某散雜貨碼頭樁基選型考慮因素綜合分析

蕭嘉倫 廣東省航運規(guī)劃設計院有限公司

某散雜貨碼頭位于廣東省珠三角地區(qū)，岸線長306米，擬建設1萬噸級散雜貨泊位2個。

1.自然條件

1.1 設計水位

設計高水位：1.32m

設計低水位：-1.34m

極端高水位：2.37m

極端低水位：-2.09m

1.2 地質(zhì)條件

擬建工程場地位于廣東省珠三角地區(qū)東莞市某河道。場區(qū)陸地現(xiàn)主要為香蕉林地，部分已填土壓實，地形較為平坦。水域地形較為平坦。水、陸域區(qū)之間已筑人工混凝土填石堤，堤岸線順直穩(wěn)定。

地貌受蓮花山斷裂帶和東江斷裂帶控制，構(gòu)造帶較為穩(wěn)定，勘察區(qū)屬于珠江三角洲，為沖積平原和殘丘地貌，在勘察深度范圍內(nèi)，揭示的基巖為白堊系的沉積巖，上覆土層為第四系全新統(tǒng)河流相沖積層，主要為淤泥類土和粘性土。

根據(jù)鉆探結(jié)果分析，上覆土層為人工填土和第四系全新統(tǒng)河流相沖積層，主要為淤泥類土和粘性土，下伏基巖為白堊系泥質(zhì)粉砂巖局部和頁巖互層，各地層的主要特征分述如下。

第四系新近人工填土層（Qhml）：

素填土：黃色，稍濕，松散，稍壓實，主要成份為泥質(zhì)粉砂巖風化土。該層在陸域區(qū)廣泛分布，本土層層厚最大值2.90m，最小值1.45 m。

第四系全新統(tǒng)珠江三角洲沖積層（Q4al）：主要為淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土。

淤泥：灰色，飽和，流塑～軟塑，局部混少量粉砂。在勘察區(qū)廣泛分布，該層層厚最大為16.05m，最小為8.40m。

標準貫入試驗19次（N＜1～3擊）。

淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色，飽和，軟塑，稍具粘性，混少量粉細砂。

粉質(zhì)粘土：灰白色、灰黑色，飽和，可塑，粘性較好，切面較光滑，局部含少量中粗砂。標準貫入試驗1次，N=15.0擊。

白堊系基巖（K）：

為泥質(zhì)粉砂巖局部和頁巖互層。根據(jù)風化程度劃分為全風化、強風化、中風化、微風化巖。本次勘察未揭示微風化巖。

強風化泥質(zhì)粉砂巖：棕紅色，稍濕，原巖結(jié)構(gòu)清晰，巖芯呈半巖半土狀，局部夾強風化頁巖，呈互層狀。該層在勘察區(qū)廣泛分布，該層層厚最大為7.60m，最小為1.10m。

標準貫入試驗5次,均N＞50擊。

中風化泥質(zhì)粉砂巖：棕紅色，層狀構(gòu)造，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，巖芯呈短柱狀、餅狀、碎塊狀，敲擊聲脆，局部夾中風化頁巖，呈互層狀。該層在勘察區(qū)廣泛分布，根據(jù)技術要求，本次勘察未鉆穿該層。層頂標高在-16.86～-25.50m，平均為-19.44m。

本勘察區(qū)在大地構(gòu)造單元上屬我國華南地塊的一部分，珠江三角洲的基底地貌受構(gòu)造格局的控制。燕山運動、喜山運動締造珠江三角洲的地貌輪廓，北東向、北北東向及北西向三組斷裂的交截，使平行嶺谷進一步形成棋盤狀的地形格局。斷裂帶和基底地形控制著主要河道的流向。珠江三角洲基底地貌的形成階段則是晚第三紀至晚更新世早期以來喜山運動大面積繼承性抬升及斷陷運動的結(jié)果。

本勘察區(qū)位于東莞盆地西邊緣，受蓮花山斷裂和東江斷裂的構(gòu)造力作用和影響，形成該區(qū)的地貌特征。本次勘察未發(fā)現(xiàn)淺埋的全新活動斷層和新構(gòu)造運動的痕跡，無不良的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象。

本區(qū)原岸坡較為平坦，并已筑人工岸堤，岸堤順直穩(wěn)定。岸堤后方陸地為香蕉種植區(qū)，部分已征地填土壓實，岸堤前為灘涂地，漲潮時沒于水下，退潮時局部出露水面。勘察區(qū)未發(fā)現(xiàn)不良的地質(zhì)現(xiàn)象。

珠江多年的平均徑流量占全國的第二位，僅次于長江。而懸移質(zhì)輸砂量及懸移質(zhì)含砂量居全國第三。徑流的動力作用勝于海流的動力作用。海流的動力作用主要為潮汐，本區(qū)屬感潮河段，受不規(guī)則混合半日潮影響，潮差較小。

本勘察區(qū)段為涇流，基巖地下水類型主要為裂隙水，基巖裂隙水主要分布于風化巖裂隙發(fā)育帶，由河水補給。上覆土層主要埋藏潛水，由地表河流或降雨補給。

本場地土層主要為新近形成的人工填土，淤泥類土、粘性土及基巖等，覆蓋場地土類型為軟弱土，厚度較大。場地土層覆蓋層主要為軟弱、高壓縮性淤泥質(zhì)土，中風化基巖埋深相對較淺。

本場地土層主要為新近形成的人工填土，淤泥類土、粘性土及基巖等，覆蓋場地土類型為軟弱場地土，厚度較大。

根據(jù)國家標準《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）劃分規(guī)定，本區(qū)域抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g，設計地震分組均為第一組，建筑的設計特征周期為0.35s。

