探討港口工程樁基設計及其施工

張偉+宋久偉

摘 要：隨著我國港口工程建設事業的發展，針對港口工程中的樁基礎設計與施工問題，可以優化工程的樁基設計施工策略，以有效降低港口工程對周圍環境及鄰近建筑的影響，提升單樁承載力，簡化施工縮短工期，發揮積極影響。本文將基于具體港口工程案例，優化探討港口工程樁基設計及其施工方案。

關鍵詞：設計 樁基 港口工程 設計

在港口工程中樁基應用廣泛，對于樁基設計施工中，多采取預應力混凝土樁、鉆孔灌注樁、PHC樁等方法，但是在實際港口工程中，應該針對不同港口工程條件，優化設計樁基施工方案，這樣才可提升港口樁基工程質量。以下本文對此做具體分析。

1.港口工程案例

該港口工程項目位于揚州地區，上游側緊臨進船廠碼頭，下游約1.5km處為企業公司專用碼頭。本次港口工程項目包含一座主體碼頭和三座引橋，主體碼頭為高樁梁板式結構，長795m，寬30m，碼頭樁基采用Ф1000mmPHC（C型）管樁和Ф1000mmδ16鋼管樁相結合的形式，引橋樁基岸側部分采用Ф1000mm鉆孔灌注樁，與碼頭銜接部分采用Ф1000mmPHC（B型）管樁。在擬建工程范圍內，沿江大部分段落基本直立，與坡腳高差達3.0m。頭道堤距碼頭后沿距離在25～30m。后方三道堤防之間現已經吹砂完成，形成的相應陸域標高在+6.0m左右。樁基工程量，見表1。

2.港口工程樁基設計

2. 1設計樁型及樁長

在樁基設計中，做好樁基性能參數的設計。不論港口工程樁基設計中，運用鉆孔灌注樁，還是用的預制樁，一定要在樁基設計時，就要充分的考察港口工程周邊地質結構與土壤構成，并能夠做好水文狀況的預測觀察，確保樁基設計符合實際需求。在進行樁基設計中，樁型與樁長作為設計中的重要因素，應該科學、合理的設計樁型與樁長，可以從力學的角度進行分析，優化設計樁基中各橫向受力與豎向受力，并可結合斜向受力，合理設計樁型截面積，確保樁基受力與應力可以均勻分布，提升樁基在港口工作中各實際載荷。在樁基設計之中，設計人員需要對施工現場進行細化勘察，依據港口工程施工環境，分析周邊地層情況，設計合理樁基方案，選擇滿足工程需求的樁型與樁長，確保所有樁基礎均應進行承載能力極限狀態計算，這樣才能有效保證提升港口工程的樁基施工質量。

2.2進行基于樁基的靜載荷試驗

在港口工程樁基設計施工中，在確定樁身強度或錨桿錨固段漿體強度達到設計要求的前提下，從成樁后到開始試驗的間歇時間，對于淤泥或淤泥質土，不應少于25d。同時，在靜載荷試驗中，對于加載反力裝置的承載力與剛度，應可以滿足最大試驗荷載的要求。可以進行樁基靜載荷試驗，以此來檢測樁基壓力載荷和位移關系，判斷港口工程樁基的各向應力與位移的極值，從而可以預測出樁基可以承受的載荷范圍，對樁基的可靠性進行分析，并進一步確定樁基的施工方案。

3.優化港口工程樁基施工方案

3. 1優化施工流程

從港口1#泊位開始，然后再進行2#泊位和3#泊位的沉樁施工。按照上述順序，打樁船到達現場之后先進行2#引橋PHC管樁的沉樁施工，之后從2#引橋的位置起自下游向上游進行碼頭1#泊位沉樁施工。在1#泊位樁基施工到一定距離之后第二條打樁船進場進行2#、3#泊位碼頭樁基沉樁施工，施工順序按照自上游向下游進行。

3.2預制PHC管樁、鋼管樁

管樁為先張法結構，采用標號不低于525的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥，細骨料采用潔凈的天然硬質中粗砂，細度模數為2.3～3.4，粗骨料應采用碎石，其最大粒徑不應大于25mm。在管樁制作完成后，根據工程地質資料，本工程PHC樁在局部區域將穿越拋石層，拋石層厚度約1～5m，對此，樁尖部分采用2.0m長鋼樁靴，鋼樁靴材質選用Q235B鋼。管樁制作完成后在工廠拼接成整樁，根據管樁樁駁圖，將管樁吊運上駁，運至施工現場。

