減壓平臺對板樁碼頭的技術(shù)改造

黃超杰

摘 要：板樁碼頭是碼頭三大結(jié)構(gòu)形式之一，主要集中在江蘇、上海、浙江及天津等市，占比達(dá)56%，板樁碼頭的結(jié)構(gòu)型式按錨碇結(jié)構(gòu)可分為無錨、單錨、多錨、斜拉、雙排樁板樁型式。大多數(shù)板樁碼頭采用單錨型式。通過上海60噸級內(nèi)陸碼頭升級為500噸級渣土轉(zhuǎn)運(yùn)碼頭工程案例，介紹了采用減壓平臺對板樁碼頭技術(shù)改造的工程經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：板樁碼頭；加固；減壓平臺；渣土轉(zhuǎn)運(yùn)

前言

上海在上世紀(jì)90年代建設(shè)了一批小規(guī)模的內(nèi)陸板樁碼頭，主要用于木材、棉花等散貨的轉(zhuǎn)運(yùn)，而由于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，原先的運(yùn)營模式也發(fā)生了改變。目前上海地區(qū)由于城市化發(fā)展，周邊已經(jīng)沒有渣土傾倒場所，而大規(guī)模的土建又造成了大量的建筑渣土，主要靠船只外運(yùn)至江蘇指定棄泥地，而做渣土轉(zhuǎn)運(yùn)也變成這些碼頭運(yùn)營轉(zhuǎn)變的主要方向。

1 板樁碼頭加固改造方法

板樁碼頭技術(shù)改造的主要途徑可以從以下五個方面考慮：（1）墻前新建結(jié)構(gòu)如承臺、墩臺，將原碼頭作為直立駁岸使用。（2）調(diào)整、加密或新設(shè)拉桿和錨碇結(jié)構(gòu)。（3）加固或置換墻前土層、提高土抗力。（4）在墻后設(shè)置型結(jié)構(gòu)如半遮簾樁、全遮簾樁、減壓平臺，調(diào)整或減少墻后土壓力的大小及分布。（5）加固地基，改善后方填料性質(zhì)，減少土壓力。

2 工程實例

2.1 工程概況

本段黃浦江防汛墻始建設(shè)于1972年，1994年對防汛墻前沿改擴(kuò)建，新建了板樁碼頭，碼頭長度約70m。2002年，《黃浦江干流新增防洪工程A2標(biāo)》對防汛墻進(jìn)行了翻新加固，形成了兩級防汛墻體系。

碼頭現(xiàn)因業(yè)務(wù)逐漸轉(zhuǎn)向土方、渣土駁運(yùn)方面，計劃在距碼頭后新建一處臨時渣土中轉(zhuǎn)池，為了確保防汛墻的使用安全，XX公司委托我院對該段碼頭進(jìn)行方案論證。

2.2 工程現(xiàn)狀

本段黃浦江防汛墻為兩級擋墻式防汛體系，前沿第一級防汛墻為單錨板樁式碼頭防汛墻，擋墻頂高程4.80m；碼頭后35～45m為第二級防汛墻，擋墻為“L”型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與防汛鋼閘門組成后防汛體系，墻頂高程為5.80m。

碼頭始建之初為停泊60T級內(nèi)陸船只的錨碇板樁結(jié)構(gòu)碼頭，具體結(jié)構(gòu)如下：

駁岸采用鋼筋混凝土板樁結(jié)構(gòu)，胸墻為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，錨定設(shè)施采用現(xiàn)澆帶水平導(dǎo)梁連續(xù)錨碇板結(jié)構(gòu)，墻前采用鋼護(hù)舷，系船柱為50KN。由于錨碇板前土質(zhì)較差，因此錨碇板前設(shè)拋石棱體，拉桿采用Φ50鋼棒，拉桿間距1200mm或1300mm，預(yù)制板樁按兩短一長間隔施打，長板樁長15m，短板樁13m。碼頭面采用料石鋪砌20cm，下墊黃沙墊層5cm，20cm級配碎石鋪底。

板樁后沿陸域形成方法，采用回填法，板樁后填土分層夯實，分層厚度不大于30cm，錨碇板下基床石料需級配良好，錨碇板前塊石要求理砌，拋理石料從岸側(cè)向江進(jìn)行，盡量將淤泥擠掉。

原碼頭設(shè)計高水位3.37m，設(shè)計低水位1.30m，碼頭泥面高程-1.00m，設(shè)計荷載：結(jié)構(gòu)物自重，均載20KN/m2，流動荷載8t起重機(jī)，30t汽車，經(jīng)復(fù)核，原碼頭整體穩(wěn)定安全系數(shù)為1.533，滿足規(guī)范規(guī)定。

