高樁碼頭樁基關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)研究

王然

摘 要 隨著國家的發(fā)展，各領(lǐng)域的進(jìn)步，帶動港口工程的發(fā)展越來越好，在開展港口工程設(shè)計(jì)施工的過程中，普遍存在樁基設(shè)計(jì)合理性和完整性不足的問題，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，密切關(guān)注每個(gè)施工環(huán)節(jié)，可有效提升樁基質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 高樁碼頭;樁基關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)

引言

高樁碼頭是港口工程中應(yīng)用最多的一種碼頭結(jié)構(gòu)形式，而樁基又是這種結(jié)構(gòu)形式最重要的組成內(nèi)容。高樁碼頭樁基設(shè)計(jì)施工的關(guān)鍵性技術(shù)環(huán)節(jié)主要有持力層選擇、承載力計(jì)算、樁身強(qiáng)度復(fù)核、打入樁沉樁控制標(biāo)準(zhǔn)以及質(zhì)量檢測等。雖然這些技術(shù)環(huán)節(jié)在樁基規(guī)范中都有規(guī)定，但在港口工程設(shè)計(jì)和施工中普遍存在疏漏或不夠重視之處，甚至出現(xiàn)誤解或執(zhí)行不力的問題。為形成更趨完善和合理的樁基設(shè)計(jì)成果，更有效地指導(dǎo)施工，需要對樁基設(shè)計(jì)中的各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，在正確理解規(guī)范的基礎(chǔ)上，建立完整、合理的思維體系，并運(yùn)用于設(shè)計(jì)施工過程之中[1]。

1樁基持力層選擇

①在編寫勘察要求時(shí)，應(yīng)要求提供盡可能多土層的樁端極限阻力指標(biāo)，不至于過分依賴勘察報(bào)告推薦的持力層而有更充分的持力層選擇范圍。②樁基持力層的上限是必須滿足彈性長樁的入土深度要求，下限應(yīng)是以樁基具備可實(shí)施性或便利性為前提所能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最為匹配的位置。因此，高樁碼頭不應(yīng)先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過計(jì)算的樁力來要求樁基承載能力并相應(yīng)確定樁端底高程，而應(yīng)在項(xiàng)目前期研究階段先測算具備可實(shí)施性的多種樁型的樁基承載能力范圍，再選擇樁基布置形式，用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來適配預(yù)估的樁基承載力。③對于摩擦樁，采用樁基的樁徑或邊長不宜過小，避免樁基落入的持力層過深，造成施工不便。如引橋灌注樁，隨著持力層深度的增加，成孔、護(hù)孔、鋼筋籠沉放、聲測管設(shè)置、混凝土澆筑等各個(gè)施工工序以及質(zhì)量檢測都將受到不利的影響。

2合理計(jì)算樁基承載力

①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)用到靜荷載試驗(yàn)結(jié)果的參數(shù)，只是可通過其他手段替代靜荷載試驗(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)。②在實(shí)際工作的過程中，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。③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能夠最大限度地保持一致。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)行試驗(yàn)檢測，確保計(jì)算的準(zhǔn)確性，保證工程的有序開展。

3樁身強(qiáng)度復(fù)核

①施工期樁身強(qiáng)度復(fù)核，除常規(guī)的吊運(yùn)核算外，還應(yīng)對沉樁后樁基不同的受力狀態(tài)進(jìn)行復(fù)核。在上部結(jié)構(gòu)未實(shí)施之前，樁基基本呈懸臂構(gòu)件的受力狀態(tài)，在水流力、波浪力、冰荷載和斜樁自重偏心荷載的作用下產(chǎn)生相關(guān)內(nèi)力。②為控制混凝土打入樁在錘擊沉樁過程中產(chǎn)生橫向裂縫，JTS 167-2018《碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.3.15.2條對施工期預(yù)應(yīng)力混凝土樁錘擊沉樁拉應(yīng)力計(jì)算作出規(guī)定并列出驗(yàn)算公式，主要驗(yàn)算豎向拉應(yīng)力。隨著錘重增加，錘擊總動能提升，目前，工程實(shí)例中幾乎未出現(xiàn)橫向裂縫，倒是出現(xiàn)縱向裂紋的概率在增大，主要原因是樁基受過度錘擊而形成較大的豎向壓應(yīng)力，伴隨豎向壓應(yīng)力帶來應(yīng)變而相應(yīng)增加的橫向拉應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強(qiáng)度。雖然規(guī)范對橫向拉應(yīng)力驗(yàn)算尚無具體意見，但為保障樁基強(qiáng)度和耐久性，避免混凝土打入樁在錘擊沉樁過程中產(chǎn)生縱裂，對預(yù)應(yīng)力混凝土打入樁錘擊時(shí)的橫向拉應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算勢在必行。具體驗(yàn)算方法已有很多研究，設(shè)計(jì)者現(xiàn)階段可結(jié)合相關(guān)條件參考選用，同時(shí)，建議后續(xù)樁基規(guī)范修編時(shí)對此進(jìn)行研究并將該項(xiàng)驗(yàn)算納入規(guī)范內(nèi)容。有此計(jì)算保障，才能使樁基選型設(shè)計(jì)更趨合理，如PHC管樁隨著打入樁進(jìn)入中密或密實(shí)砂層、硬黏性土層等持力層深度越深需要采用的樁徑越大，切忌采用小樁徑的樁卻要求打入較深硬的土層。③對于鋼管樁使用期的強(qiáng)度復(fù)核，計(jì)算壁厚一定要取扣除預(yù)留腐蝕厚度后的有效厚度，至于預(yù)留腐蝕厚度的確定可按JTS 167-2018《碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.4.25和4.4.26條執(zhí)行，在設(shè)計(jì)文件中一定要表達(dá)出鋼管樁分別對應(yīng)預(yù)留腐蝕厚度和涂層及其他防腐保護(hù)各自對應(yīng)的設(shè)計(jì)使用年限，作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)條件和使用期維護(hù)的依據(jù)[2]。

4做好樁基質(zhì)量檢測工作

①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。②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。③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)施工人員需要密切關(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)能夠最大限度地趨于合理，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)束語

樁基是高樁碼頭工程的關(guān)鍵，通過優(yōu)化樁基設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，簡化施工工藝，提高港口工程的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 騫軻.港口工程樁基施工技術(shù)及質(zhì)量控制要點(diǎn)分析[J].工程技術(shù)研究，2019（11）：200-201.

[2] 何東城.探究港口工程的樁基施工特點(diǎn)及樁基設(shè)計(jì)[J].科技風(fēng)，2019

（8）：69，71.