探討港口工程樁基設(shè)計(jì)及其施工

張偉+宋久偉

摘 要：隨著我國(guó)港口工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，針對(duì)港口工程中的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工問題，可以優(yōu)化工程的樁基設(shè)計(jì)施工策略，以有效降低港口工程對(duì)周圍環(huán)境及鄰近建筑的影響，提升單樁承載力，簡(jiǎn)化施工縮短工期，發(fā)揮積極影響。本文將基于具體港口工程案例，優(yōu)化探討港口工程樁基設(shè)計(jì)及其施工方案。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì) 樁基 港口工程 設(shè)計(jì)

在港口工程中樁基應(yīng)用廣泛，對(duì)于樁基設(shè)計(jì)施工中，多采取預(yù)應(yīng)力混凝土樁、鉆孔灌注樁、PHC樁等方法，但是在實(shí)際港口工程中，應(yīng)該針對(duì)不同港口工程條件，優(yōu)化設(shè)計(jì)樁基施工方案，這樣才可提升港口樁基工程質(zhì)量。以下本文對(duì)此做具體分析。

1.港口工程案例

該港口工程項(xiàng)目位于揚(yáng)州地區(qū)，上游側(cè)緊臨進(jìn)船廠碼頭，下游約1.5km處為企業(yè)公司專用碼頭。本次港口工程項(xiàng)目包含一座主體碼頭和三座引橋，主體碼頭為高樁梁板式結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)795m，寬30m，碼頭樁基采用Ф1000mmPHC（C型）管樁和Ф1000mmδ16鋼管樁相結(jié)合的形式，引橋樁基岸側(cè)部分采用Ф1000mm鉆孔灌注樁，與碼頭銜接部分采用Ф1000mmPHC（B型）管樁。在擬建工程范圍內(nèi)，沿江大部分段落基本直立，與坡腳高差達(dá)3.0m。頭道堤距碼頭后沿距離在25～30m。后方三道堤防之間現(xiàn)已經(jīng)吹砂完成，形成的相應(yīng)陸域標(biāo)高在+6.0m左右。樁基工程量，見表1。

2.港口工程樁基設(shè)計(jì)

2. 1設(shè)計(jì)樁型及樁長(zhǎng)

在樁基設(shè)計(jì)中，做好樁基性能參數(shù)的設(shè)計(jì)。不論港口工程樁基設(shè)計(jì)中，運(yùn)用鉆孔灌注樁，還是用的預(yù)制樁，一定要在樁基設(shè)計(jì)時(shí)，就要充分的考察港口工程周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)與土壤構(gòu)成，并能夠做好水文狀況的預(yù)測(cè)觀察，確保樁基設(shè)計(jì)符合實(shí)際需求。在進(jìn)行樁基設(shè)計(jì)中，樁型與樁長(zhǎng)作為設(shè)計(jì)中的重要因素，應(yīng)該科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)樁型與樁長(zhǎng)，可以從力學(xué)的角度進(jìn)行分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)樁基中各橫向受力與豎向受力，并可結(jié)合斜向受力，合理設(shè)計(jì)樁型截面積，確保樁基受力與應(yīng)力可以均勻分布，提升樁基在港口工作中各實(shí)際載荷。在樁基設(shè)計(jì)之中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行細(xì)化勘察，依據(jù)港口工程施工環(huán)境，分析周邊地層情況，設(shè)計(jì)合理樁基方案，選擇滿足工程需求的樁型與樁長(zhǎng)，確保所有樁基礎(chǔ)均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)計(jì)算，這樣才能有效保證提升港口工程的樁基施工質(zhì)量。

2.2進(jìn)行基于樁基的靜載荷試驗(yàn)

在港口工程樁基設(shè)計(jì)施工中，在確定樁身強(qiáng)度或錨桿錨固段漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的前提下，從成樁后到開始試驗(yàn)的間歇時(shí)間，對(duì)于淤泥或淤泥質(zhì)土，不應(yīng)少于25d。同時(shí)，在靜載荷試驗(yàn)中，對(duì)于加載反力裝置的承載力與剛度，應(yīng)可以滿足最大試驗(yàn)荷載的要求?？梢赃M(jìn)行樁基靜載荷試驗(yàn)，以此來檢測(cè)樁基壓力載荷和位移關(guān)系，判斷港口工程樁基的各向應(yīng)力與位移的極值，從而可以預(yù)測(cè)出樁基可以承受的載荷范圍，對(duì)樁基的可靠性進(jìn)行分析，并進(jìn)一步確定樁基的施工方案。

