高樁梁板碼頭晃動(dòng)原因及處理對(duì)策分析

張小玉

摘 要：文章結(jié)合中信（江陰）碼頭有限公司一期工程水域碼頭工程實(shí)際案例，對(duì)該工程基本情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，研究了碼頭出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象的主要原因，同時(shí)對(duì)碼頭晃動(dòng)問題的處理對(duì)策展開分析，希望在同類工程實(shí)踐中引起一定的關(guān)注與重視。

關(guān)鍵詞：高樁梁板 碼頭 晃動(dòng) 原因 對(duì)策

碼頭晃動(dòng)是碼頭工程建設(shè)運(yùn)行過程中比較常見的質(zhì)量問題之一。受到晃動(dòng)問題的影響，可能導(dǎo)致碼頭結(jié)構(gòu)出現(xiàn)共振以及疲勞破壞的問題，最終導(dǎo)致碼頭工程的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及耐久性受到不良影響。因此，需要工作人員積極分析導(dǎo)致碼頭晃動(dòng)的主要原因，采取相關(guān)對(duì)策進(jìn)行處理，以確保碼頭整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

1.工程概況

中信（江陰）碼頭有限公司一期工程水域碼頭工程位于長(zhǎng)江下游江陰水道右岸蘆埠港與申港閘之間，規(guī)劃建設(shè)2個(gè)50000DWT海輪泊位、1個(gè)5000DWT內(nèi)檔泊位和3個(gè)1000DWT小船疏運(yùn)泊位。主體包括海輪泊位、內(nèi)檔泊位、小船泊位以及引橋4座。海輪泊位外檔建設(shè)50000噸級(jí)海輪散貨泊位2個(gè)，水工結(jié)構(gòu)兼顧100000噸級(jí)海輪靠泊，內(nèi)檔建設(shè)5000噸級(jí)散貨泊位1個(gè)。碼頭平臺(tái)長(zhǎng)530m，寬45m、38m，通過2座引橋和皮帶機(jī)廊道與陸域連接。沿內(nèi)檔泊位港池岸側(cè)建設(shè)1000噸級(jí)小船泊位3個(gè)，靠泊段樁臺(tái)長(zhǎng)287m、寬20m，轉(zhuǎn)運(yùn)站墩臺(tái)長(zhǎng)27.06m，寬20m，連接樁臺(tái)長(zhǎng)48.94m，寬17m，通過2座引橋和皮帶機(jī)廊道與陸域連接。其斷面結(jié)構(gòu)如下圖所示（見圖1）。

2.碼頭晃動(dòng)原因分析

2.1碼頭前沿直樁自由長(zhǎng)度過長(zhǎng)

本工程中，對(duì)水下地形條件的測(cè)量數(shù)據(jù)顯示：本工程實(shí)際水下拋石護(hù)岸實(shí)際厚度與設(shè)計(jì)厚度存在一定差異，實(shí)際厚度取值在0.8～1.0m左右，而設(shè)計(jì)要求厚度則為2.0～5.0m。由此導(dǎo)致部分區(qū)域甚至無法找到拋石，樁基自由長(zhǎng)度為入土深度的1.0～2.2倍左右。因此，過長(zhǎng)的碼頭前沿直樁自由長(zhǎng)度是導(dǎo)致碼頭頻繁出現(xiàn)晃動(dòng)問題的關(guān)鍵原因之一。

2.2碼頭后沿斜樁坡比過大

本工程中，在碼頭發(fā)生晃動(dòng)問題后，對(duì)碼頭后沿斜樁坡比取值情況進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)量。根據(jù)測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)反映：斜樁坡比為7：l時(shí)，碼頭排架橫向剛度遠(yuǎn)小于斜樁坡比為4：l的碼頭排架橫向剛度。由此可見，二期工程碼頭排架斜樁坡比過大（超過50%的斜樁坡比達(dá)到7：1），未能達(dá)到設(shè)計(jì)的4：1是引起碼頭晃動(dòng)的又一重要原因。

