重件碼頭設(shè)計(jì)中樁基的應(yīng)用

劉元紅

摘 要：隨著社會(huì)需求的不斷增加，我國(guó)化工、石油、冶金、電力等行業(yè)的規(guī)模越來越大，使用的工業(yè)產(chǎn)品體積和質(zhì)量也在不斷增加，動(dòng)輒數(shù)百上千噸的重量以及數(shù)十米的長(zhǎng)寬給設(shè)備的運(yùn)輸和安裝帶來了很大的困難。該文針對(duì)重件碼頭的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了分析，并對(duì)樁基技術(shù)在其中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：重件碼頭 設(shè)計(jì) 樁基 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U656 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）12（c）-0043-01

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動(dòng)下，我國(guó)的交通運(yùn)輸行業(yè)得到了巨大的發(fā)展和進(jìn)步。對(duì)于重大件的運(yùn)輸，常用的方式包括公路運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸和水路運(yùn)輸，但是公路運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸都受到了相應(yīng)的限制，一般只能用來進(jìn)行短途運(yùn)輸或者重件運(yùn)輸，對(duì)于長(zhǎng)途運(yùn)輸和重件則無(wú)能為力。而水路運(yùn)輸雖然也在一定程度上受航道深度以及橋梁凈空高度等的限制，但是對(duì)于1 000～3 000DWT船舶而言是完全可以滿足其運(yùn)輸要求的，這里結(jié)合相應(yīng)的工程實(shí)例，對(duì)樁基在超重件碼頭設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析和討論，希望可以為相似工程的設(shè)計(jì)提供參考。

1 工程概況

某上市企業(yè)在江蘇南通投資建設(shè)的重件碼頭，貨種主要為鋼材、石材、機(jī)械設(shè)備等，碼頭年總吞吐量達(dá)到250萬(wàn)噸/年。由于工程所處地理位置附近沒有鐵路線，如果由公路運(yùn)輸，不僅成本巨大，而且耗時(shí)較長(zhǎng)，而工程所處地點(diǎn)正位于長(zhǎng)江下游南通河段的新開沙夾槽北岸，所擁有較好的自然條件，岸線前沿水深條件也較好，對(duì)此，企業(yè)決定利用現(xiàn)有的岸線建一座重件碼頭，利用水路運(yùn)輸降低企業(yè)集疏運(yùn)成本。在該重件碼頭設(shè)計(jì)中，采用了高樁梁板結(jié)構(gòu)的形式。樁基工程是碼頭設(shè)計(jì)的重要組成部分，其設(shè)計(jì)的合理性直接影響著碼頭的成本甚至工程的成敗，需要設(shè)計(jì)人員的充分重視。

2 樁基在重件碼頭設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

針對(duì)碼頭復(fù)雜的地質(zhì)條件，如砂層相對(duì)較厚，前方覆蓋層較淺，碼頭土層偏軟等，以及重件碼頭自身受力較大的的特點(diǎn)，在工程設(shè)計(jì)中，對(duì)于不同的受力部位，采取了不同的樁基型式，從而滿足了工程的實(shí)際需求，同時(shí)有效降低了工程造價(jià)。

2.1 碼頭排架位置

該重件碼頭的設(shè)計(jì)是針對(duì)原有碼頭的改造，改造完成后碼頭原有的功能并不會(huì)消失，也就是說碼頭兼顧了兩種功能，設(shè)計(jì)荷載大而且非常復(fù)雜。在設(shè)計(jì)前，需要首先明確碼頭的設(shè)計(jì)荷載：

