高樁碼頭樁基關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)研究

劉嬪

摘 要：在開展港口工程設(shè)計(jì)工作的過程中，很多機(jī)構(gòu)對于高樁碼頭樁基設(shè)計(jì)都沒有給予足夠的重視，普遍存在樁基設(shè)計(jì)合理性和完整性不足的問題。針對這種情況，在充分考慮國家相關(guān)規(guī)定的前提下，文章主要從樁基實(shí)力層的選擇、樁基承載力的計(jì)算、樁身強(qiáng)度的復(fù)核、樁基質(zhì)量的檢測幾個(gè)方面出發(fā)進(jìn)行了具體的研究，希望能夠有效提升高樁碼頭樁基的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量，保證高樁碼頭樁基設(shè)計(jì)的合理性。

關(guān)鍵詞：高樁碼頭;樁基承載力;樁身強(qiáng)度;樁基質(zhì)量

港口工程中，高樁碼頭是最常見的一種形式，而在這種結(jié)構(gòu)中，樁基又是最重要的一個(gè)組成部分。本文主要針對高樁碼頭樁基設(shè)計(jì)過程中關(guān)鍵的技術(shù)問題進(jìn)行研究，雖然國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)對這些問題作出了規(guī)定，但是在實(shí)際操作的過程中出現(xiàn)疏漏的情況依然十分普遍。為了使樁基設(shè)計(jì)的合理性和完善性能夠得到有效提升，設(shè)計(jì)人員首先要做的就是做好對各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的考量工作，從整體的角度出發(fā)，保證設(shè)計(jì)的合理性。

1合理選擇樁基持力層

在樁基持力層的選擇方面，國家已經(jīng)做出了明確規(guī)定，涉及到灌注樁和打入樁的使用，必須選擇密實(shí)沙層、碎石類土、中密沙層、硬粘土層或是風(fēng)化巖層。

設(shè)計(jì)人員在實(shí)際開展設(shè)計(jì)工作的過程中，普遍存在這樣一個(gè)誤區(qū)，即認(rèn)為持力層的深度越深，穩(wěn)定性越高，過度關(guān)注工程地質(zhì)勘查報(bào)告中提出的適合的樁基持力層，在這樣的情況下，實(shí)際操作的過程中非常容易出現(xiàn)沉樁不到位的情況，導(dǎo)致高程遠(yuǎn)超出實(shí)際的需要，不僅會使實(shí)際施工的成本增加，也非常不利于樁基整體質(zhì)量的提升。針對這種情況，研究人員經(jīng)過研究提出以下建議：

首先，在勘察要求的編寫方面，針對樁端極限阻力指標(biāo)的測量要保證多樣性，多個(gè)圖層都要進(jìn)行測量，設(shè)計(jì)人員要最大限度地降低對勘察報(bào)告的依賴度，在此基礎(chǔ)上，有效提升持力層選擇的合理性。

其次，在選擇樁基持力層的過程中，需要重點(diǎn)考慮彈性長樁的入土深度，在此基礎(chǔ)上，保證所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能夠具有較強(qiáng)的便利性以及可實(shí)施性，因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)高樁碼頭的過程中，結(jié)構(gòu)因素不應(yīng)該是設(shè)計(jì)人員考慮的唯一因素，還需要提前對樁力的設(shè)計(jì)進(jìn)行考量，提前給出明確的樁基底高程參數(shù)[1]。在設(shè)計(jì)的最初階段，要提前測定不同樁基的承載能力，在此基礎(chǔ)上，做好樁基布置工作和排架間距選擇工作，使樁基承載力能夠最大限度地滿足樁基結(jié)構(gòu)的需要。

