高樁碼頭樁基選型

章春宏

南京港港務(wù)工程公司，江蘇南京 210011

高樁碼頭是碼頭的三大結(jié)構(gòu)型式之一，在我國應(yīng)用相當(dāng)廣泛。它利用打入地基中的樁將作用在上部結(jié)構(gòu)上的荷載傳到地基深處。樁不僅是基礎(chǔ)，而且也是結(jié)構(gòu)中不可缺少的重要組成部分。

高樁碼頭主要適用于軟土地基。我國沿海、河口和長江中、下游地區(qū)軟土地基分布很廣，高樁碼頭幾乎是唯一可行的結(jié)構(gòu)型式。樁基的作用是支承上部結(jié)構(gòu)，并將作用在上部結(jié)構(gòu)上的荷載和外力傳到地基中，同時(shí)也起到穩(wěn)固地基的作用（岸坡穩(wěn)定）。樁基在高樁碼頭設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用，樁基選型直接關(guān)系到碼頭結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、工程造價(jià)的高低。

下面，根據(jù)近年來工作的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合具體的工程建設(shè)項(xiàng)目，淺談高樁碼頭樁基選型的幾點(diǎn)體會(huì)。

1 樁基選型

高樁碼頭樁基型式主要根據(jù)工程建設(shè)地點(diǎn)的地質(zhì)情況、碼頭排架承受的水平力（即靠泊船型的撞擊力）、作用在碼頭上部結(jié)構(gòu)上的荷載大小以及工程總投資等因素確定。

1.1 工程概況

某碼頭樁臺(tái)處地質(zhì)土層由上至下依次為：

1）砂質(zhì)粉土：飽和，稍密，厚度變化大，厚1.4～7.1m，標(biāo)貫擊數(shù)為3～12，平均擊數(shù)6擊。

2）細(xì)砂：飽和，以中密為主，厚度9.30～14.20m，標(biāo)貫擊數(shù)為6～36，平均擊數(shù)15擊。

3）中砂：以中密為主，厚度3.50～8.90m，標(biāo)貫擊數(shù)為18～38，平均擊數(shù)28擊；動(dòng)探擊數(shù)在7～36擊，平均擊數(shù)16。

4）礫砂：飽和，中密，該層普遍分布，控制深度1.70～3.90m，未揭穿。

樁端持力層選擇④礫砂層。

1.2 使用荷載

堆貨荷載：10KN/m2

船舶荷載：系纜力300KN，撞擊力350KN

裝船機(jī)荷載：

前支承：垂直力1650KN，水平力150KN（平行軌道），最大輪壓250KN。

后支承：垂直力1100KN，水平力120KN（平行軌道），傾覆力矩800KN·M。

流動(dòng)機(jī)械：汽-10級(jí)。

1.3 結(jié)構(gòu)型式

碼頭樁臺(tái)結(jié)構(gòu)型式為高樁梁板直立式，樁臺(tái)長83m，寬10m，排架間距7m，分兩個(gè)結(jié)構(gòu)段，兩結(jié)構(gòu)段長度分別為38m、45m，采用懸臂結(jié)構(gòu)設(shè)置沉降伸縮縫。每榀排架下設(shè)兩根直樁，一對(duì)叉樁，樁端持力層為④礫砂層，樁頂現(xiàn)澆樁帽。上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制下橫梁、預(yù)制裝船機(jī)軌道梁及前后邊梁、現(xiàn)澆上橫梁、預(yù)制面板、現(xiàn)澆面層（迭合板）?？看Y(jié)構(gòu)為Ф800mm鋼靠船樁，鋼靠船樁頂部與橫梁脫開，通過預(yù)埋在橫梁端部的鋼套筒與橫梁銜接。豎向橡膠護(hù)舷采用DA型，橫向采用D型。

1.4 樁基選型

根據(jù)碼頭樁臺(tái)處的地質(zhì)條件，樁端持力層選擇⑩礫砂層。樁基須穿透10m多厚的細(xì)砂層和6、7m厚的中砂層，細(xì)砂層和中砂層的標(biāo)貫擊數(shù)都比較大，沉樁比較困難，樁型的選擇應(yīng)充分考慮此因素。根據(jù)同類工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，鋼管樁、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁、水沖樁均是可選樁型。設(shè)計(jì)確定采用上述3種樁型進(jìn)行比選。

2 樁基比選

2.1 鋼管樁

碼頭樁臺(tái)每榀排架下設(shè)1根直樁、一對(duì)叉樁，前沿直樁采用Φ1000、δ14mm、L35000mm鋼管樁，叉樁斜度3.5:1，采用Φ800、δ14mm、L37000mm鋼管樁，鋼管樁均打入礫砂層。計(jì)算最大樁力為3008KN，最大彎距223KN·m，最大橫向水平位移3.8mm。

鋼管樁是本工程樁基的首選樁型，其沉樁相對(duì)而言比較容易一些，但其造價(jià)最高，且結(jié)合本工程的荷載情況，采用鋼管樁垂直承載力富余較大。

2.2 鋼筋混凝土管樁

碼頭樁臺(tái)每榀排架下設(shè)兩根直樁、一對(duì)叉樁，前沿雙直樁采用Φ600×35000mm預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁，叉樁斜度3.5:1，采用Φ600×37000mm預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁，樁尖打入礫砂層。計(jì)算最大樁力為2400KN，最大彎距183KN·m，最大橫向水平位移4.5mm。鋼筋混凝土管樁沉樁有一定的難度，對(duì)施工單位要求較高，須采用D80柴油錘重錘輕打沉樁。但其造價(jià)最低，承載力、排架水平位移等各方面也能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

2.3 水沖樁

排架樁基布置及內(nèi)力與鋼筋混凝土管樁方案基本相同。

水沖樁一般適用于標(biāo)貫擊數(shù)較大的砂土地基，其最大的缺點(diǎn)是沉樁偏位比較大，不好控制。尤其是本工程砂層比較厚，沉樁偏位問題更加突出，要求施工單位沉樁完畢必須及時(shí)采取夾樁措施。且其造價(jià)也比干打樁稍高。

3 綜合分析，確定樁基

根據(jù)以上分析，綜合考慮本工程地質(zhì)條件、使用荷載、投資等多方面因素，設(shè)計(jì)確定樁基型式采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁。

4 結(jié)論

高樁碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，樁基型式的選擇是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理的關(guān)鍵。地質(zhì)條件、施工條件和能力、工程費(fèi)用等是影響樁基選型的關(guān)鍵因素，當(dāng)然，使用荷載、施工工期、施工環(huán)境也是樁基選型必須考慮的因素。