（1）15 000t級(jí)散雜貨船舶荷載；

（2）50t門座式起重機(jī)，軌距均為10.5m，基距：10.5m，最大輪壓250 kN；

（3）40t平板拖掛車，45t牽引車，30t自卸汽車；

（4）1.3m/s的水流力。

考慮上述荷載作用，加上地質(zhì)勘查的相關(guān)數(shù)據(jù)，排樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度達(dá)到了47-49m，如果采用普通的混凝土，很難滿足碼頭的設(shè)計(jì)需求。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員參考相似工程的設(shè)計(jì)，結(jié)合該工程的數(shù)據(jù)信息，對(duì)其進(jìn)行了周密計(jì)算，發(fā)現(xiàn)排架的樁基樁頭彎矩較大，需要對(duì)樁基施加一定的預(yù)應(yīng)力，才能夠保證其穩(wěn)定性和強(qiáng)度。經(jīng)分析和討論，最終決定采用Φ800PHC樁，這種樁屬于大直徑預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，具有抗錘擊性能好、承載能力大等優(yōu)點(diǎn)，是目前樁基施工中技術(shù)較為先進(jìn)的一種樁型。對(duì)其在偏心受壓條件下的破壞情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，得出了其在不同荷載組合下的破壞情況。然后，對(duì)設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行了組合，并將各種組合情況代入了排架之中，進(jìn)行計(jì)算分析，最終得到了排樁的設(shè)計(jì)參數(shù)：前三排和后一排均為直樁，樁體長(zhǎng)度為48m，中間4排為叉樁，樁體長(zhǎng)度49m，樁斜度5：1。

2.2 門座式起重機(jī)基礎(chǔ)

門座式起重機(jī)軌道基礎(chǔ)部分的樁基設(shè)計(jì)是碼頭設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部分，需要充分考慮碼頭的整體結(jié)構(gòu)，避免對(duì)于排架整體性的破壞。如何在這相對(duì)有限的空間內(nèi)，對(duì)樁基進(jìn)行合理布置，是門座式起重機(jī)軌道基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在充分考慮各方面的因素后，在碼頭整體結(jié)構(gòu)計(jì)算中，考慮直接將50t門座式起重的最大輪壓250kN并入結(jié)構(gòu)整體性計(jì)算中，并考慮軌道梁基礎(chǔ)處主要承受豎向荷載，擬將樁基定為直樁，計(jì)算得出軌道梁和橫梁的最大正彎矩、最大負(fù)彎矩、最大剪力設(shè)計(jì)值，以及Φ800PHC管樁的最大設(shè)計(jì)樁力設(shè)計(jì)值，再根據(jù)樁在此土層中所擁有的單樁垂直極限承載力設(shè)計(jì)值予以校核是否滿足。最終計(jì)算確定，軌道梁基礎(chǔ)所在范圍的碼頭前沿三排樁基采用直樁，后四排采用斜樁，這樣可以最大限度地發(fā)揮預(yù)應(yīng)力樁的強(qiáng)度。以便于進(jìn)行設(shè)備的運(yùn)輸和安裝。

2.3 重件引橋位置

在重件引橋位置，采用Φ1000鉆孔灌注樁，此種樁基廣泛應(yīng)用用于工業(yè)建筑、高層樓宇、水利水電及橋梁碼頭等工程建設(shè)中，本工程鉆孔灌注樁是通過機(jī)械鉆孔在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。在該工程中，引橋的長(zhǎng)度約為56.4m，凈寬近14m，共有跨度5跨。在充分考慮后方長(zhǎng)江大堤、泄洪、通航等功能的基礎(chǔ)上，樁基的自由長(zhǎng)度達(dá)到了50m，結(jié)合重件設(shè)備通過引橋時(shí)對(duì)其施加的荷載進(jìn)行計(jì)算，最終確定引橋與高樁碼頭相接的兩跨樁基采用Φ800PHC管樁，一共需要11根，樁長(zhǎng)為50m，其余3跨樁基為Φ1 000鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)為50m，一共16根。

2.4 其他位置

由于該碼頭南側(cè)相鄰處為一浮碼頭，為了避免在較強(qiáng)風(fēng)浪下，浮碼頭船舶在?？窟^程中碰撞到該碼頭平臺(tái)，因此在該碼頭上游兩端側(cè)打兩根Φ900鋼護(hù)角樁，用于對(duì)碼頭平臺(tái)的防護(hù)，樁長(zhǎng)為37m。

3 結(jié)語(yǔ)

工程施工完成后，經(jīng)過數(shù)年的運(yùn)營(yíng)，樁基工程沒有出現(xiàn)任何問題，完美通過了考驗(yàn)。對(duì)此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以用作相似工程設(shè)計(jì)的參考案例，結(jié)合工程的各種參數(shù)和性能要求，對(duì)樁基型式進(jìn)行合理選擇和設(shè)置，確保工程設(shè)計(jì)的合理性和使用的穩(wěn)定性，推動(dòng)我國(guó)水路交通運(yùn)輸?shù)某掷m(xù)發(fā)展。

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