重力方塊碼頭后軌道梁基樁的優化設計及應用

姜千鹿 中交一航局第三工程有限公司

1.工程概況

哈利法港一號集裝箱碼頭擴建項目位于阿布扎布塔維拉，集裝箱堆場區軌道梁主要結構為碎石墊層、混凝土墊層和鋼筋混凝土軌道梁。軌道梁的頂面標高為+4.0m。軌道梁施工完成后，軌道梁包括830mm厚的鋼筋混凝土條形基礎、100mm厚的混凝土墊層、150mm厚的碎石基地。

根據進場節點日期，西碼頭分為3個階段，1期為公共區域和51～55區，進場節點日期為2019年3月18日；2期為56～59區，3期為60～62區，進場節點日期均為2019年4月18日。每個區塊有兩條軌道梁，累計軌道梁數量24根，51～62區塊每根梁的總長度為301.91m。

2.基樁優化設計

在重力方塊碼頭建設項目中，通常采用灌注樁或者施打PHC管樁作為后軌道梁基樁。一般情況下，灌注樁耗費較高且施工速度較慢。PHC管樁不僅有較高的抗壓強度和較多的產品規格，還能實現靈活搭配，且施工速度較快、接長方便，在各類地層條件諸如軟土、砂土、粉土、黏土等均有較強的適用性。

2.1 地質條件分析

PHC管樁具有較高的脆性，在沉樁施工過程中極易發生樁頭打裂、裂縫以及樁身斷裂的情況。在PHC管樁施工中，做好地質勘察工作非常重要。若地質條件較為復雜應先試樁。運用PHC 管樁時重點研究地質條件，并遵循因地制宜的原則選用施工方法。

2.2 基樁比選

集裝箱裝卸橋的輪壓較大，對不均勻沉降呈現出靈敏的反應，因此需對后軌道基礎進行處理。針對裝卸橋后軌道基礎結構，可選用打入樁和鉆孔灌注樁方案。打入樁方案有鋼管樁和PHC管樁兩種。鋼管樁造價較高，因此選用PHC管樁。當設計使用年限為50年時，可選用直徑≥800mm的P H C 基樁，將管節長度控制在7～30m范圍內，基樁具備較大的承載力和良好的抗彎性能，在布置樁位時可適當拉大樁間距，以此減小打樁難度。

2.3 選擇組合式鋼樁尖

基于地質條件，在開展沉樁施工時，進入持力層時可能會產生較大的難度。為減少沉樁阻力，關鍵在于增強樁端穿透覆蓋土層的能力。因全部選用鋼管樁將耗費過高成本，若周圍環境相關因素對施工的影響較小，可選用PHC管樁結合超長鋼樁靴方案，該方案的經濟性和便捷性較好，且施工質量可靠。若沉樁灌入難度大，可選用預應力混凝土樁，并與鋼管樁相結合構建組合樁。

2.4 接樁處的連接設計

要注重加強基樁的抗拔能力，將現場打樁情況作為依據對基樁實施分節焊接，并依據設計規范驗算焊縫強度，以此合理確定強度值，確保滿足工程施工需求和保證現場焊接施工質量，避免出現焊縫不飽滿、焊縫缺乏時間冷卻、焊縫質量不達標等問題。為保障碼頭防風拉索下基樁形成良好的抗拔承載力，應加強對最后一節接樁處連接的設計。

2.5 沉樁及其控制標準

正式沉樁施工前先試沉樁。若對回填中粗砂層實施振沖密實處理后呈現出較大的密實度，形成較大的打樁阻力，可根據現場情況合理確定沉樁控制標準。

3.施工工藝

3.1 施工范圍

西碼頭軌道梁為典型斷面，寬1.2～2.5m×高0.83m。ASC起重機軌道梁為鋼筋混凝土結構，共計24條軌道梁，每條軌道梁長301.9m，標準段長45m，共計168段。軌道梁伸縮縫寬20mm，伸縮縫采用瀝青木絲板，軌道梁混凝土強度為C40/C50，共12706.44m3。

3.2 場地規劃

軌道梁施工的主要順序是從51區到62區、從海邊到陸側。

3.3 地形測量

本工程的控制測量網采用兩級布網方案，根據業主提供的測量控制網開展GPS靜態測量，平面控制網按二級導線GPS測量精度實施靜態觀測；每條基線同步測量時間超過1h，平面精度控制范圍在5mm以內，靜態測量儀器采用天寶V10。

