港口工程樁基設計及施工要點分析

石文添

摘要：隨著我國經濟的快速發展和科技的飛速進步，港口工程的建設也得到很大的發展，港口工程一般都在水上建設，對工程的質量帶來很大的威脅。因此，為了確保港口工程樁基具有足夠的強度、可靠度以及施工的安全性，必須對港口工程樁進行合理的設計和有效的施工，從多方面對其施工質量進行控制，提高港口工程的施工質量，充分發揮港口的作用。

關鍵詞：港口工程；樁基設計；施工要點

中圖分類號：U655.55文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）13-124-02

1.工程概況

某港口碼頭，平臺尺寸800mx45m，碼頭面標高6.8m；護岸長720.8m，護岸頂標高為7.65m；碼頭采用的是高樁梁板式結構形式，碼頭平臺寬為45m，橫向共劃分前后平臺，樁基采用的是①1000mmPHC管樁和①1200mmPHC管樁：引橋基樁采用的是①1200mm的鉆孔灌注樁，和碼頭銜接部分采用的是①1000mmPHC（B型）管樁。

2.港口工程樁基的設計

2.1樁型和樁長的設計

在工程樁基設計的過程中，重點對樁基的性能參數進行設計，不論港口工程采用的是那種樁型，都需要對港口工程周邊的地質和水文條件進行充分的考慮，確保港口工程樁基設計滿足實際需求。在進行港口工程樁基設計中，樁型和樁長是設計的兩大控制點，需要從力學的角度進行分析，對工程樁基中各橫向力和豎向力進行優化分析，同時還要結合斜向力，對樁型的截面面積進行合理的設計，確保工程樁基受到均勻的外力和應力分布，提升樁基在港口工程中的實際載荷。在進行港口工程樁基設計中，設計人員首先應對施工現場進行仔細的勘察，根據港，口工程所處的施工環境，對周邊地層和水文情況進行分析，確定合理的樁基設計方案，選擇符合工程要求的樁型和樁長，并對所有工程樁進行計算，確保所有樁均不超過極限承載能力，這樣才能最大化提升港口工程樁基施工質量。

2.2灌注樁軸向承載力的計算

灌注樁是本工程采用最多的一種形式，其軸向承載力的計算沒有精確的規范依據，因此在進行本工程灌注樁單向承載了計算時借鑒了JTGD63-2007《公路橋涵地基與基礎設計規范》中的相關計算方法和參數，并結合已有港口工程的設計經驗，調整提出了適合本港口工程灌注樁的設計方法和相關經驗值，比如，當抗力分項系數在1.55-1.65之間取值時，單樁軸向承載力的可靠指標均超過了3.5。并通過對本工程試算，①1200mm鉆孔灌注樁具有一定的合理性和可靠性。

2.3管樁的軸向承載力計算

管樁是本工程另一種形式。當前我國管樁軸向承載力除了采用試驗法外，有時還需要采用經驗法進行估計或計算確定，本工程在進行管樁軸向承載力計算時取用了JTS 167-4-2012《港口工程樁基規范》中推薦的混凝土樁打入過程中的單位面積端阻力和側摩阻力。為了使實測值和計算值的比值分布在一個合理的范圍內，本工程在進行樁端承載力計算時采用了規范推薦的折減系數進行折減，使可靠指標空在3.5～4.0。

2.4樁基的靜載荷試驗

港口工程樁正式施工前需要進行靜載荷試驗，確保港口工程樁基在正常使用中的安全性和耐用性。樁基靜載荷試驗是當前港口工程中可信度比較高的一項樁基檢測方法，根據試驗結果對工程樁基的各項性能進行分析，進一步確定港口工程樁的后期施工方案。本工程樁基靜載荷試驗是在實驗樁的頂部逐級施加軸向壓力、軸向上拔力以及水平力，同時測點實驗樁上所有檢測點隨時間變化的下沉位移、上拔位移和水平位移，并將壓力載荷和各向位移的關系曲線圖繪制出來，對各個樁的各向應力、位移極值做出準確的判斷，并對加載后的實驗樁的性能和變形進行準確的測定，并增加一定的安全富余量，確定出港口工程樁基所能承受的載荷范圍。

3.港口工程樁施工要點分析

3.1灌注樁施工技術要點

鉆孔灌注樁是工程的主要樁基，其施工質量關系到整個工程的質量。因此，在施工的過程中對重點工序進行嚴格把控，確保各項工序都滿足工程要求，本工程對以下幾個施工要點進行詳細分析，其他工序可參照相關文獻進行施工。

