淺談高樁碼頭樁基設計及施工特點

楊宏賦

摘 要：本文對高樁碼頭樁基設計和施工進行分析，根據高樁碼頭特點優化樁基設計參數，結合施工技術優化樁基布置方案，提高單樁承載力，縮短施工周期，使得施工效果顯著，確保高樁碼頭設計和施工質量。

關鍵詞：高樁碼頭;樁基;設計;施工特點

中圖分類號：U656.1? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）08-0066-02

1 高樁碼頭樁基的設計

高樁碼頭樁基設計主要是優化設計參數，同時應根據工程地質情況、施工區域水文情況、碼頭使用功能、工程造價指標、施工方案等因素，制定樁基設計方案。

1.1樁基布置

樁基布置不僅關系到整個碼頭結構受力情況，在碼頭結構的總造價中也占有相當大的比重。布置原則：①應能充分發揮樁基承載力，且使同一樁臺下的各樁受力盡量均勻，使碼頭的沉降和不均沉降較小;②應使整個碼頭工程建設比較經濟;③應考慮樁基施工的可能性與方便性。

1.1.1順岸碼頭橫向排架中樁基布置

（1）前樁臺（窄樁臺）：①起重設備的軌道前軌道梁下布置雙直樁，后軌道梁布置叉樁。②根據承臺寬度和其上荷載大中，可在雙直樁和叉樁之間加設一根、兩根或多根直樁，當受到水平力較大時，也可加設叉樁或斜樁。③無起重設備時無論是否設縱梁，樁基一般采用等距布置。

（2）后樁臺主要承受垂直荷載，樁基一般采用直樁等間距布置。

1.1.2窄突堤碼頭橫向排架中樁基布置

為避免斜樁在土面以上部分伸出碼頭前沿線之外，與船舶相撞，叉樁一般不布置在樁臺兩側。

（1）無起重設備時，叉樁布置于碼頭寬度中央。

（2）有起重設備時，在軌道梁下布置半叉樁。

1.1.3橫向排架中樁的間距

為減小土中應力重疊的影響，充分發揮樁的承載力，對于摩擦樁樁與樁之間的中距盡量不小于樁徑的6倍，對于端承樁樁與樁之間的間距一般采用3～5m。為方便打樁時安放替打，組成叉樁的兩根樁在樁頂處的凈距不宜小于30cm。

1.1.4樁基的縱向布置

為了充分發揮樁基承載力，常采用長樁大跨。樁基如采用承載力較大PHC管樁、鋼管樁時，前樁臺橫向排架間距可達8～12m;后樁臺的堆貨荷載較大且一般不設縱梁，面板及其上荷載直接傳遞給橫向排架，相應排架間距可較前方樁臺小。

1.2樁長設計

樁長應由計算確定，同時應考慮碼頭荷載、樁基布置型式、地質情況、施工設備等因素，若超過打樁船能施打的長度，則應考慮接樁。

（1）滿足在地基中的嵌固條件，如是巖面或打入困難的土層（N≥30）的高度較高，需采用鉆孔栽樁的方法來滿足嵌固條件。

（2）為了提高樁的承載力和減小沉降，應盡量將基樁尖打入良好持力層的一定深度。

（3）樁未能達到硬土層，在滿足單樁承載力的基礎上應使同一樁臺的樁打至同一土層，且樁尖標高不宜相差太大，以免樁臺產生不均勻沉降。

1.3樁基的靜載荷試驗

進行靜載荷試驗過程中，對樁基按照水平力、軸向壓力和上拔力的順序增加承載力，保證樁基承受最大的試驗荷載，記錄樁基移動的位置，繪制曲線圖分析樁基承受力度和位移的關系，測定樁基的應力、變形等情況，計算出樁基可以承受的力度區域，從而保證樁基的穩固性在可靠范圍內，進一步設計出科學合理方案。

2高樁碼頭樁基施工技術

沉樁時需按一定順序進行，因此對樁基布置時，必須考慮施工可能性。⑴保證每根樁都能打，且施工方便;⑵不妨礙打樁船的拋錨和系纜;⑶盡量減少調船和變動打樁架斜度。但有時由于結構原因，樁基布置復雜，并受到水位、地形條件和打樁船性能的限制，有些樁不易打，甚至打不到，則需考慮是否改變樁基布置或采用特種施工方法。

2.1管樁類型

2.1.1鉆孔灌注樁

灌注樁是利用鉆孔、挖掘和鋼管擠壓地面形成樁孔，再在孔中放置鋼筋籠，并灌注砼方式制成。適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層、巖溶發育巖層或裂隙發育的地層施工，樁孔直徑通常為600～2500mm。鉆孔灌注樁施工對地基沒有嚴格的要求，但成孔的時間過長、工藝較為復雜，在具體施工過程中無法測定樁基質量，容易存在一定的質量隱患。

