復雜地質條件下某游艇碼頭定位樁設計及施工造價分析

鄧安兵 DENG An-bing；楊珠女 YANG Zhu-nv

（中船第九設計研究院工程有限公司廣州分公司，廣州 510330）

0 引言

近年，游艇產業作為新興和朝陽產業越來越得到關注及重視，游艇項目也逐漸由高端旅游消費走向大眾消費，從而為許多城市發展新型服務性產業帶來一定契機，其配套的游艇碼頭建設也將有助于我國游艇旅游業的快速發展。一般游艇碼頭為浮式結構，浮橋通過定位樁進行錨定，錨定樁的合理選型影響到碼頭結構的安全性、經濟適用性、美觀性等，因此在進行樁基選取時要重點分析研究。本文以珠海某游艇碼頭為例，基于港內自然條件、技術條件、景觀效果等原因，并在考慮節省投資的情況下，主要采用了變截面形式鋼管樁，針對部分區域復雜地質條件下設計了組合樁，并進行相應的價格分析，以期為類似情況項目提供參考。

1 項目概況

該工程位于廣東省珠海市，共建設游艇泊位120個。根據工程所在區域的自然條件，碼頭泊位采用梳形的布置形式，主浮橋寬度取2～4m，支浮橋寬度取1.5～2.0m。游艇碼頭采用鋼筋混凝土浮箱結構，浮橋通過鋼管樁、組合樁（上部鋼管樁+下部灌注嵌巖樁）進行固定，碼頭區域共布置定位樁207根。

2 工程設計條件

2.1 設計水位

本工程設計水位按當地理論最低潮面起算，設計高水位為2.6m，設計低水位為0.2m，極端高水位為3.7m，極端低水位為-0.5m。

2.2 工程地質

據地勘報告揭示，本工程港內地質自上而下為含淤泥中砂、淤泥、粗砂、粉質粘土、全風化花崗巖、強風化花崗巖、中風化花崗巖。在場地東南側舊碼頭、防浪堤附近分布有較厚填石，粒徑5～40cm，最大可達100cm，該層系新近堆填而成，結構呈松散狀態。根據地形測量圖，港池底高程在-4.0～-9.0m。

2.3 設計波要素

該游艇碼頭位于現有防波堤掩護的水域內，結合碼頭平面布置情況，在工程水域范圍內布置了波浪觀測點，進行了波浪數學模型試驗研究。據數模分析結果，碼頭主要受來自E向和NNE向浪影響，截取了碼頭水域最大波高位置及波要素統計值，見表1。

表1 游艇碼頭水域最大波高對應位置及波要素統計值

根據各點波要素統計，在ESE、SE、N、NE、ENE向浪作用時，港內水域均可滿足泊穩條件；在E、NNE向浪作用時，2年一遇設計高水位下H1%波高均可滿足泊穩條件，50年一遇波浪極端高水位、設計高水位下H1%波高部分特征點不滿足《游艇碼頭設計規范》最大橫浪0.5m波高要求。為使用安全，需對現狀港池防波堤進行優化改造，以降低港池水域50年一遇最大H1%波高至0.5m以下。現狀條件下本項目游艇在港就地防臺等級為9級風（對應波高≤0.5m）。當本項目港內最大波高＞0.5m時（對應風速為九級風V≧22m/s），所有游艇需離港或上岸避風。待后期改善港內水域泊穩條件后（50年一遇極端高水位H1%波高≤0.5m），50m長游艇在港就地防臺等級仍為9級風，30m長及以下游艇在港就地防臺等級為12級風。

2.4 設計荷載

浮碼頭人行荷載q=3kN/m2；波浪荷載H1%波高=0.5m；風荷載按重現期50年一遇、12級風速37m/s計算；18m及以下游艇按18m游艇船舶荷載考慮，21～30m游艇按30m游艇船舶荷載考慮，50m游艇按50m游艇船舶荷載考慮。

3 定位樁設計

3.1 定位樁方案

本項目游艇碼頭區域共布有207根定位樁，考慮節省工程投資，并結合現狀地質情況、自然條件特點及停泊船型設計了5種樁型。

30m長及以下游艇泊位采用Φ700mm鋼管樁（A型樁）或Φ600mm鋼管樁（B型樁）進行定位，定位樁以強風化巖層作為持力層；結合地勘資料和計算分析，對于強風化巖面較高、以上覆蓋層地質較差的定位樁采用下部Φ800mm+上部Φ600mm變截面鋼管樁（C型樁，變截面分界處高程為-4.0m）；風化巖面較高、上部有較厚拋石的區域，定位樁采用下部Φ1200mm灌注嵌巖+上部Φ600mm鋼管組合樁（D型樁，灌注樁頂高程為-5.0m），上部鋼管樁嵌入灌注樁深度為3m，下部灌注樁底段嵌入中風化層不小于2倍樁徑（即2.4m）；對于50m長游艇泊位，設計采用兩組Φ1000mm鋼管混凝土樁簇（E型樁）作為靠船設施，每組樁簇由兩根斜樁及一根直樁組成，樁之間通過φ426鋼管聯系桿件連接，樁簇以強風化巖層作為持力層，其中直樁端部需采用Φ900mm芯柱嵌巖6m。

