淺談大管樁在港口工程中的應(yīng)用

楊日發(fā)

【摘 要】 港口工程是工程建設(shè)中的重要組成部分，而大直徑預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（簡稱大管樁）在港口工程中發(fā)揮了舉足輕重的作用。大管樁作為20世紀(jì)80年代研制的新型管樁，其各項(xiàng)技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都明顯優(yōu)于其它管樁。大管樁對(duì)港口工程的建設(shè)工期、工程質(zhì)量以及工程造價(jià)都有積極影響。大管樁是港口工程中最有前途的一種樁型，值得在港口工程建設(shè)中推廣應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 大管樁； 預(yù)應(yīng)力混凝土； 港口工程

前言

大直徑預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是上世紀(jì)80年代研制出的新型管樁。大管樁是在制作過程中經(jīng)管節(jié)離心、高壓養(yǎng)護(hù)、后張法灌漿拼接等工藝生產(chǎn)出的空心環(huán)形混凝土構(gòu)件。與傳統(tǒng)的混凝土預(yù)制樁及鋼管樁相比，大管樁在制作工藝、技術(shù)性能、荷載承受能力、適用土層、耐腐蝕性、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)樁型。大管樁在制作時(shí)管理嚴(yán)格，機(jī)械化程度較高，管樁質(zhì)量穩(wěn)定；大管樁的樁長可按設(shè)計(jì)長度拼接各單管節(jié)，使得大管樁在改變樁長上極為靈活；大管樁適用任何土層，其承載力及耐腐蝕性均強(qiáng)于鋼管樁；大管樁工程造價(jià)低，用鋼量僅為同樣規(guī)格鋼管樁的1/8～1/6，成本為鋼管樁的1/3～1/2。大管樁的諸多優(yōu)點(diǎn)使得該樁型在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。大管樁在東南沿海地區(qū)的推廣應(yīng)用取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，正向全國各地區(qū)推廣。

1 大管樁的簡介

1.1 大管樁的常用型號(hào)

大直徑預(yù)應(yīng)力混凝土管樁分A，B，C三種型號(hào)；A1，A2，B1，B2，C1，C2六種規(guī)格。其中A型樁是每個(gè)預(yù)留孔中只設(shè)置1股鋼絞線的單股鋼絞線管樁；B型樁是每個(gè)預(yù)留孔內(nèi)設(shè)置2股鋼絞線的雙股鋼絞線管樁。

大管樁的主筋多沿周長均勻布置，采用單股或雙股鋼絞線；扎筋做成螺旋式，采用直徑大于6mm的一級(jí)鋼筋；預(yù)留孔的灌漿必須密實(shí)，灌筑材料的強(qiáng)度須高于40MPa。

1.2 大管樁的生產(chǎn)工藝

大管樁的生產(chǎn)工藝是一項(xiàng)實(shí)用性很強(qiáng)的工程技術(shù)。為適應(yīng)不同環(huán)境的港口工程項(xiàng)目和不同的經(jīng)濟(jì)條件，都對(duì)大管樁的生產(chǎn)工藝提出更高的要求。

大管樁的生產(chǎn)工藝主要表現(xiàn)為大管樁的管節(jié)制作和拼裝工藝。大管樁的樁身混凝土須進(jìn)行離心、振動(dòng)、碾壓復(fù)合作用，從而使得樁身混凝土具有高強(qiáng)度、高密實(shí)度、低滲透性、耐海水腐蝕等特性。各管節(jié)在拼裝時(shí)用的預(yù)應(yīng)力鋼絞線必須進(jìn)行外觀和性能檢驗(yàn)；鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力，采用2 次張拉；灌筑后，在漿體抗壓強(qiáng)度大于28MPa時(shí)，方可拆卸錨具，保證鋼絞線的握裹力。

1.3 大管樁的性能

大管樁的管節(jié)制作工藝先進(jìn)、機(jī)械化程度高，使得大管樁在成型后具有很好的抗彎及耐錘擊等性能。大管樁在拼接過程中可按照設(shè)計(jì)樁長來進(jìn)行任意管節(jié)的拼接，這使得大管樁的拼接極為靈活。大管樁具有很強(qiáng)的實(shí)用性，可作為摩擦樁、端承樁及嵌巖樁使用。在相同的工作環(huán)境下，大管樁比同規(guī)格的鋼管樁的荷載承受能力高；大管樁應(yīng)用于海港中時(shí)，本身不用作防腐處理。大管樁的各項(xiàng)性能都比較優(yōu)越，在港口工程、橋梁基礎(chǔ)工程、岸壁工程中得到廣泛應(yīng)用。

2 大管樁在港口工程中的應(yīng)用

大管樁通常是指外徑大于800mm的管樁，港口工程中應(yīng)用大管樁時(shí)，需根據(jù)樁長、樁型及工程項(xiàng)目的具體情況，合理的發(fā)揮大直徑預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的作用，使得工程項(xiàng)目的樁基工程質(zhì)量可靠且造價(jià)合理。大管樁已在東南沿海地區(qū)的大中型碼頭建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。在目前30座已建成的大管樁碼頭中有5個(gè)10萬噸級(jí)的特大深水泊位。

2.1 大管樁的樁基布置

大管樁通過革新施工工藝、灌筑材料等方法，不斷提高樁基的施工技術(shù)，為港口工程提供可靠的安全保證。大管樁的樁基布置須考慮大管樁的承載力。我們在選擇管樁類型時(shí)，可根據(jù)設(shè)計(jì)的需求，計(jì)算管樁的豎向承載力。在確定大管樁的豎向承載力時(shí)還需考慮樁體本身的材料強(qiáng)度，以及地基土的支承力，最后取最小值。高應(yīng)變法靜載實(shí)驗(yàn)可以快捷的確定單樁豎向承載力的標(biāo)準(zhǔn)值，且實(shí)驗(yàn)成本較低。