根據(jù)行業(yè)標準《水運工程抗震設計規(guī)范》（JTJS146-2012），本次勘察范圍內(nèi)未揭示可液化的砂土和粉土，因此不進行液化判別。

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料顯示，本場地區(qū)域構(gòu)造帶較為穩(wěn)定。在勘察過程中，未發(fā)現(xiàn)有不良地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象，因此場地適合建設各等級類型碼頭等建筑。

該場地地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，無不良地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象及地質(zhì)災害的影響。

2.設計荷載

2.1 永久作用

永久作用主要是建筑物自重。建筑物自重按材料重度確定。

2.2 碼頭可變作用

a.堆貨荷載

碼頭前沿堆貨荷載標準值30kPa。

b.起重運輸機械荷載

①25-30m門座起重機

軌距10.5m，基距10.5m，共4個支腿，每腿6個輪，工作時最大輪壓250kN，總輪數(shù)24個；工作幅度：最大為30m。

②其他流動機械荷載

牽引車25t，平板車20t。

3.總平面布置方案

3.1 設計船型尺度

本項目設計船型尺度如表1所示。

表1 設計船型尺度

3.2 總平面布置方案

擬建碼頭占用岸線總長度為306 m，從上游向下游依次布置2個10000DWT 散貨船泊位，泊位總長度為306m，碼頭平面尺寸為306m×30m。

碼頭、引橋面高程為4.20 m；前沿停泊水域?qū)挾葹?4 m，底高程為-10.65m；回旋水域短軸長為220m、長軸長度為365m，底高程設計值為-9.75m。

前沿布置10.5 m 軌距門機軌道，前軌距碼頭前沿3.0 m。碼頭前沿布置工藝管溝、系船柱、橡膠護舷等，碼頭后沿布設水平運輸皮帶廊道（進），廊道中心線距后沿2.8m。

碼頭與后方陸域通過2座引橋連接，上游引橋長9.55m，寬18m，內(nèi)側(cè)布置2路水平運輸皮帶廊道，靠內(nèi)一路與碼頭（進）廊道銜接，外側(cè)一路為出運廊道；下引橋長16.95m，寬12m。

總平面布置方案如圖1所示。

圖1 總平面布置方案

4.樁基選型思路分析

4.1 樁基選擇原則

①主體結(jié)構(gòu)使用年限為50年；

②滿足使用和設計荷載的要求；

③適應工程地質(zhì)條件，沉降能滿足正常使用的要求；

④結(jié)構(gòu)方案技術先進，并能適應區(qū)域內(nèi)的施工條件；

⑤在保證安全的前提下，盡量減少造價。

4.2 樁基選型思路分析

a.考慮減少對岸坡穩(wěn)定性的不利影響：

由于地質(zhì)土覆蓋層有12m～18m淤泥，碼頭前沿線距防洪堤較近只有約40m，碼頭前挖泥時對岸坡有不利的影響。因此先加固岸坡范圍內(nèi)的淤泥，待其排水固結(jié)后再開挖岸坡。

b.考慮水利行洪要求：

結(jié)構(gòu)應充分考慮水利行洪要求，采用樁基透空疏水結(jié)構(gòu)，但巖面高程相對較高，基樁入土長度較短，樁基設計需嵌入基巖。另外，本碼頭與上游的水泥廠碼頭相鄰，兩碼頭間過渡段的樁基施工難度大，樁基布置要考慮施工的可能性。

從地質(zhì)鉆探資料、當?shù)刈匀粭l件、碼頭使用要求、投資最優(yōu)、施工條件、碼頭耐久性等方面，經(jīng)綜合分析，本工程碼頭結(jié)構(gòu)適合采用樁基結(jié)構(gòu)。

c.樁基選型技術分析：

樁基結(jié)構(gòu)根據(jù)樁型的不同，有預應力混凝土方樁、鋼管樁、大直徑管樁、PHC樁、鋼筋混凝土灌注樁等樁基結(jié)構(gòu)，考慮到碼頭上覆的各土層均較薄，巖面高程較高，在各種樁型中，打入樁的入巖深度有限，難以滿足本工程的承載力要求，從經(jīng)濟技術方面分析，樁基型式擬采用鋼筋混凝土灌注樁和預制型芯柱嵌巖樁。

兩種樁型結(jié)構(gòu)方案均能較好滿足使用要求，施工條件成熟，結(jié)構(gòu)的耐久性和承載性能都比較好。對兩種方案比較如表2。

表2 樁基方案比較表

d.樁基選型經(jīng)濟分析：

兩個經(jīng)濟方案經(jīng)比較，灌注樁方案約20萬元/延米，預制型芯柱嵌巖樁約21萬元/延米。

e.樁基選型綜合分析：

擬建碼頭區(qū)域位置持力層巖面標高埋深較淺，因此樁基入土深度較短，結(jié)合施工難度，且灌注樁方案工程費用相對較低，且施工難度小，因此作為該項目的推薦樁基結(jié)構(gòu)。

碼頭結(jié)構(gòu)斷面如圖2所示。

圖2 碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖

5.結(jié)語

在持力層巖面標高埋深較淺、且碼頭前沿線離岸較近的情況下，碼頭樁基可選用嵌巖施工較好控制、施工時對岸坡穩(wěn)定性影響較小的鋼筋混凝土灌注樁。灌注樁對地質(zhì)變化適應性強，施工工藝成熟，施工工序少，質(zhì)量監(jiān)控相對難度較低。