3.碼頭晃動(dòng)處理對(duì)策

針對(duì)本工程中，高樁梁板碼頭發(fā)生晃動(dòng)問題原因的分析，認(rèn)為解決晃動(dòng)問題的關(guān)鍵思路在于：通過對(duì)拋石固樁法、樁內(nèi)灌注混凝土法、以及增設(shè)鋼撐法的綜合應(yīng)用，使碼頭的橫向?qū)挾饶軌虻玫胶侠淼奶嵘?，從而最大限度的避免晃?dòng)事件的產(chǎn)生。具體的處理對(duì)策可以概括為以下幾個(gè)方面：

3.1拋石固樁法

拋石固樁法的主要實(shí)現(xiàn)策略可以概括為以下幾個(gè)方面：第一，在碼頭前方平臺(tái)下的平拋塊石，塊石厚度控制在2.0cm左右;第二，在斜樁周邊拋填塊石，塊石厚度控制在2.0cm左右;第三，在斜樁周邊拋石并通過灌漿固結(jié)的方式對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。為了在具體的工程實(shí)踐中選擇最合理且可行的技術(shù)方案，可以對(duì)經(jīng)過拋石固樁處理后的碼頭自振頻率進(jìn)行預(yù)測(cè)與對(duì)比：方案一所對(duì)應(yīng)的碼頭自振頻率預(yù)測(cè)值自1.35提升至1.43，方案二所對(duì)應(yīng)的碼頭自振頻率預(yù)測(cè)值自1.29提升至1.33，方案三所對(duì)應(yīng)的碼頭自振頻率預(yù)測(cè)值自1.88提升至1.97。結(jié)合以上數(shù)據(jù)來看，認(rèn)為：通過對(duì)拋石固樁法的應(yīng)用，能夠使碼頭樁基自由長(zhǎng)度得到一定程度上的控制，提高碼頭平臺(tái)的橫向剛度，從而改善碼頭自振頻率，這一點(diǎn)對(duì)于減少碼頭的晃動(dòng)現(xiàn)象而言意義非常顯著。在此基礎(chǔ)之上，通過對(duì)碼頭自振頻率提升比例的對(duì)比，認(rèn)為方案二，也就是在斜樁周邊拋石并通過灌漿固結(jié)的方式對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的減少碼頭晃動(dòng)的效果最為確切，有非常好的可行性。

3.2樁內(nèi)灌注混凝土法

樁內(nèi)灌注混凝土法解決碼頭晃動(dòng)問題的主要思路是：通過聯(lián)合鋼管以及混凝土受力的方式，提高鋼管柱的抗彎剛度，以達(dá)到改善碼頭整體剛度水平的目的。需要注意的一點(diǎn)是，在樁內(nèi)灌注混凝土法解決碼頭晃動(dòng)問題的過程中，首先需要明確的是混凝土的灌注范圍，簡(jiǎn)單來說就是樁內(nèi)灌注混凝土高度必須控制在樁基嵌固點(diǎn)以下。因此，對(duì)鋼管樁受彎嵌固點(diǎn)深度的計(jì)算是非常重要的。具體計(jì)算式為：

受彎嵌固點(diǎn)距泥面深度取值（單位：m）=計(jì)算系數(shù)（根據(jù)樁基自由度取值在1.8～2.2范圍內(nèi)，本工程中取值為1.8）*樁體相對(duì)剛度系數(shù);

