高樁碼頭工程施工方案優化分析

肖冉

（長江武漢航道局，湖北 武漢 430014）

近年來,隨著國家“一帶一路”以及交通強國戰略部署的提出，我國航運業、港口經濟也迎來了新的發展，大量天然地基優良的港口幾乎建設殆盡，目前岸線多為軟弱地基，因此，高樁碼頭因其透空的環保型結構，對波浪和水流的影響較弱，不影響泄洪等優勢，得以廣泛應用。隨著建筑市場逐步開放,高樁碼頭的整體施工工藝有所改進,但施工工藝的精細化理念出現弱化趨勢,致使質量通病不能得到有效控制,工程觀感得分率不高,甚至影響了使用功能及耐久性。

1 高樁碼頭的發展及特性

近年來，我國港口工程建設和建港技術迅速發展，碼頭向離岸、深水化、開敞發展，靠泊船舶噸位大型化、標準化，內河港口碼頭不斷向大水位差地區延伸。高樁碼頭因其透空、波浪反射小、適用深水和軟弱土地基條件等特點，被廣泛采用。

高樁碼頭因其透空式結構、受力均勻、自重小，適用于軟弱地基，結構位移沉降相對較小，對波浪反射小，對挖泥超深適應性強，適應大水位差能力強，砂石料用量少，造價成本低等優點，被在對使用要求較高的集裝箱碼頭，作業面狹小、垂直方向上的荷載度小的油氣化工碼頭，或者外海開闊地域的碼頭等廣泛采用。但因其存在結構相對薄弱，對外在荷載力相對敏感，結構復雜、耐久性較差，部件極易出現問題且難以修復，施工工序多，工期較長等，高樁碼頭需注意穩定性、回填沉降、位移或破壞等問題。

2 高樁碼頭結構組成

高樁碼頭主要由樁基、上部結構和接岸結構三部分組成。樁基作為高樁碼頭最重要的構件，通常呈現的形式為鋼管樁、預應力混凝土方樁、大管樁、PHC樁、非預應力混凝土方樁、嵌巖樁及灌注樁、木樁等，目前較常見的有叉樁及直樁的混合布置結構，在樁基施工中有柴油打樁錘、液壓錘的沉樁方式，或在沉樁之后，在樁中實行嵌巖、錨桿施工等進行樁基處理。

上部結構一般分板式、墩式與梁板式。根據預應力情況不同，分預應力、非預應力結構。根據安裝和澆注工藝不同，分預制安裝、疊合與現澆結構。根據材料使用差異，分普通混凝土、高性能混凝土結構。還可采用重力式結構或板樁卸載平臺等方案進行后續施工。

接岸形式較常見的是斜坡式，主要是與其地基軟弱性相適應，又可避免由于邊坡過陡而產生碼頭位移和樁基損壞。還可采用板樁卸載平臺、重力式結構等形式。一般為改善地基條件，將基礎部分實行開挖換填，或拋砂墊層，以排水板加強軟土應力，上部則采取小型直立式的擋土結構，實現與碼頭之間的過渡。為方便斜坡和碼頭之間良好過渡，應該考慮在簡支板的下方設置橡膠支座來解決沉降問題。

除上述三部分外，高樁碼頭還應設置擋土結構以減小碼頭的寬度、與岸坡銜接距離，保證整體足夠的穩定性，對破浪、水流大的地方和地質差的情況，還需建設岸坡結構，以免受沖刷。

3 高樁碼頭施工中常見問題分析

3.1 裂縫問題

裂縫是鋼筋混凝土中較為常見的一種現象，在大體積混凝土中，水化后的熱量聚集在混凝土內部不容易揮發，導致內部溫度急劇上升，而其表面散熱比較快，內外溫差增大，熱脹冷縮，表面產生一定的拉應力，當內部拉應力大于抗拉力時，裂縫就產生了，極易引發碼頭結構承載力下降，并且面板在施工過程中產生的砌縫，如果其中沒有砂漿或者是砂漿不夠的情況容易導致面板在實際工作過程中無法承受外界的載荷。同時溫度裂縫一般沒有規律，裂縫的大小不一樣，受溫度影響也不一樣。

主要預防措施：盡量選擇450kg/m3以下的普通硅酸鹽水泥，粗骨料選用碎石或卵石，細骨料選用中砂，還要選用細度小、顏色淡、含碳低、質量穩定的優質Ⅰ級粉煤灰和木鈣減水劑來降低早期的水化熱，增強后期的強度。在攪拌的時候加入緩凝劑，減慢混凝土的凝固時間，減少水化熱的集中產生。混凝土中加入少量鋼筋或纖維材料會使混凝土溫度裂縫控制在一定范圍。鋼筋混凝土裂縫可能對碼頭的正常使用及其安全產生影響，并會沿著接岸結構對前方碼頭結構產生影響或破壞，降低高樁碼頭承載力，出現傾斜、沉降、轉動或位移。

