港口工程樁基設(shè)計及施工要點分析

石文添

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技的飛速進(jìn)步，港口工程的建設(shè)也得到很大的發(fā)展，港口工程一般都在水上建設(shè)，對工程的質(zhì)量帶來很大的威脅。因此，為了確保港口工程樁基具有足夠的強度、可靠度以及施工的安全性，必須對港口工程樁進(jìn)行合理的設(shè)計和有效的施工，從多方面對其施工質(zhì)量進(jìn)行控制，提高港口工程的施工質(zhì)量，充分發(fā)揮港口的作用。

關(guān)鍵詞：港口工程；樁基設(shè)計；施工要點

中圖分類號：U655.55文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-3024（2016）13-124-02

1.工程概況

某港口碼頭，平臺尺寸800mx45m，碼頭面標(biāo)高6.8m；護(hù)岸長720.8m，護(hù)岸頂標(biāo)高為7.65m；碼頭采用的是高樁梁板式結(jié)構(gòu)形式，碼頭平臺寬為45m，橫向共劃分前后平臺，樁基采用的是①1000mmPHC管樁和①1200mmPHC管樁：引橋基樁采用的是①1200mm的鉆孔灌注樁，和碼頭銜接部分采用的是①1000mmPHC（B型）管樁。

2.港口工程樁基的設(shè)計

2.1樁型和樁長的設(shè)計

在工程樁基設(shè)計的過程中，重點對樁基的性能參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，不論港口工程采用的是那種樁型，都需要對港口工程周邊的地質(zhì)和水文條件進(jìn)行充分的考慮，確保港口工程樁基設(shè)計滿足實際需求。在進(jìn)行港口工程樁基設(shè)計中，樁型和樁長是設(shè)計的兩大控制點，需要從力學(xué)的角度進(jìn)行分析，對工程樁基中各橫向力和豎向力進(jìn)行優(yōu)化分析，同時還要結(jié)合斜向力，對樁型的截面面積進(jìn)行合理的設(shè)計，確保工程樁基受到均勻的外力和應(yīng)力分布，提升樁基在港口工程中的實際載荷。在進(jìn)行港口工程樁基設(shè)計中，設(shè)計人員首先應(yīng)對施工現(xiàn)場進(jìn)行仔細(xì)的勘察，根據(jù)港，口工程所處的施工環(huán)境，對周邊地層和水文情況進(jìn)行分析，確定合理的樁基設(shè)計方案，選擇符合工程要求的樁型和樁長，并對所有工程樁進(jìn)行計算，確保所有樁均不超過極限承載能力，這樣才能最大化提升港口工程樁基施工質(zhì)量。

2.2灌注樁軸向承載力的計算

灌注樁是本工程采用最多的一種形式，其軸向承載力的計算沒有精確的規(guī)范依據(jù)，因此在進(jìn)行本工程灌注樁單向承載了計算時借鑒了JTGD63-2007《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)計算方法和參數(shù)，并結(jié)合已有港口工程的設(shè)計經(jīng)驗，調(diào)整提出了適合本港口工程灌注樁的設(shè)計方法和相關(guān)經(jīng)驗值，比如，當(dāng)抗力分項系數(shù)在1.55-1.65之間取值時，單樁軸向承載力的可靠指標(biāo)均超過了3.5。并通過對本工程試算，①1200mm鉆孔灌注樁具有一定的合理性和可靠性。

2.3管樁的軸向承載力計算

管樁是本工程另一種形式。當(dāng)前我國管樁軸向承載力除了采用試驗法外，有時還需要采用經(jīng)驗法進(jìn)行估計或計算確定，本工程在進(jìn)行管樁軸向承載力計算時取用了JTS 167-4-2012《港口工程樁基規(guī)范》中推薦的混凝土樁打入過程中的單位面積端阻力和側(cè)摩阻力。為了使實測值和計算值的比值分布在一個合理的范圍內(nèi)，本工程在進(jìn)行樁端承載力計算時采用了規(guī)范推薦的折減系數(shù)進(jìn)行折減，使可靠指標(biāo)空在3.5～4.0。