最后，要合理控制樁基中樁端的阻力以及側(cè)摩阻力，確保樁徑能夠真正滿足現(xiàn)實(shí)需要，避免樁基落入的深度超過實(shí)際需要，影響后期施工工作的正常展開。例如：高樁碼頭樁基設(shè)計(jì)過程中一項(xiàng)最常見的內(nèi)容就是引橋灌注樁的設(shè)計(jì)，當(dāng)持力層的深度提高到一定程度，混凝土澆筑、鋼筋籠沉放、聲測管設(shè)置、成孔、護(hù)孔等環(huán)節(jié)的施工也會相應(yīng)的受到影響。因此，在實(shí)際開展設(shè)計(jì)工作的過程中，要加大對這一問題的關(guān)注程度，保證設(shè)計(jì)的合理性。如圖1所示，選擇樁基持力層，需要對施工環(huán)境進(jìn)行細(xì)致的勘察研究，結(jié)合工程地質(zhì)勘察報(bào)告，選擇恰當(dāng)合理的持力層，根據(jù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，了解樁基承載力，利用公式進(jìn)行計(jì)算，作出恰當(dāng)?shù)倪x擇，確保持力層的穩(wěn)定性，確保決策的科學(xué)合理。除此之外，根據(jù)不同土層土質(zhì)的特點(diǎn)，進(jìn)行不同的計(jì)算，確保樁基持力層計(jì)算的準(zhǔn)確性與科學(xué)性。在計(jì)算過程中，還需要注重與工程相結(jié)合，由于工程設(shè)計(jì)與樁基持力層的受力程度存在著密切的關(guān)系，因而，展開針對性研究，保證研究效果與質(zhì)量是高樁碼頭樁基施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)技術(shù)。

2合理計(jì)算樁基承載力

國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，非特殊情況下，單樁軸向承載力的設(shè)定要充分考慮靜荷載實(shí)驗(yàn)的相關(guān)結(jié)果。這是國家強(qiáng)制要求的一個(gè)條款，但是，在具體落實(shí)的過程中，經(jīng)常因?yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)單位的試驗(yàn)費(fèi)用不足或工期需要而無法得到全面落實(shí)[2]。例如：在計(jì)算打入樁承載力的過程中，很多設(shè)計(jì)人員都沒有考慮到抗力的因素，且一些設(shè)計(jì)單位在最終的設(shè)計(jì)結(jié)果中只標(biāo)注了最終的計(jì)算值，卻沒有完整體現(xiàn)計(jì)算過程，導(dǎo)致樁基設(shè)計(jì)的合理性無法得到充分的確定。要有效解決上述問題，具體可以從以下兩個(gè)方面著手：

首先，在計(jì)算樁基承載力的過程中，國家規(guī)定有四種情況可以不進(jìn)行靜荷載實(shí)驗(yàn)，而從現(xiàn)實(shí)的角度來看，在實(shí)際計(jì)算的過程中依然需要應(yīng)用到靜荷載實(shí)驗(yàn)結(jié)果的參數(shù)，只是可通過其他手段替代靜荷載實(shí)驗(yàn)。在對項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)研的過程中，可以對施工地點(diǎn)周邊的其他工程情況進(jìn)行分析，以此為參考，選擇合適的樁基荷載力計(jì)算公式，確保國家的相關(guān)規(guī)范能夠得到不折不扣的落實(shí)。

其次，在實(shí)際開展設(shè)計(jì)工作的過程中，要考慮到施工地點(diǎn)是否有新近的回填土層，若存在收益問題，則需要考慮到后期沉降對工程整體質(zhì)量狀態(tài)可能帶來的影響，有效測定樁側(cè)受固結(jié)沉降問題的影響而產(chǎn)生的摩擦力，這里是設(shè)計(jì)人員在實(shí)際開展工作的過程中經(jīng)常忽視的一個(gè)問題。

此外，從打入樁的角度來講，結(jié)束沉樁工作之后，需要采用合理的方式計(jì)算樁基承載力，確保設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)能夠通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)檢測，使樁基的軸向力以及樁基的承載力鞥夠最大限度的保持一致。根據(jù)單盤承載力法計(jì)算模型，進(jìn)行科學(xué)合理的計(jì)算，可以確保樁基承載力在合理范圍內(nèi)，保證荷載效果，增強(qiáng)工程的穩(wěn)定性，以免影響工程施工質(zhì)量。此外，在計(jì)算完成之后，還需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測，確保計(jì)算的準(zhǔn)確性，保證工程的有序開展。

3有效復(fù)核樁身強(qiáng)度

在對樁使用內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算的過程中，不僅要考慮到樁固有的內(nèi)力，同時(shí)需要考慮到工期的問題。對于這一問題，相關(guān)設(shè)計(jì)人員并沒有給予足夠的重視，多數(shù)設(shè)計(jì)單位出具的設(shè)計(jì)文件中對此都沒有做出明確的說明，甚至在設(shè)計(jì)工作開展過程中忽略這部分內(nèi)容的計(jì)算工作。針對這種情況，提升樁身強(qiáng)度復(fù)核的合理性十分有必要，具體可以從以下兩個(gè)方面入手：

