(jì)算確定，同時(shí)應(yīng)考慮碼頭荷載、樁基布置型式、地質(zhì)情況、施工設(shè)備等因素，若超過打樁船能施打的長度，則應(yīng)考慮接樁。

（1）滿足在地基中的嵌固條件，如是巖面或打入困難的土層（N≥30）的高度較高，需采用鉆孔栽樁的方法來滿足嵌固條件。

（2）為了提高樁的承載力和減小沉降，應(yīng)盡量將基樁尖打入良好持力層的一定深度。

（3）樁未能達(dá)到硬土層，在滿足單樁承載力的基礎(chǔ)上應(yīng)使同一樁臺(tái)的樁打至同一土層，且樁尖標(biāo)高不宜相差太大，以免樁臺(tái)產(chǎn)生不均勻沉降。

1.3樁基的靜載荷試驗(yàn)

進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)過程中，對樁基按照水平力、軸向壓力和上拔力的順序增加承載力，保證樁基承受最大的試驗(yàn)荷載，記錄樁基移動(dòng)的位置，繪制曲線圖分析樁基承受力度和位移的關(guān)系，測定樁基的應(yīng)力、變形等情況，計(jì)算出樁基可以承受的力度區(qū)域，從而保證樁基的穩(wěn)固性在可靠范圍內(nèi)，進(jìn)一步設(shè)計(jì)出科學(xué)合理方案。

2高樁碼頭樁基施工技術(shù)

沉樁時(shí)需按一定順序進(jìn)行，因此對樁基布置時(shí)，必須考慮施工可能性。⑴保證每根樁都能打，且施工方便;⑵不妨礙打樁船的拋錨和系纜;⑶盡量減少調(diào)船和變動(dòng)打樁架斜度。但有時(shí)由于結(jié)構(gòu)原因，樁基布置復(fù)雜，并受到水位、地形條件和打樁船性能的限制，有些樁不易打，甚至打不到，則需考慮是否改變樁基布置或采用特種施工方法。

2.1管樁類型

2.1.1鉆孔灌注樁

灌注樁是利用鉆孔、挖掘和鋼管擠壓地面形成樁孔，再在孔中放置鋼筋籠，并灌注砼方式制成。適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層、巖溶發(fā)育巖層或裂隙發(fā)育的地層施工，樁孔直徑通常為600～2500mm。鉆孔灌注樁施工對地基沒有嚴(yán)格的要求，但成孔的時(shí)間過長、工藝較為復(fù)雜，在具體施工過程中無法測定樁基質(zhì)量，容易存在一定的質(zhì)量隱患。

2.1.2預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁

PHC管樁是利用離心作用形成一個(gè)空心、圓柱型管柱，脫模后進(jìn)入高壓釜蒸養(yǎng)而成，可以工廠化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，樁身質(zhì)量可靠、運(yùn)輸?shù)跹b方便、接樁快捷、機(jī)械化施工程度高、操作簡單、易控制。樁身混凝土強(qiáng)度高，可打入密實(shí)的砂層和強(qiáng)風(fēng)化巖層，由于擠壓作用，樁端承載力可比原狀土質(zhì)提高70%～80%，樁側(cè)摩阻力提高20%～40%，使得PHC管樁廣泛應(yīng)用于高樁碼頭的樁基施工中。

接樁方法有：法蘭盤螺栓聯(lián)結(jié)法、端頭板電焊聯(lián)結(jié)法。端頭板焊聯(lián)結(jié)法是管樁頂端的一塊圓環(huán)形鐵板，厚度一般為18～22毫米，端板外緣沿圓周留有坡口，管樁對接后坡口變成U型，燒焊時(shí)將管樁周邊的U型坡口填滿即可。

樁尖（靴）型式有：十字型、圓錐型和開口型。長江下游及江蘇沿海地區(qū)多采用開口型樁尖（靴）。

2.1.3鋼管樁

鋼管樁具有較高強(qiáng)度、較強(qiáng)抗裂彎矩和抗沖擊能力，可以有效抗擊船舶和海水的沖擊問題。在具體施工過程中采用錘擊下沉，縮短施工時(shí)間，使得施工相對便捷，效果顯著。但易銹蝕、用鋼量大、造價(jià)高，在實(shí)際施工中應(yīng)用區(qū)域較為狹窄。

