關于福州港沙埕港區楊岐作業區16#泊位工程碼頭平臺主體結構樁基的分析

(福建省港航勘察設計研究院，福州 350002)

關于福州港沙埕港區楊岐作業區16#泊位工程碼頭平臺主體結構樁基的分析

■胡杰

(福建省港航勘察設計研究院，福州 350002)

本文根據對福州港沙埕港區楊岐作業區16#泊位工程特點，對選用的碼頭平臺樁基結構進行分析，并根據樁基檢測結果，論證樁基的合理性。

碼頭平臺主體 結構 樁基 分析

1 工程概況

本工程地處福建省東北部的福鼎市沙埕鎮后港村外陳自然村，位于楊岐作業區通用碼頭區的16#泊位處。項目建設規模：新建一個5萬噸級通用泊位，設計年通過能力為190萬噸。碼頭平臺長275.0m，寬24.0m，通過3座棧橋與后方陸域連接。

2 設計條件

2.1 建筑物的主要尺度

根據總平面布置要求，確定的碼頭主要尺度，見表1。

表1 碼頭主要尺度

2.2 荷載

(1)永久荷載：結構自重；

(2)均布荷載：30kPa；

(3)流動機械荷載：25t-36m門座式起重機、55t自卸汽車、Q35牽引車、20t/40t平板車；

(4)船舶荷載：5萬噸級散貨船。

2.3 自然條件

(1)風況

多年平均風速1.7m/s，最大風速達34m/s，強風向為東，最大風速為20m/s，常風向為北，頻率為15%，全年≥8級風日數平均為6.1天。當風速大于6級風，停止作業；當風速大于9級風時，船應駛離碼頭去錨地避風。

(2)設計水位(高程基準面為1956黃零，下同)

設計高水位(高潮累積頻率10%)：+2.85m

設計低水位(低潮累積頻率90%)：-2.81m

極端高水位(50年一遇)：+4.26m

極端低水位(50年一遇)：-3.88m

(3)設計波要素

本工程位于沙埕港區南岸壘石鼻，沙埕港區口門較窄且有天然島嶼作為屏障，外海的大浪難以傳入，工程海域的主要影響波浪為小風區風浪。

為了解碼頭處波浪情況，在碼頭平臺兩端布置了兩個點(BL1和BL2)進行推算，結果顯示：NNE(N)向波高最大，極端高水位條件下，BL1和BL2點50年一遇H4%波高分別為1.51m和1.52m，E向次之，兩點50年一遇H4%波高分別為1.07m和1.06m；SE(SSE)向兩點50年一遇H4%波高分別為0.75m和0.74m。

(4)潮流

根據碼頭前方水域定點潮流觀測數據分析，漲潮最大流速為0.98m/s，流向為1°，落潮最大流速為1.17m/s，流向為209°。

(5)地質條件

根據本工程地質勘查報告，在鉆探控制深度范圍內上部地基土層主要為海相沉積成因類型軟弱土，底部為侏羅紀南園組凝灰熔巖風化層。各土層主要設計參數見表2～表4。

(6)抗震設防標準

根據《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)，擬建場地抗震設防烈度為六度，設計地震分組第一組，設計基本地震加速度為0.10g。

3 碼頭主體結構方案

3.1 結構選型

根據本工程水文、地質等自然條件，以及碼頭總平面布置，碼頭所在區域場地巖層埋藏自東向西，由淺到深，最深處位于泥面下約34m處，碼頭水工結構適于采用樁基結構。

表2 巖土層主要設計參數建議表

表3 各土層標貫測試統計成果表

表4 各土層重型圓錐重力實驗統計成果表

工程區覆蓋層厚度為5.3～34.2m，分布有淤泥、粉砂、碎石、含碎石粉質粘土等土層，其中粉砂層(③-1)分布于碼頭區中部，頂板標高-44.16m～-33.15m，鉆孔揭示層厚2.20m～8.05m，土層呈灰白色，成分主要為粉砂，含量約占50%～60%，松散-稍密，飽和。碎石層(③-2)主要分布于碼頭區中部，頂板標高-43.55m～-26.76m，鉆孔揭示層厚0.73m～5.37m，土層呈深灰色，碎石含量約占50%～60%，粒徑一般20～80mm，最大可達120mm，棱角狀為主，部分次棱角狀，巖性主要以中風化凝灰熔巖為主，松散-稍密，飽和。含碎石粉質粘土(⑤)：大部分海域鉆孔均有揭示，頂板標高-51.90m～-6.33m，揭示層厚0.70m～7.00m，土層呈灰褐色，成份主要由粉粘及砂粒組成，韌性中等，干強度中等，稍有光澤，無搖震反應，碎石含量約25%～35%，粒徑一般30～70mm。硬塑，飽和。