3.2 鋼筋銹蝕和混凝土碳化

鋼筋銹蝕和混凝土碳化在高樁碼頭中較為常見，可能導致混凝土剝落、裂縫，造成鋼筋與混凝土之間粘結力降低、喪失，承載外壓能力降低。經研究數據顯示，如碳化深度接近或超過混凝土保護層厚度，則表明混凝土結構中的大部分鋼筋已銹蝕。如果混凝土裂縫較多，將加速鋼筋銹蝕的程度。

3.3 剝蝕現象

高樁碼頭支座遭到破壞，支座將發生偏離，支撐能力不足，基本功能喪失，墊塊壓碎。相關研究表明，若混凝土外觀出現漏石、酥松起落、蜂窩麻面、剝落，高樁碼頭斷面尺寸將開始縮小，同時若鋼筋混凝土中的鋼筋處于較為潮濕的環境則容易導致鋼筋銹蝕。

3.4 結構的破壞

高樁碼頭若出現關鍵結構構造不合理，施工技術不過關，不足以支撐外界載荷，或實際載荷嚴重超過設計載荷，引起結構老化、變形。

3.5 地基的不均勻沉降

高樁碼頭若不重視地基建設易出現不均勻沉降，產生裂縫、傾斜。

3.6 其他

（1）樁基結構長期承受水平力，樁的抗壓、拔力不足。

（2）若樁基深度不夠，后方回填較大，造成堆場較大沉降，給碼頭的基樁帶來負摩擦力，造成上部結構開裂、位移及樁基沉降，影響碼頭正常使用及其耐久性。

（3）地基處理不當，會造成邊坡穩定性不足，如，邊坡位移造成上部結構開裂、邊坡失穩滑動，引起樁基損壞。

（4）不注意重要天氣防范，導致樁基未形成整體就遭受破壞。

4 高樁碼頭優化措施要點

4.1 灌注樁的施工控制

在灌注樁施工過程中，要嚴格控制護筒沉放，利用施工直角強化對樁位的控制。在沉放過程中，利用垂球檢測護筒在下放過程中垂直度變化狀況，出現偏差及時調整。在灌注樁鉆孔過程中，確保鉆機和護筒的中心線處于同一條直線，成孔后進行沉渣厚度和泥漿比重檢測，合格后再安裝鋼筋骨架。一般采取導管法澆筑，對首罐混凝土量實行精準測量，確保連續澆灌，避免出現斷樁。

4.2 岸坡穩定性的控制

在碼頭施工期間，為控制岸坡穩定性，重視開挖工序，對挖泥過程進行嚴格分層分段控制，合理安排打樁施工工序，減少打樁震動對岸坡穩定性的影響，同時加強監測，發現問題，及時調整工序。

4.3 沉樁施工

首先，需根據設計報告，對土層質量、分布、土質，硬夾層范圍及厚度等指標詳細分析，如不合規范，應補鉆探；其次，如果由試樁成果來決定單樁的承載力，則須保證沉樁時使用的工具型號、樁尖進入土層的深度、力度等相一致；再次，如果持力層的土質較堅硬，且沒有試樁、試驗數據參考，可在進行沉樁之前先做試驗；最后，應考慮到土層變化的無規律性，最終確定土層標高。

4.4 墩臺施工

墩臺作為高樁碼頭重要部件，需在施工過程中不斷優化工藝，表面采取除銹和磨砂等處理方式，避免在模板表面出現銹蝕，及由于墩臺底部的受力不均而導致懸臂下沉，并在墩臺的底部使用八字角，豎直角上采取圓角處理，防止船只碰撞或拆模過程中產生的破壞。

4.5 有關材料的措施

（1）盡量選450kg/m3以下的普通硅酸鹽水泥，粗骨料選用碎石或卵石，細骨料選用中砂及細度小、顏色淡、含碳低、質量穩定的優質Ⅰ級粉煤灰和木鈣減水劑，并在攪拌時加入緩凝劑，減少裂縫或混凝土碳化及鋼筋銹蝕。

（2）在混凝土中加入鋼筋阻銹劑，防止銹蝕。

（3）對外漏鋼筋進行外涂隔離層，防止侵蝕。

4.6 有關工藝的措施

（1）大體積混凝土施工采取分層澆筑時，應清除澆筑表面的浮漿、軟弱土層及松動的石子，均勻露出粗骨料，在上層混凝土澆筑前，應用壓力水沖洗混凝土表面的污物，充分濕潤，但不得有水。

（2）對非泵送及低流動度混凝土，在澆筑上層混凝土時，應采取接漿措施。

（3）當大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當設置后澆縫，以減小外應力和溫度應力，加快散熱。

5 結語

隨著我國國民經濟及水運事業的高速發展，對高樁碼頭結構型式的革新及施工都提出了更高要求，應加強對現場的施工監理，特別是施工及地質條件差等情況，要加強現場旁站監理，確保工程質量。充分了解地質情況杜絕截樁現象，嚴格按照施工工序要求，按照相關規范規章，合理控制施工節奏，保證碼頭施工完結之后的可靠性和穩定性。