鋼管樁采用Ф10 0 0 m m共計314根。防撞警示鋼管樁10根。鋼管樁采用Q2 35B鋼板制作，采用Φ508～Φ1626mm螺旋焊管機組（前擺式）生產工藝，其工藝流程為：上卷—拆卷—二輥夾送五輥嬌平—鋼帶位置控制—頭尾剪切—對焊—鋼帶位置控制—銑邊—鋼帶表面清掃—鋼帶位置控制—遞送—預彎—導板—鋼帶位置控制—成型—內焊—外焊—超聲波探傷—切管—拔管至臺架區。

3.3打設鋼管樁和PHC管樁的打設

根據港口項目工程地質資料，在前期做好充分的準備，施工過程中，進行組織，認真操作，確保樁基工程達到既定的質量要求。沉樁施工的具體施工流程圖，見圖1。

3.4樁基吊點施工

樁運到工地后由質量員會同監理對吊環焊接質量進一步作全面的檢查，對不合格的采取補焊加強等措施保證吊樁安全。吊環焊縫驗算，根據公式：σ=N/l≤f

本工程鋼管樁最長為58m，重量約為23.2噸（232KN），起吊過程中每個吊環受力按照N=300KN進行保守驗算：300KN/70cm=4.3KN/cm<5.60KN/cm吊環受力滿足要求。

3.5沉樁施工

在施工過程中，要嚴格管理，將樁頂標高和偏位控制在規范要求的允許偏差以內，沉樁施工以標高控制為主，貫入度作為校核，要求最后10擊平均貫入度不大于5mm/擊。如樁尖達到設計標高貫入度仍較大時（>10～15mm每擊），應繼續沉樁至貫入度達到或接近控制貫入度標準。必要時與設計聯系，研究處理方法，防撞警示鋼管樁沉放時以標高控制。當水流速度大于1.8m/秒時應停止進行PHC管樁的沉樁施工。同時，對于港口工程中，在樁基施工過程中，沉樁的質量將會嚴重關系到整個港口工程的施工質量，是港口工程施工中的關鍵，應該加強對于該部分施工的現場管理工作，并可以嚴格采取各項質量控制措施，以有效確保沉樁施工達到工程質量優良標準。可以采取以下質控措施：

①打入樁后，不可以利用港口船體進行強行糾偏，并且，當樁尖由于障礙物因素致使樁位產生異常之時，需要停止下樁施工，并在分析原因之后采取適當的處理措施，并做好相關文檔記錄，繼續施工直到沉樁施工結束。

②同時對于施工中，在一些硬軟土互層中進行沉樁施工之時，需要在施工前就掌握好各種土層中的樁基標高與樁尖位置，并控制好在施工過程中的錘擊能量，在產生溜樁現象后，需要及時停錘，并可加強前后串心纜力量，避免造成偏心。

③在沉樁過程中出現貫入度反常或樁身位移、樁身突然下沉或嚴重傾斜、樁身裂縫或樁頂嚴重破碎、樁周大量涌水或地面嚴重隆起、錘擊貫入度小于3mm等情況，應查明原因，采取措施，方可繼續進行施工。

④沉樁開始錘擊之時，控制油門力度可由小并逐步加大。

⑤新澆混凝土30m范圍內禁止沉樁。在斜坡上沉樁，樁定位時向岸側采取適當提前量。

沉樁開始時，發動打樁船主機，通過松緊錨纜將樁船移向運樁方駁，同時，起升樁錘和替打，俯架子，下放大小吊鉤，從方駁上將樁吊起，樁船水平吊樁，移船至沉樁區域，放小鉤，起大鉤，緩慢地將樁吊至垂直狀態，打開施工過程中的抱樁器，在樁基進入到龍口位置后，可以套好背板，然后替打樁頂套，并可同時解下吊索中的小鉤扣，進行精確定位。在計算機的指引下，進行船體定位，同時，根據所打的是直樁還是斜樁，調整樁架的狀態。經校正無誤后，下樁，在港口工程施工中，當樁尖入土2～3m之后，需要先暫停下樁施工，校正樁體后才可以繼續進行下樁施工。施工過程中，基于樁體自重作用而不在下沉后，可壓錘，樁繼續下沉，當樁停止下沉后，進行相關檢查無誤之后，逐步加大捶打的力度，確保樁基達到設計的標高需求才可結束施工，整個打樁過程要求做好詳盡的記錄，以確保港口工程樁基施工質量。

4.結語

綜上所述，在港口工程，優化設計樁基，提升樁基工程施工質量，不僅提升港口工程單樁承載力，也可合理設計港口樁基，大大減少水下工程施工量，保證港口工程施工順利、穩定完成，產生積極影響。

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