3.1.1護簡的埋設

埋設護筒是進行鉆孔之前的首要工序，需要在放樣準確的前提下進行施工。護筒埋設的方法可根據JTJ248——2001《港口工程灌注樁設計與施工規程》中相關規定進行。由于港口工程都是在水上進行鉆孔，為了確保施工的穩妥和快捷性，護簡的埋設本工程采用的是錘擊打入法。但值得我們注意的是，必須在護筒上口作好鉆孔灌注樁的中心標記，從而在后續鉆進時為鉆機的對中提供便利。

3.1.2鉆進

由于本工程鉆孔灌注樁樁徑比較大，數量比較多，因此，在施工現場設置了造漿池和沉淀池。首先要保證泥漿在護簡內循環暢通并保持3～5min的循環，待泥漿均勻后再開始鉆進。根據本港口工程的地質和水文條件以及樁的直徑，首先采用JKl2.5鉆機，該鉆機具有自重大，鉆桿剛度大的特點。當鉆機碰到孤石、進入不均勻地層或斜狀巖層，應均勻降低鉆機的鉆速。在成孔過程中需要對泥漿的比重和粘度進行有效的控制作，防止出現塌，孔等質量問題。當鉆進的土質為較厚的砂層時，需要立刻提高泥漿的比重和粘度，確保護簡內泥漿水位不低于地下水位。當鉆機通過砂礫土質時，成孔很有可能出現垂直偏差，則需要停機后對操作規程進行逐個認真檢查，并安裝導正裝置，降低鉆速對偏差進行修正，待修正后再重新進行鉆進。

3.1.3清孔換漿

本工程在進行水下灌注混凝土之前對鉆，孔進行了二次清孔換漿處理。在清孔的過程中，利用風管在風壓機的配合下進行清孔，對孔底的沉碴進行清除，確保沉渣厚度不超過50mm后，再進行水下混凝土的澆筑。在進行水下混凝土澆筑之前需要對泥漿是否處于良好狀態進行重新檢查，一旦出現問題應立即進行換漿并對鉆孔再次進行清理。防止在進行水下混凝土灌注過程中，由于泥漿的粘度和密度比較大而造成混凝土堵塞導管無法進行正常灌注。

3.1.4水下混凝土灌注

在水下混凝土灌注的過程中需要合理控制混凝土的攪拌質量，盡量縮短水下混凝土的灌注時間并保證灌注的連續性，待灌注到樁頂部時，導管的拉起和落下應盡量慢，經過多次拉起和落下后在將導管緩慢提出，避免樁頂混凝土出現空心問題，水下混凝土灌注結束后應對樁頂浮漿進行及時清理，并保留0.5～1.0m樁頭，待混凝土初凝后終凝前再將其鑿除。

3.2 PHC管樁施工技術要點

3.2.1沉樁

沉樁開始時，啟動打樁船主機，通過調節錨纜來調整樁船移向，同時，起升樁錘和替打，下放吊鉤，從方駁上將PHC樁吊起，樁船將PHC管樁水平吊起，并移動到沉樁區域，將小鉤放下，起吊大鉤，管PHC管樁由水平狀態吊至垂直狀態，將抱樁器打開，待樁基進入到龍口位置后，套上背板，然后替打樁頂套，并同時將吊索中的小鉤扣解除掉，并進行精確定位。在利用計算機進行船體的定位，同時，根據所打管樁是直樁還是斜樁，對樁架進行適當的。經校正無誤后，下樁。在本港口工程施工中，當樁尖入土2-3m后，需要先暫停管樁的施工，對樁體進行校正，然后才可以繼續進行下樁施工。

3.2.2接樁

本工程PHC管樁錘擊完成后，發現有部分樁頭實際高程和設計高程存在一定差異，此時需要進行適當處理，比如采用原PHC樁通過焊接鋼端頭板進行接樁或截斷的PHC樁。理論上接樁相對比較簡便。但由于本工程屬于深水港灣中作業，現場不可預見性因素比較多，對現場施工技術要求較高。焊接方案和標準都必須根據現場實際情況進行相應的修改。對于PHC管樁截面出現傾斜時，截斷的樁和原樁定位比較困難，本工程采用在原PHC管樁內側焊接4根角鋼實現了很好的定位而且為方便了焊接。此外在進行接樁時對于接頭處做好防腐涂層的施工。

4.總結

樁基在港口工程中應用比較廣泛，樁基的應用大大減少了水下施工工程量。此外，在港口工程中，樁基不但可以做碼頭結構的深基礎，而且還可以使工程結構物的重要組成構件，其承受外部施加的各種荷載，起到防止結構物發生過大變形的作用。因此，在港口工程樁基施工中，應根據工程地質和水文條件，設計合理的樁型并進行規范化施工，保證港口工程的穩定性、安全性、適用性和耐久性。