各類型鋼管樁壁厚均為18mm（局部加厚至24mm），鋼管樁內均需灌注C25樁芯素砼至樁頂。定位樁結構見圖1、圖2。

圖1 A、B、C、D型樁結構圖

圖2 E型樁結構圖

3.2 定位樁防腐設計要求

鋼管樁防腐涂層采用HZF-101海工專用無溶劑型環氧重防腐涂料，浪濺區及水位變動區段刮涂3道，涂層的厚度大于1500um，水下區段刮涂2道，涂層厚度大于1000um。鋼管樁預留腐蝕厚度為6mm，鋼管樁防腐涂層設計使用年限為20年。

3.3 定位樁沉樁技術要求

沉樁應以貫入度為主，標高控制為輔，最小入土深度要求：A、B型樁需以強風化巖作為持力層，樁端需進入強風化巖不少于1m，且樁端入土深度至少為20m；C型樁樁端需進入強風化巖不少于1m，且樁端入土深度至少為15m；D型樁以中風化層為持力層，嵌入中風化層不小于2倍樁徑（即2.4m）；E型樁簇以強風化巖作為持力層、且樁端需進入強風化巖不少于1m。

4 定位樁施工造價分析

4.1 施工工序

基于現場情況，鋼管樁等材料需通過駁船拖運至現場、船機水上施工。

①A型樁（Φ700mm鋼管樁）、B型樁（Φ600mm鋼管樁）、C型樁（下部Φ800mm+上部Φ600mm變截面鋼管樁）均采用打樁船進行沉樁作業。主要工序為：打樁船、運樁船就位→吊掛鋼管樁至打樁船導向架、確定樁位→鋼管樁沉樁→澆筑樁芯C25素砼至樁頂。

②D型樁（下部Φ1200mm灌注嵌巖+上部Φ600mm鋼管組合樁），下部灌注樁成孔采用沖孔方式。主要工序為：搭設水上施工鋼平臺→埋設鋼護筒（護筒頂高程需高出施工水位0.5m）→灌注樁成孔→下放灌注樁鋼筋籠→灌注樁水下C30混凝土澆筑（澆筑標高控制在-5.0m）→吊放上部Φ600mm鋼管樁進行固定→切割、吊移-5.0m以上鋼護筒→澆筑上部鋼管樁樁芯C25素砼至樁頂。

③E型樁（Φ1000mm鋼管混凝土樁簇），每組樁簇由2根斜樁及1根直樁組成。直樁主要工序為：打樁船、運樁船就位→吊掛鋼管樁至打樁船導向架、確定樁位→鋼管樁沉樁→搭設水上施工平臺→鋼管樁內進行嵌巖鉆孔→下放嵌巖段鋼筋籠→嵌巖段水下C30混凝土澆筑（澆筑標高控制在-28.0m~-31.0m）→-28.0m~樁頂澆筑樁芯C25素砼→焊接樁間聯系桿；斜樁主要工序為：打樁船、運樁船就位→吊掛鋼管樁至打樁船導向架、確定樁位→鋼管樁沉樁→澆筑鋼管樁樁芯C25素砼至樁頂→焊接樁間聯系桿。

4.2 造價分析

預算執行交通部水運建設工程概預算編制規定及系列配套定額（2019版），基于施工方案及工序，各類型樁主要套取海港水工定額情況如下：

①A型樁（Φ700mm鋼管樁）：該型樁平均樁長為37.06m，沉樁選用定額子目（20275）；鋼管樁樁芯素砼選用定額子目（20779）；鋼管樁本體費為詢價（含防腐）；

②B型樁（Φ600mm鋼管樁）：該型樁平均樁長為35.3m，沉樁選用定額子目（20266）；鋼管樁樁芯素砼選用定額子目（20779）；鋼管樁本體費為詢價（含防腐）；

③C型樁（下部Φ800mm+上部Φ600mm變截面鋼管樁）：該型樁平均樁長為31.82m，沉樁選用定額子目（20272）；鋼管樁樁芯素砼選用定額子目（20779）；鋼管樁本體費為詢價（含防腐）；

④D型樁（下部Φ1200mm灌注嵌巖+上部Φ600mm鋼管組合樁）：下部灌注樁施工平臺、埋設護筒、成孔、鋼筋籠、灌注混凝土分別選用定額子目為（20793、20790、20595、20592、20596、20783、20778）；上部鋼管樁沉放選用定額子目（20254）；上部鋼管樁樁芯素砼選用定額子目（20779），鋼管樁本體費為詢價（含防腐）；

⑤E型直樁（Φ1000mm鋼管混凝土樁簇）：鋼管樁沉樁選用定額子目（20284）；嵌巖段施工平臺、成孔、鋼筋籠、灌注砼分別選用定額子目（20793、20670、20673、20783、20779）；-28.0m以上鋼管樁樁芯素砼選用定額子目（20779）；鋼管樁本體費為詢價（含防腐）；

⑥E型斜樁（Φ1000mm鋼管混凝土樁簇）：鋼管樁沉樁選用定額子目（20284），需進行斜樁系數換算；鋼管樁樁芯素砼選用定額子目（20779）；鋼管樁本體費為詢價（含防腐）；

綜上，各類型樁單樁費用及綜合延米費用見表2。

表2 各類型定位樁費用表

5 結語

在自然條件、地質變化以及施工條件等復雜情況下，通過對比分析各樁型施工成本，有針對性根據各船型泊位要求分別提出了其適應樁型，在充分保證結構安全前提下，提出變截面形式鋼管樁、鋼管+灌注組合樁等形式有效地節省了工程造價，碼頭整體起到較好的美觀效果。目前項目正在施工中，據已施工完成的定位樁入土深度分析，部分C型樁實際入土深度可達20m以上，經設計復核，相鄰樁位的C型樁可考慮變更為A型樁，以求加快工期。