結(jié)合本工程的實(shí)際數(shù)據(jù)，受彎嵌固點(diǎn)距泥面深度取值為5.0m。

根據(jù)該取值標(biāo)準(zhǔn)，要求樁內(nèi)灌注混凝土法實(shí)施期間的樁內(nèi)灌注混凝土起點(diǎn)需要在泥面以下5.0m深度位置。同時(shí)，樁內(nèi)混凝土的灌注方案還有兩種類型：第一，直樁與斜樁的混凝土灌注作業(yè)同步開展;第二，僅在斜樁內(nèi)進(jìn)行混凝土灌注作業(yè)。為了在具體的工程實(shí)踐中選擇最合理且可行的技術(shù)方案，可以對(duì)經(jīng)過樁內(nèi)灌注混凝土處理后的碼頭自振頻率進(jìn)行預(yù)測(cè)與對(duì)比：方案一所對(duì)應(yīng)的碼頭自振頻率預(yù)測(cè)值自1.42提升至1.50，方案二所對(duì)應(yīng)的碼頭自振頻率預(yù)測(cè)值自1.55提升至1.62。分析認(rèn)為：方案二，也就是僅在斜樁內(nèi)進(jìn)行混凝土灌注作業(yè)對(duì)于解決碼頭晃動(dòng)問題的效果更加理想。還需要注意的一點(diǎn)是，在實(shí)施樁內(nèi)混凝土灌注作業(yè)前，必須對(duì)鋼管樁進(jìn)行剖口，同時(shí)清除樁內(nèi)的淤泥、黏土、沙礫等雜物至嵌固點(diǎn)以下。

3.3增設(shè)鋼撐法

由于碼頭樁基較大的自由度是導(dǎo)致碼頭頻繁晃動(dòng)的最主要原因，因此可以嘗試通過增設(shè)鋼撐法的方式，提高碼頭整體性剛度水平。具體的實(shí)現(xiàn)方案有以下幾個(gè)方面：第一，根據(jù)碼頭實(shí)際情況，沿橫向方向增設(shè)鋼支撐結(jié)構(gòu)，同一排架中斜樁與直樁通過截面900.0mm鋼管進(jìn)行連接;第二，根據(jù)碼頭實(shí)際情況，沿縱向方向增設(shè)鋼支撐結(jié)構(gòu)，縱向鋼管樁通過截面900.0mm鋼管進(jìn)行連接;第三，縱向與橫向方向同時(shí)增設(shè)鋼支撐結(jié)構(gòu)。為了在具體的工程實(shí)踐中選擇最合理且可行的技術(shù)方案，可以對(duì)經(jīng)過增設(shè)鋼撐法處理后的碼頭自振頻率進(jìn)行預(yù)測(cè)與對(duì)比：方案一所對(duì)應(yīng)的碼頭自振頻率預(yù)測(cè)值自1.74提升至1.83，方案二所對(duì)應(yīng)的碼頭自振頻率預(yù)測(cè)值自1.52提升至1.61，方案三所對(duì)應(yīng)的碼頭自振頻率自2.16提升至2.38。分析認(rèn)為：方案三，也就是縱向與橫向方向同時(shí)增設(shè)鋼支撐結(jié)構(gòu)對(duì)于解決碼頭晃動(dòng)問題的效果更加理想。當(dāng)然，從施工安全性的角度上來說，應(yīng)當(dāng)在枯水期低水位條件下展開此項(xiàng)處理。

4.結(jié)束語

本文結(jié)合中信（江陰）碼頭有限公司一期工程水域碼頭工程實(shí)際案例，圍繞碼頭晃動(dòng)的產(chǎn)生原因及其處理問題展開分析，認(rèn)為碼頭前沿直樁自由長(zhǎng)度過長(zhǎng)，碼頭后沿斜樁坡比過大均是導(dǎo)致高樁梁板碼頭出現(xiàn)晃動(dòng)問題的主要原因。因此，為應(yīng)對(duì)碼頭晃動(dòng)問題，關(guān)鍵在于通過對(duì)拋石固樁法、樁內(nèi)灌注混凝土法、以及增設(shè)鋼撐法的綜合應(yīng)用，使碼頭的橫向?qū)挾饶軌虻玫胶侠淼奶嵘Ｒ虼?，本文?duì)以上三種技術(shù)方案的實(shí)施策略與效果進(jìn)行了研究，總結(jié)了解決碼頭晃動(dòng)問題的可行性對(duì)策，希望能夠引起各方關(guān)注與重視。

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