3.優(yōu)化港口工程樁基施工方案

3. 1優(yōu)化施工流程

從港口1#泊位開始，然后再進(jìn)行2#泊位和3#泊位的沉樁施工。按照上述順序，打樁船到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)之后先進(jìn)行2#引橋PHC管樁的沉樁施工，之后從2#引橋的位置起自下游向上游進(jìn)行碼頭1#泊位沉樁施工。在1#泊位樁基施工到一定距離之后第二條打樁船進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行2#、3#泊位碼頭樁基沉樁施工，施工順序按照自上游向下游進(jìn)行。

3.2預(yù)制PHC管樁、鋼管樁

管樁為先張法結(jié)構(gòu)，采用標(biāo)號(hào)不低于525的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥，細(xì)骨料采用潔凈的天然硬質(zhì)中粗砂，細(xì)度模數(shù)為2.3～3.4，粗骨料應(yīng)采用碎石，其最大粒徑不應(yīng)大于25mm。在管樁制作完成后，根據(jù)工程地質(zhì)資料，本工程PHC樁在局部區(qū)域?qū)⒋┰綊伿瘜?，拋石層厚度約1～5m，對(duì)此，樁尖部分采用2.0m長(zhǎng)鋼樁靴，鋼樁靴材質(zhì)選用Q235B鋼。管樁制作完成后在工廠拼接成整樁，根據(jù)管樁樁駁圖，將管樁吊運(yùn)上駁，運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。

鋼管樁采用Ф10 0 0 m m共計(jì)314根。防撞警示鋼管樁10根。鋼管樁采用Q2 35B鋼板制作，采用Φ508～Φ1626mm螺旋焊管機(jī)組（前擺式）生產(chǎn)工藝，其工藝流程為：上卷—拆卷—二輥夾送五輥嬌平—鋼帶位置控制—頭尾剪切—對(duì)焊—鋼帶位置控制—銑邊—鋼帶表面清掃—鋼帶位置控制—遞送—預(yù)彎—導(dǎo)板—鋼帶位置控制—成型—內(nèi)焊—外焊—超聲波探傷—切管—拔管至臺(tái)架區(qū)。

3.3打設(shè)鋼管樁和PHC管樁的打設(shè)

根據(jù)港口項(xiàng)目工程地質(zhì)資料，在前期做好充分的準(zhǔn)備，施工過程中，進(jìn)行組織，認(rèn)真操作，確保樁基工程達(dá)到既定的質(zhì)量要求。沉樁施工的具體施工流程圖，見圖1。

3.4樁基吊點(diǎn)施工

樁運(yùn)到工地后由質(zhì)量員會(huì)同監(jiān)理對(duì)吊環(huán)焊接質(zhì)量進(jìn)一步作全面的檢查，對(duì)不合格的采取補(bǔ)焊加強(qiáng)等措施保證吊樁安全。吊環(huán)焊縫驗(yàn)算，根據(jù)公式：σ=N/l≤f

本工程鋼管樁最長(zhǎng)為58m，重量約為23.2噸（232KN），起吊過程中每個(gè)吊環(huán)受力按照N=300KN進(jìn)行保守驗(yàn)算：300KN/70cm=4.3KN/cm<5.60KN/cm吊環(huán)受力滿足要求。

3.5沉樁施工

在施工過程中，要嚴(yán)格管理，將樁頂標(biāo)高和偏位控制在規(guī)范要求的允許偏差以內(nèi)，沉樁施工以標(biāo)高控制為主，貫入度作為校核，要求最后10擊平均貫入度不大于5mm/擊。如樁尖達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高貫入度仍較大時(shí)（>10～15mm每擊），應(yīng)繼續(xù)沉樁至貫入度達(dá)到或接近控制貫入度標(biāo)準(zhǔn)。必要時(shí)與設(shè)計(jì)聯(lián)系，研究處理方法，防撞警示鋼管樁沉放時(shí)以標(biāo)高控制。當(dāng)水流速度大于1.8m/秒時(shí)應(yīng)停止進(jìn)行PHC管樁的沉樁施工。同時(shí)，對(duì)于港口工程中，在樁基施工過程中，沉樁的質(zhì)量將會(huì)嚴(yán)重關(guān)系到整個(gè)港口工程的施工質(zhì)量，是港口工程施工中的關(guān)鍵，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)于該部分施工的現(xiàn)場(chǎng)管理工作，并可以嚴(yán)格采取各項(xiàng)質(zhì)量控制措施，以有效確保沉樁施工達(dá)到工程質(zhì)量?jī)?yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。可以采取以下質(zhì)控措施：