高程控制網采用業主提供的哈里發港場區控制點網高程，采用三、四等水準測量精度要求測量往返支導線。為保證測量控制點不被破壞，盡量在碼頭端部或施工區域外布置控制點點位。場區內共布置5個控制點、場區外2個，總計布設控制點7個。

場地內ASC軌道梁等均采用萊卡TS11全站儀布置測設工作。標高控制均采用水準執行測設。

3.4 軌道梁基礎混凝土施工

（1）放線。測量員進行原地面高程測量放線，并用石灰粉標識開挖輪廓線，以清楚、準確地指導現場開挖作業施工。

（2）基礎開挖。根據放線位置，采用PC320挖掘機開挖。挖掘機在設計標高10cm范圍內開挖時，采用人工和機器相結合的方式平整基底，同時基坑開挖后對兩側邊坡作修剪，保證邊坡穩定。開挖出的砂料采用自卸汽車水平運輸至臨時堆場儲存。開挖后采用25t振動壓路機對基底灑水和碾壓處理。

（3）碎骨料澆筑。待基礎壓實檢驗合格后方可回填。自卸汽車將級配碎石傾倒至施工現場后，采用挖機攤鋪、人工輔助平整，然后用25t振動壓路機壓實并碾壓，以保證級配碎石層的平整度、厚度和標高符合規范要求。級配碎石層厚度為150mm。

（4）墊層混凝土模板安裝、澆筑。澆筑墊層前，集料基層施工質量應符合國際規范。經過業主批準后方可施工。混凝土墊層模板采用鋼模板。

（5）鋼筋綁扎。鋼筋在現場車間切割彎曲并運至施工現場。應直接在墊層上安裝軌道梁鋼筋。嚴格按設計要求綁扎鋼筋。經批準后方可對混凝土澆筑。澆筑混凝土前保護已安裝的鋼筋。不允許在固定鋼筋上踩踏或放置重物，且經批準后不允許改變固定鋼筋的形式。

（6）模板安裝。側模板采用組合鋼模板、立柱、圍楞等拼裝而成，拉桿采用φ20對拉螺桿。施工前，先在基礎墊層上用墨斗彈出模板安裝控制線。模板安裝采用25t吊車配合安裝。模板安裝完成后測量員應檢查其坐標和標高。

（7）現澆混凝土。由現場攪拌站拌制混凝土，再運用混凝土罐車運輸到施工現場；泵車實施泵送澆筑，再由人工用φ50mm插入式振搗棒振搗。軌道梁混凝土分二層澆筑，嚴格控制混凝土塌落度，澆筑時關注模板上浮情況，若發現模板上浮立即停止澆筑和振搗。在軌道梁混凝土終凝前對混凝土二次抹面。初始凝固后不得直接或間接對混凝土振動。

（8）混凝土修補。一般來說，修補材料應使用專用的高強修補水泥，同時修補工藝和材料需得到業主的批準。在業主檢查和批準之前不得對混凝土表面實施任何補救工作或覆蓋。應記錄所有修補的位置和性質，并在竣工時移交一份記錄副本。

（9）混凝土抹面。混凝土抹面和模板拆除完成后應提交澆筑后質量檢查表。

4.施工經驗總結

綜上所述，在重力方塊碼頭后軌道梁基樁施工過程中采用PHC管樁施工，要對工程所在地地質條件展開深入研究，并控制好錘擊貫入度，確保施工質量符合設計要求。在將PHC管樁打入老黏土層時，應合理設置鋼樁尖，基樁貫穿的硬黏土層和中密砂層厚度較大時，將加大沉樁難度，對此，可與鋼管樁組合構建組合樁。陸上施打PHC樁通常需要對接樁焊接，若樁基需貫穿的中密砂層較厚，實施打樁，利用砂土相應的液化效應連續施打，這可能會難以保障管節連接強度和工期，無法確保焊接質量和抗拔承載力。對此，將抗拔樁與普通樁作區分，合理設計填芯混凝土連接高度及鋼筋數量，保障抗拔樁具備良好的抗拔承載力，從而滿足施工要求。另外，PHC管樁樁基施工完成后，適宜通過多種方式對之實施檢測，以保證工程整體質量符合標準。

5.結束語

綜上所述，本文結合工程實例，圍繞重力方塊碼頭后軌道梁基樁的優化設計及應用展開了詳細的探討，最終取得了良好的施工效果，可為類似項目提供參考。