2.3 加固方法

在原板樁后增設(shè)兩排灌注樁，灌注樁直徑φ600mm，樁底高程-10.6m，考慮到原拋石菱體的分布位置，第一排局距板樁5m，第二排與第一排間距2.9m，灌注樁橫向間距2.5m。原碼頭導(dǎo)梁鑿出鋼筋與新底板主筋焊接，重新澆筑底板結(jié)構(gòu)，底板寬9.4m，承臺底標(biāo)高2.25m；挖斗機(jī)履帶外輪廓寬度為3.19m，尾部凈高1.1m，工作回轉(zhuǎn)半徑2.94m，考慮挖機(jī)作業(yè)便利性，碼頭擋墻內(nèi)側(cè)4.5m范圍內(nèi)為履帶式挖斗機(jī)通道，擋墻后4.5～9.4m為渣土池。通過樁基將上部荷載傳遞至較好的持力層，減少碼頭后方土壓力，保護(hù)現(xiàn)有錨桿結(jié)構(gòu)。

2.4 計算結(jié)果

本段碼頭增建臨時渣土中轉(zhuǎn)池后，其原有的裝卸作業(yè)流程也隨之發(fā)生了改變，因此本次對防汛設(shè)施影響的安全論證分別從施工期和使用期的不同工況對板樁碼頭的安全進(jìn)行復(fù)核計算。

碼頭的安全主要從護(hù)岸的整體穩(wěn)定和碼頭自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定兩方面進(jìn)行分析。

本次復(fù)核只針對后方設(shè)有臨時渣土中轉(zhuǎn)池的碼頭，其余岸段使用條件沒有發(fā)生變化。

2.4.1 碼頭泥面高程復(fù)核

本工程碼頭吃水深度按500噸復(fù)核，根據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GB50139-2004），500噸級船只吃水深度為1.6m，本段黃浦江為Ⅰ級航道，富裕水深為0.4～0.5m，則航道水深應(yīng)為2.0～2.1m；本段黃浦江最低通航水位為1.13m，而碼頭設(shè)計泥面高程為-1.00m，1.13+1.00=2.13m，滿足500噸級船只?？恳蟆?/p>

2.4.2 整體穩(wěn)定計算

加固結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定分別按施工期、使用期基本和特殊工況進(jìn)行復(fù)核，工程整體穩(wěn)定復(fù)核計算條件如表1：

安全系數(shù)根據(jù)《黃浦江防汛墻工程設(shè)計技術(shù)規(guī)定》（試行），施工期及正常使用狀況安全系數(shù)1.375，地震期系數(shù)1.05。原報告復(fù)核結(jié)果如表2：

碼頭（防汛墻）加固結(jié)構(gòu)在運(yùn)行期、施工期及地震工況下的整體穩(wěn)定均可滿足規(guī)范要求。

2.4.3 結(jié)構(gòu)安全計算

結(jié)構(gòu)計算工況選擇使用期設(shè)計低水位最不利組合工況（見表3）：

結(jié)構(gòu)水平位移分別按考慮錨桿作用和不考慮錨桿作用進(jìn)行復(fù)核。經(jīng)計算，考慮錨桿作用時，承臺底水平位移基本滿足行業(yè)要求；不考慮錨桿作用時，承臺底水平位移不滿足行業(yè)要求。因此錨碇板結(jié)構(gòu)不能解除，應(yīng)保留原有拉桿，形成高樁承臺加拉桿的復(fù)合結(jié)構(gòu)。表4 承臺水平位移計算結(jié)果

板樁到錨碇板容許最短距離為14.79m，現(xiàn)有15m錨桿長度滿足要求，不必對錨碇板前被動土壓力進(jìn)行折減。

碼頭經(jīng)加固后，場地上部荷載通過樁基傳遞到較好的持力層，經(jīng)計算，樁基承載力滿足設(shè)計規(guī)范要求：

通過對加固后的板樁碼頭復(fù)核計算，碼頭整體穩(wěn)定、錨碇板穩(wěn)定、碼頭板樁入土深度、錨桿直徑、承臺水平位移等均能夠滿足規(guī)范要求。

2.5 方案小結(jié)

通過對工程設(shè)計方案、施工等基本資料的收集，通過經(jīng)驗公式計算并分析，本工程對碼頭加固后（防汛墻）分析結(jié)論如下：（1）碼頭前沿泥面滿足500噸船舶?？砍运疃纫?。（2）碼頭（防汛墻）結(jié)構(gòu)經(jīng)加固后在運(yùn)行期、施工期及地震工況下的整體穩(wěn)定均可滿足規(guī)范要求。在使用期設(shè)計低水位最不利組合工況，錨碇板穩(wěn)定，碼頭板樁入土深度，板樁位移等能夠滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，錨桿直徑滿足規(guī)范要求，能夠保證防汛安全。

參考文獻(xiàn)

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