常見的大管樁的單樁承載力為8000～10000KN。查閱相關(guān)資料，上海寶鋼三期碼頭的項(xiàng)目在試樁階段采用反力架系統(tǒng)加載，在荷載加到10620KN后停止加荷載，樁周土沒有破壞，實(shí)驗(yàn)的Q-S曲線沒有明顯的突變；深圳赤灣港同樣采用反力架加載，試樁在加載到9003KN時(shí)停止實(shí)驗(yàn)，樁未破壞，樁頂沉降量為12.62mm，處于可允許范圍內(nèi)。

在同樣條件下，大管樁的承載力明顯強(qiáng)于傳統(tǒng)的混凝土樁及鋼管樁。因此在設(shè)計(jì)碼頭的排架時(shí)，可增大排架的間距，樁基的布置間距一般可取10m。在一般的大管樁碼頭排架設(shè)計(jì)中都會(huì)設(shè)置縱向的叉樁，個(gè)別的碼頭可使用全直樁布置。深圳赤灣港9號(hào)泊位采用全直樁布置建成使用已二十多年，目前適用狀態(tài)良好。碼頭在使用全直樁布置時(shí)，工程的造價(jià)較低、施工較方便、工期可大大縮短，已成為目前碼頭的設(shè)計(jì)首選方案。

2.2 大管樁的貫入性

大直徑預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有承載力高、混凝土強(qiáng)度高、剛性大以及施工方便等特點(diǎn)，但大管樁的脆性也比較大。因此在打樁時(shí)，需考慮錘型的選擇和打樁的應(yīng)力控制，避免大管樁樁身出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，要全面發(fā)揮大管樁的優(yōu)越性能。大管樁屬于預(yù)制樁，在錘擊沉樁時(shí)宜選用D100型樁錘。在錘擊時(shí)需在樁頂加設(shè)鋼逃箍，避免出現(xiàn)樁頂局部破損的現(xiàn)象。

大管樁的抗錘擊性能較好，可以適用于多種復(fù)雜的地質(zhì)條件；在穿透較厚實(shí)的沙礫層時(shí)，需要有采取可靠的技術(shù)措施，根據(jù)實(shí)際情況，確定可靠的停錘標(biāo)準(zhǔn)；大管樁的樁靴改造后形成組合樁，可以沉入硬土層且不需作防腐處理，值得推廣應(yīng)用；大管樁在沉樁時(shí)，需加強(qiáng)對(duì)沉樁的分析，根據(jù)地質(zhì)條件的變化合理調(diào)整對(duì)沉樁的控制。

2.3 大管樁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

大管樁可與鋼管樁組合，形成大管樁復(fù)合樁，即在大管樁的樁底錨接一段鋼管樁。這種新型復(fù)合樁同時(shí)具備了大管樁和鋼管樁的各自優(yōu)點(diǎn)：造價(jià)較低，樁體承載力高，可沉入大管樁無法沉入的硬土層，在運(yùn)營期無需進(jìn)行防腐維護(hù)。新型大管樁改善了原來的功能，擴(kuò)大了大管樁的應(yīng)用范圍。

大管樁的樁長可以按1m為模數(shù)進(jìn)行不同樁長的拼接，其改變樁長的靈活性極為優(yōu)越；復(fù)合法混凝土大管樁成型工藝比較先進(jìn)，使得大管樁的耐久性能較好，耐錘擊性能較好；復(fù)合法混凝土大管樁的適用性較廣，適用于任何土層。

復(fù)合法混凝土大管樁的研制成功，解決了設(shè)計(jì)中樁長60m的瓶頸問題，為混凝土大管樁作嵌巖樁創(chuàng)造了有利條件，也使得我國港口工程的樁基施工變得更加容易。其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)顯著優(yōu)于鋼管樁，并以取得很好的社會(huì)效益。

3 小結(jié)

經(jīng)過多年實(shí)踐證明，大直徑預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在港口工程建設(shè)中發(fā)揮了巨大的作用。大管樁在港口工程應(yīng)用中具有很強(qiáng)的優(yōu)越性。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)外貿(mào)易的往來，港口碼頭的建設(shè)日益重要。因此需要我們針對(duì)工程實(shí)際情況，創(chuàng)造性的開發(fā)和應(yīng)用新型技術(shù)手段解決遇到的難題。

大管樁的施工專業(yè)化程度較高，要求設(shè)計(jì)人員在樁基選型、樁基布置等方面優(yōu)化設(shè)計(jì)方案；為確保大管樁的承載能力，宜采用D100錘2檔初打最終沉樁，保證樁端阻力充分發(fā)揮；沉樁施工中需保證貫入度達(dá)到承載力的要求，同時(shí)結(jié)合地質(zhì)報(bào)告及時(shí)分析沉樁結(jié)果，適時(shí)調(diào)整樁長。

大管樁具有樁身質(zhì)量穩(wěn)定可靠、單樁承載力高、造價(jià)較低、現(xiàn)場濕作業(yè)少、運(yùn)輸?shù)跹b方便、施工速度快、樁身耐久、穿透能力強(qiáng)、沉樁監(jiān)測方便等優(yōu)點(diǎn)，已在港口工程中廣泛應(yīng)用。加強(qiáng)對(duì)大管樁的樁基工程設(shè)計(jì)和施工的不斷改善，可對(duì)港口工程產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)工人員也需認(rèn)真掌握有關(guān)大管樁的知識(shí)，從而更好的發(fā)揮大管樁的優(yōu)越性能，為港口建設(shè)多做貢獻(xiàn)。

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