①打入樁后，不可以利用港口船體進(jìn)行強(qiáng)行糾偏，并且，當(dāng)樁尖由于障礙物因素致使樁位產(chǎn)生異常之時(shí)，需要停止下樁施工，并在分析原因之后采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?，并做好相關(guān)文檔記錄，繼續(xù)施工直到沉樁施工結(jié)束。

②同時(shí)對(duì)于施工中，在一些硬軟土互層中進(jìn)行沉樁施工之時(shí)，需要在施工前就掌握好各種土層中的樁基標(biāo)高與樁尖位置，并控制好在施工過程中的錘擊能量，在產(chǎn)生溜樁現(xiàn)象后，需要及時(shí)停錘，并可加強(qiáng)前后串心纜力量，避免造成偏心。

③在沉樁過程中出現(xiàn)貫入度反常或樁身位移、樁身突然下沉或嚴(yán)重傾斜、樁身裂縫或樁頂嚴(yán)重破碎、樁周大量涌水或地面嚴(yán)重隆起、錘擊貫入度小于3mm等情況，應(yīng)查明原因，采取措施，方可繼續(xù)進(jìn)行施工。

④沉樁開始錘擊之時(shí)，控制油門力度可由小并逐步加大。

⑤新澆混凝土30m范圍內(nèi)禁止沉樁。在斜坡上沉樁，樁定位時(shí)向岸側(cè)采取適當(dāng)提前量。

沉樁開始時(shí)，發(fā)動(dòng)打樁船主機(jī)，通過松緊錨纜將樁船移向運(yùn)樁方駁，同時(shí)，起升樁錘和替打，俯架子，下放大小吊鉤，從方駁上將樁吊起，樁船水平吊樁，移船至沉樁區(qū)域，放小鉤，起大鉤，緩慢地將樁吊至垂直狀態(tài)，打開施工過程中的抱樁器，在樁基進(jìn)入到龍口位置后，可以套好背板，然后替打樁頂套，并可同時(shí)解下吊索中的小鉤扣，進(jìn)行精確定位。在計(jì)算機(jī)的指引下，進(jìn)行船體定位，同時(shí)，根據(jù)所打的是直樁還是斜樁，調(diào)整樁架的狀態(tài)。經(jīng)校正無誤后，下樁，在港口工程施工中，當(dāng)樁尖入土2～3m之后，需要先暫停下樁施工，校正樁體后才可以繼續(xù)進(jìn)行下樁施工。施工過程中，基于樁體自重作用而不在下沉后，可壓錘，樁繼續(xù)下沉，當(dāng)樁停止下沉后，進(jìn)行相關(guān)檢查無誤之后，逐步加大捶打的力度，確保樁基達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)高需求才可結(jié)束施工，整個(gè)打樁過程要求做好詳盡的記錄，以確保港口工程樁基施工質(zhì)量。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在港口工程，優(yōu)化設(shè)計(jì)樁基，提升樁基工程施工質(zhì)量，不僅提升港口工程單樁承載力，也可合理設(shè)計(jì)港口樁基，大大減少水下工程施工量，保證港口工程施工順利、穩(wěn)定完成，產(chǎn)生積極影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮旭光.探討港口工程樁基施工技術(shù)質(zhì)量控制[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015.

[2]馬慧青，郭偉，吳年祥.高低應(yīng)變檢測(cè)在港口工程樁基中的綜合應(yīng)用[J].江西建材，2015（13）：98-99.

[3]王顯華.樁基施工工藝在建筑施工中的分析[J].江西建材，2015（18）：86-86.

[4]陳雙喜.港口工程灌注樁施工要點(diǎn)淺析[J].城鄉(xiāng)建設(shè)，2013.

[5]亢學(xué)津，王付安.淺談樁基礎(chǔ)工程施工測(cè)量的質(zhì)量控制[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2013.