首先，在施工期，設(shè)計(jì)人員要注意跟進(jìn)樁身強(qiáng)度的復(fù)核工作，在吊運(yùn)核算工作開展的基礎(chǔ)上，還需要符合不同情況下樁基的受力狀態(tài)，具體包括在波浪力作用下、在水流力作用下、在斜樁自重偏心荷載力的作用下、在冰荷載力的作用下相關(guān)內(nèi)力的產(chǎn)生情況[3]。

其次，工程投入使用之后，設(shè)計(jì)人員同樣需要定期對樁身強(qiáng)度進(jìn)行核算，除了要考慮樁體上部結(jié)構(gòu)的情況之外，對所產(chǎn)生的其他內(nèi)力也要有充分的考量。當(dāng)需要停靠較大噸位的船舶時(shí)，或船舶的長度較大時(shí)，斜樁樁身強(qiáng)度的有效復(fù)核不可忽視。

最后，部分工程的泥面以上樁長度較長，針對這種情況，應(yīng)該以國家相關(guān)規(guī)定為基礎(chǔ)，同時(shí)在充分考慮實(shí)際需要的基礎(chǔ)上，對樁基的壓屈穩(wěn)定性進(jìn)行有效核算。如圖2所示，對樁身強(qiáng)度進(jìn)行復(fù)核，考慮到樁身的穩(wěn)固性非常重要，可以明確樁基的受力狀態(tài)。充分考量樁基的承受能力。再結(jié)合實(shí)際基礎(chǔ)的基礎(chǔ)上，提升樁基的穩(wěn)定性，確保工程施工質(zhì)量。

4做好樁基質(zhì)量檢測工作

樁基質(zhì)量檢測工作開展過程中，設(shè)計(jì)人員同樣需要全程參與，具體需要關(guān)注以下幾方面的內(nèi)容：

首先，從打入樁的角度來講，當(dāng)樁底端高程較大或是貫入度較高的情況下，若實(shí)際超出了國家相關(guān)規(guī)定提出的標(biāo)準(zhǔn)值或是設(shè)計(jì)值的規(guī)范時(shí)，需要依據(jù)高應(yīng)變動(dòng)力實(shí)驗(yàn)法重新復(fù)核單樁軸向承載力，尤其是在達(dá)到停錘標(biāo)準(zhǔn)的情況下，不能因此而忽視相關(guān)工作的開展。

其次，從灌注樁的角度來講，從國家規(guī)定來看，要保證灌注樁的完整性，檢測結(jié)果必須具有較高的合理性，其中，最常用的方法是超聲波檢測方法或低應(yīng)變動(dòng)力檢測法，在樁的入土深度不超過30米時(shí)，通常情況下采用低應(yīng)變動(dòng)力法進(jìn)行檢測，在樁的入土深度超過30米時(shí)，超聲波檢測法最為常用。

此外，從嵌巖樁的角度來講，在對嵌巖樁的完整度進(jìn)行檢測的過程中，超聲波檢測法最為常用。從現(xiàn)實(shí)的情況來看，很多單位在開展檢測工作的過程中都會將主要的注意力放在嵌巖段，事實(shí)上這種方法是不可取的，還需要加大對于鋼筋籠內(nèi)部混凝土的完整性進(jìn)行檢測。

在此過程中，設(shè)計(jì)人員需要密切關(guān)注檢測結(jié)果，從整體的角度出發(fā)對相關(guān)數(shù)據(jù)的合理性進(jìn)行考量，在此基礎(chǔ)上，使工程整體設(shè)計(jì)能夠最大限度的趨于合理，保證樁基穩(wěn)定性的同時(shí)，提升高樁碼頭整體的運(yùn)營質(zhì)量。

5結(jié)語

綜上所述，相比于陸運(yùn)以及空運(yùn)，水運(yùn)的方式有其固有的特點(diǎn)，因此，在對高樁碼頭進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，要確保樁基的承載力能夠真正滿足現(xiàn)實(shí)的需要，在此基礎(chǔ)上，有效提升整體設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量，最大限度地避免后期因設(shè)計(jì)方案不合理而給實(shí)際施工工作的開展帶來的不利影響。

參考文獻(xiàn)：

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[3]羅年生.高樁碼頭樁基設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)[J].水運(yùn)工程，2018（08）：76-79+91.