常用尺寸：外徑：500～1200mm，壁厚10～18mm。鋼管樁制作材料為合金鋼或強(qiáng)度較高的鋼，卷焊制成。常見型式：開口式：打入容易，但樁的承載力低;全封閉：承載力高，但打入困難;半封閉：打入容易，到位后樁尖形成土塞，承載能力也較高。

2.2施工工序

（1）管樁的運(yùn)輸。管樁利用船舶運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)在船舶倉板上設(shè)置運(yùn)樁底座，防止運(yùn)輸過程中樁體移動(dòng)損壞樁體表面及防腐層。管樁裝船原則為后打入的先裝船、先打入的后裝船，管樁疊放層數(shù)宜為4層，先使用的樁體放置在兩側(cè)，后使用的放置在中間，簡化管樁的裝卸和使用，也較大程度避免“偏載”情況發(fā)生。

（2）施工水位測量及樁位布設(shè)。沉樁前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)提供的平面坐標(biāo)系統(tǒng)和當(dāng)?shù)氐睦碚撟畹统泵妫瑴y量施工水位是否滿足沉樁作業(yè)要求，如不能滿足應(yīng)采取挖泥船進(jìn)行疏浚。打樁船進(jìn)入施工現(xiàn)場后，采用GPS復(fù)測控制點(diǎn)，在允許的誤差范圍內(nèi)，確保施工復(fù)測的結(jié)果與設(shè)計(jì)提供的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)一致，利用復(fù)測結(jié)果測設(shè)樁位。

（3）下樁、穩(wěn)樁。樁基下沉過程中，依次從下到上解除鋼絲繩，穩(wěn)樁速度要慢，防止樁身發(fā)生偏移。下樁過程中，若樁尖入土2m～3m后立即停止下樁，進(jìn)行校準(zhǔn)后繼續(xù)作業(yè)，直到樁身在自身重力作用下不再下沉為止。錘擊前應(yīng)保證樁、替打、錘在同一軸線，以免錘擊過程中發(fā)生移位。穩(wěn)樁過程中應(yīng)采用重錘低擊，避免錘擊的力度超過混凝土本身承受的力度，破壞樁體。壓錘的過程中應(yīng)隨時(shí)觀測樁體位移的情況，一旦發(fā)生偏移，立馬停止錘擊，針對出現(xiàn)的情況探討解決方案。

（4）沉樁。錘擊沉樁應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、打樁船的架高、錘型、樁型和樁長綜合考慮。黏性土層以標(biāo)高控制為主，貫入度可作校核;砂性土層或風(fēng)化巖層，以貫入度控制為主，標(biāo)高作校核。長江下游及江蘇沿海地區(qū)多為密實(shí)砂土，以貫入度控制為主。當(dāng)出現(xiàn)樁尖已到達(dá)設(shè)計(jì)并低于設(shè)計(jì)標(biāo)高貫入度仍偏大或沉樁已達(dá)到并小于設(shè)計(jì)規(guī)定貫入度而樁尖標(biāo)高仍高出設(shè)計(jì)標(biāo)高較多時(shí)，宜采用高應(yīng)變檢驗(yàn)樁的極限承載力并同設(shè)計(jì)研究解決。

（5）夾樁。由于施工水域的水流速度過快，水壓較大，會(huì)導(dǎo)致已沉樁體出現(xiàn)偏斜。為保護(hù)已沉設(shè)完畢的樁體，應(yīng)對沉樁完畢的排架安裝通長型鋼，再進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工，并在樁頂上插好標(biāo)志旗、設(shè)置好標(biāo)記燈，防止船只與樁體發(fā)生碰撞。

（6）樁基檢測。PHC管樁施工完畢應(yīng)對其單樁軸向承載力和樁身完整性檢測，可采用高應(yīng)變動(dòng)力檢測和低應(yīng)變動(dòng)檢測，抽檢數(shù)量宜分別取樁總數(shù)的2%～5%（并不少于5根）和10%（并不少于10根）。鋼管樁檢測除應(yīng)符合上述檢測規(guī)定外，還需對其全部焊縫檢測。檢測方法有外觀檢測和無損檢測，內(nèi)部焊縫宜采取超聲波探傷輔以射線探傷檢測。

3 結(jié)束語

樁基是高樁碼頭工程最重要部分，優(yōu)化樁基設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，保證合理設(shè)計(jì)方案，簡化施工工藝，降低造價(jià)成本，提高港口工程的施工質(zhì)量。

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