2.1.2預應力高強混凝土管樁

PHC管樁是利用離心作用形成一個空心、圓柱型管柱，脫模后進入高壓釜蒸養而成，可以工廠化、專業化、標準化生產，樁身質量可靠、運輸吊裝方便、接樁快捷、機械化施工程度高、操作簡單、易控制。樁身混凝土強度高，可打入密實的砂層和強風化巖層，由于擠壓作用，樁端承載力可比原狀土質提高70%～80%，樁側摩阻力提高20%～40%，使得PHC管樁廣泛應用于高樁碼頭的樁基施工中。

接樁方法有：法蘭盤螺栓聯結法、端頭板電焊聯結法。端頭板焊聯結法是管樁頂端的一塊圓環形鐵板，厚度一般為18～22毫米，端板外緣沿圓周留有坡口，管樁對接后坡口變成U型，燒焊時將管樁周邊的U型坡口填滿即可。

樁尖（靴）型式有：十字型、圓錐型和開口型。長江下游及江蘇沿海地區多采用開口型樁尖（靴）。

2.1.3鋼管樁

鋼管樁具有較高強度、較強抗裂彎矩和抗沖擊能力，可以有效抗擊船舶和海水的沖擊問題。在具體施工過程中采用錘擊下沉，縮短施工時間，使得施工相對便捷，效果顯著。但易銹蝕、用鋼量大、造價高，在實際施工中應用區域較為狹窄。

常用尺寸：外徑：500～1200mm，壁厚10～18mm。鋼管樁制作材料為合金鋼或強度較高的鋼，卷焊制成。常見型式：開口式：打入容易，但樁的承載力低;全封閉：承載力高，但打入困難;半封閉：打入容易，到位后樁尖形成土塞，承載能力也較高。

2.2施工工序

（1）管樁的運輸。管樁利用船舶運輸時，應在船舶倉板上設置運樁底座，防止運輸過程中樁體移動損壞樁體表面及防腐層。管樁裝船原則為后打入的先裝船、先打入的后裝船，管樁疊放層數宜為4層，先使用的樁體放置在兩側，后使用的放置在中間，簡化管樁的裝卸和使用，也較大程度避免“偏載”情況發生。

（2）施工水位測量及樁位布設。沉樁前應根據設計提供的平面坐標系統和當地的理論最低潮面，測量施工水位是否滿足沉樁作業要求，如不能滿足應采取挖泥船進行疏浚。打樁船進入施工現場后，采用GPS復測控制點，在允許的誤差范圍內，確保施工復測的結果與設計提供的控制點數據一致，利用復測結果測設樁位。

（3）下樁、穩樁。樁基下沉過程中，依次從下到上解除鋼絲繩，穩樁速度要慢，防止樁身發生偏移。下樁過程中，若樁尖入土2m～3m后立即停止下樁，進行校準后繼續作業，直到樁身在自身重力作用下不再下沉為止。錘擊前應保證樁、替打、錘在同一軸線，以免錘擊過程中發生移位。穩樁過程中應采用重錘低擊，避免錘擊的力度超過混凝土本身承受的力度，破壞樁體。壓錘的過程中應隨時觀測樁體位移的情況，一旦發生偏移，立馬停止錘擊，針對出現的情況探討解決方案。

（4）沉樁。錘擊沉樁應根據地質情況、打樁船的架高、錘型、樁型和樁長綜合考慮。黏性土層以標高控制為主，貫入度可作校核;砂性土層或風化巖層，以貫入度控制為主，標高作校核。長江下游及江蘇沿海地區多為密實砂土，以貫入度控制為主。當出現樁尖已到達設計并低于設計標高貫入度仍偏大或沉樁已達到并小于設計規定貫入度而樁尖標高仍高出設計標高較多時，宜采用高應變檢驗樁的極限承載力并同設計研究解決。

（5）夾樁。由于施工水域的水流速度過快，水壓較大，會導致已沉樁體出現偏斜。為保護已沉設完畢的樁體，應對沉樁完畢的排架安裝通長型鋼，再進行上部結構施工，并在樁頂上插好標志旗、設置好標記燈，防止船只與樁體發生碰撞。

（6）樁基檢測。PHC管樁施工完畢應對其單樁軸向承載力和樁身完整性檢測，可采用高應變動力檢測和低應變動檢測，抽檢數量宜分別取樁總數的2%～5%（并不少于5根）和10%（并不少于10根）。鋼管樁檢測除應符合上述檢測規定外，還需對其全部焊縫檢測。檢測方法有外觀檢測和無損檢測，內部焊縫宜采取超聲波探傷輔以射線探傷檢測。

3 結束語

樁基是高樁碼頭工程最重要部分，優化樁基設計和施工技術，保證合理設計方案，簡化施工工藝，降低造價成本，提高港口工程的施工質量。

參考文獻：

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