2.4樁基的靜載荷試驗

港口工程樁正式施工前需要進(jìn)行靜載荷試驗，確保港口工程樁基在正常使用中的安全性和耐用性。樁基靜載荷試驗是當(dāng)前港口工程中可信度比較高的一項樁基檢測方法，根據(jù)試驗結(jié)果對工程樁基的各項性能進(jìn)行分析，進(jìn)一步確定港口工程樁的后期施工方案。本工程樁基靜載荷試驗是在實驗樁的頂部逐級施加軸向壓力、軸向上拔力以及水平力，同時測點實驗樁上所有檢測點隨時間變化的下沉位移、上拔位移和水平位移，并將壓力載荷和各向位移的關(guān)系曲線圖繪制出來，對各個樁的各向應(yīng)力、位移極值做出準(zhǔn)確的判斷，并對加載后的實驗樁的性能和變形進(jìn)行準(zhǔn)確的測定，并增加一定的安全富余量，確定出港口工程樁基所能承受的載荷范圍。

3.港口工程樁施工要點分析

3.1灌注樁施工技術(shù)要點

鉆孔灌注樁是工程的主要樁基，其施工質(zhì)量關(guān)系到整個工程的質(zhì)量。因此，在施工的過程中對重點工序進(jìn)行嚴(yán)格把控，確保各項工序都滿足工程要求，本工程對以下幾個施工要點進(jìn)行詳細(xì)分析，其他工序可參照相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行施工。

3.1.1護(hù)簡的埋設(shè)

埋設(shè)護(hù)筒是進(jìn)行鉆孔之前的首要工序，需要在放樣準(zhǔn)確的前提下進(jìn)行施工。護(hù)筒埋設(shè)的方法可根據(jù)JTJ248——2001《港口工程灌注樁設(shè)計與施工規(guī)程》中相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。由于港口工程都是在水上進(jìn)行鉆孔，為了確保施工的穩(wěn)妥和快捷性，護(hù)簡的埋設(shè)本工程采用的是錘擊打入法。但值得我們注意的是，必須在護(hù)筒上口作好鉆孔灌注樁的中心標(biāo)記，從而在后續(xù)鉆進(jìn)時為鉆機的對中提供便利。

3.1.2鉆進(jìn)

由于本工程鉆孔灌注樁樁徑比較大，數(shù)量比較多，因此，在施工現(xiàn)場設(shè)置了造漿池和沉淀池。首先要保證泥漿在護(hù)簡內(nèi)循環(huán)暢通并保持3～5min的循環(huán)，待泥漿均勻后再開始鉆進(jìn)。根據(jù)本港口工程的地質(zhì)和水文條件以及樁的直徑，首先采用JKl2.5鉆機，該鉆機具有自重大，鉆桿剛度大的特點。當(dāng)鉆機碰到孤石、進(jìn)入不均勻地層或斜狀巖層，應(yīng)均勻降低鉆機的鉆速。在成孔過程中需要對泥漿的比重和粘度進(jìn)行有效的控制作，防止出現(xiàn)塌，孔等質(zhì)量問題。當(dāng)鉆進(jìn)的土質(zhì)為較厚的砂層時，需要立刻提高泥漿的比重和粘度，確保護(hù)簡內(nèi)泥漿水位不低于地下水位。當(dāng)鉆機通過砂礫土質(zhì)時，成孔很有可能出現(xiàn)垂直偏差，則需要停機后對操作規(guī)程進(jìn)行逐個認(rèn)真檢查，并安裝導(dǎo)正裝置，降低鉆速對偏差進(jìn)行修正，待修正后再重新進(jìn)行鉆進(jìn)。