碼頭平臺東側覆蓋層較薄，覆蓋層下的巖基為中風化凝灰熔巖，若采用預制樁，樁基入土深度不滿足規范要求，且樁端無法嵌入基巖，設計采用嵌巖灌注樁。西側覆蓋層較厚，可采用預制樁，但要穿過粉砂、碎石、含碎石粉質粘土等土層進入碎塊狀凝灰熔巖，因此需采用抗擊打好的樁型，經比選，設計采用長關節大管樁，樁型為CD1200-32，外徑1200mm，壁厚150mm。

3.2 碼頭結構方案

碼頭平臺長275.0m，寬24.0m，共分4個結構段，長度分別為66.5m、66.5m、66m、76m。碼頭平臺排架間距10m，共29個排架。碼頭平臺東側兩個結構段樁基采用直徑1500mm嵌巖樁結構：單個排架共布5根樁，樁端持力層為中風化凝灰熔巖；平臺西側兩個結構段采用直徑1200mm大管樁結構：單個排架共布7根樁，其中有兩對叉樁，斜度6∶1，樁端持力層為碎塊狀強風化凝灰熔巖。詳見圖1～2。

圖1 碼頭結構斷面圖(灌注樁）

圖2 碼頭結構斷面圖(大管樁)

3.3 結構計算

結構計算依據：《高樁碼頭設計與施工規范》(JTSl67-1-2010)、《港口工程樁基規范》(JTSl67-4-2012)、《港口工程荷載規范》(JTS144-1-2010)等。

樁基主要計算結果見表5。

4 樁基施工及檢測

根據大管樁施工過程資料分析，大管樁均能穿過覆蓋層進入持力層，抗壓承載力設計值 7118.32kN～ 9428.67kN，抗拔承載力設計值808.68kN～2296.7kN，入土深度20.2m～35.5m，均滿足設計要求。本工程預制樁共施工116根，根據施工情況，取14根樁進行低應變動力檢測，經檢測，基樁樁身完整，全部為Ⅰ類樁；取5根樁進行高應變動力檢測，檢測結果(表6)表明，高應變檢測的5根基樁的樁身完整性為Ⅰ類，單樁總承載力檢驗值均大于設計要求的單樁極限承載力9800kN。

表5 碼頭平臺承載能力極限狀態樁基計算成果

表6 大管樁高應變檢測結果匯總表

根據嵌巖樁施工過程資料，碼頭平臺嵌巖樁的持力層均為中風化凝灰熔巖，經復核，單樁軸向承載力設計值為10929.6kN～15275.7kN。基樁軸向抗壓承載力設計值大于設計要求的8841.7kN，基樁抗壓承載力滿足設計要求。本工程完整性檢測采用超深波檢測法，數量為100%樁數，取芯按總數的1%～3%抽取，檢測結果表明基樁樁身完整，全部為Ⅰ類樁。

5 結語

本文通過分析施工過程資料復核樁基承載力等參數，并選取部分樁基進行承載力檢測，驗證碼頭樁基選型的合理性，經分析，碼頭平臺大管樁均能穿過覆蓋層進入持力層，嵌巖樁均能有效嵌巖，兩種樁型承載力均能滿足使用要求，本工程樁基結構選型是合理的。

[1]JTS 165-2013,海港總體設計規范.

[2]JTS 167-1-2010,高樁碼頭設計與施工規范.

[3]JTS 167-4-2012,港口工程樁基規范.

[4]JTS 144-1-2010,港口工程荷載規范.

[5]福州港沙埕港區楊岐作業區16#泊位工程施工圖設計.