3.1.3清孔換漿

本工程在進(jìn)行水下灌注混凝土之前對鉆，孔進(jìn)行了二次清孔換漿處理。在清孔的過程中，利用風(fēng)管在風(fēng)壓機的配合下進(jìn)行清孔，對孔底的沉碴進(jìn)行清除，確保沉渣厚度不超過50mm后，再進(jìn)行水下混凝土的澆筑。在進(jìn)行水下混凝土澆筑之前需要對泥漿是否處于良好狀態(tài)進(jìn)行重新檢查，一旦出現(xiàn)問題應(yīng)立即進(jìn)行換漿并對鉆孔再次進(jìn)行清理。防止在進(jìn)行水下混凝土灌注過程中，由于泥漿的粘度和密度比較大而造成混凝土堵塞導(dǎo)管無法進(jìn)行正常灌注。

3.1.4水下混凝土灌注

在水下混凝土灌注的過程中需要合理控制混凝土的攪拌質(zhì)量，盡量縮短水下混凝土的灌注時間并保證灌注的連續(xù)性，待灌注到樁頂部時，導(dǎo)管的拉起和落下應(yīng)盡量慢，經(jīng)過多次拉起和落下后在將導(dǎo)管緩慢提出，避免樁頂混凝土出現(xiàn)空心問題，水下混凝土灌注結(jié)束后應(yīng)對樁頂浮漿進(jìn)行及時清理，并保留0.5～1.0m樁頭，待混凝土初凝后終凝前再將其鑿除。

3.2 PHC管樁施工技術(shù)要點

3.2.1沉樁

沉樁開始時，啟動打樁船主機，通過調(diào)節(jié)錨纜來調(diào)整樁船移向，同時，起升樁錘和替打，下放吊鉤，從方駁上將PHC樁吊起，樁船將PHC管樁水平吊起，并移動到沉樁區(qū)域，將小鉤放下，起吊大鉤，管PHC管樁由水平狀態(tài)吊至垂直狀態(tài)，將抱樁器打開，待樁基進(jìn)入到龍口位置后，套上背板，然后替打樁頂套，并同時將吊索中的小鉤扣解除掉，并進(jìn)行精確定位。在利用計算機進(jìn)行船體的定位，同時，根據(jù)所打管樁是直樁還是斜樁，對樁架進(jìn)行適當(dāng)?shù)?。?jīng)校正無誤后，下樁。在本港口工程施工中，當(dāng)樁尖入土2-3m后，需要先暫停管樁的施工，對樁體進(jìn)行校正，然后才可以繼續(xù)進(jìn)行下樁施工。

3.2.2接樁

本工程PHC管樁錘擊完成后，發(fā)現(xiàn)有部分樁頭實際高程和設(shè)計高程存在一定差異，此時需要進(jìn)行適當(dāng)處理，比如采用原PHC樁通過焊接鋼端頭板進(jìn)行接樁或截斷的PHC樁。理論上接樁相對比較簡便。但由于本工程屬于深水港灣中作業(yè)，現(xiàn)場不可預(yù)見性因素比較多，對現(xiàn)場施工技術(shù)要求較高。焊接方案和標(biāo)準(zhǔn)都必須根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行相應(yīng)的修改。對于PHC管樁截面出現(xiàn)傾斜時，截斷的樁和原樁定位比較困難，本工程采用在原PHC管樁內(nèi)側(cè)焊接4根角鋼實現(xiàn)了很好的定位而且為方便了焊接。此外在進(jìn)行接樁時對于接頭處做好防腐涂層的施工。

4.總結(jié)

樁基在港口工程中應(yīng)用比較廣泛，樁基的應(yīng)用大大減少了水下施工工程量。此外，在港口工程中，樁基不但可以做碼頭結(jié)構(gòu)的深基礎(chǔ)，而且還可以使工程結(jié)構(gòu)物的重要組成構(gòu)件，其承受外部施加的各種荷載，起到防止結(jié)構(gòu)物發(fā)生過大變形的作用。因此，在港口工程樁基施工中，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文條件，設(shè)計合理的樁型并進(jìn)行規(guī)范化施工，保證港口工程的穩(wěn)定性、安全性、適用性和耐久性。