關(guān)于福州港沙埕港區(qū)楊岐作業(yè)區(qū)16#泊位工程碼頭平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)樁基的分析

(福建省港航勘察設(shè)計(jì)研究院，福州 350002)

關(guān)于福州港沙埕港區(qū)楊岐作業(yè)區(qū)16#泊位工程碼頭平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)樁基的分析

■胡杰

(福建省港航勘察設(shè)計(jì)研究院，福州 350002)

本文根據(jù)對(duì)福州港沙埕港區(qū)楊岐作業(yè)區(qū)16#泊位工程特點(diǎn)，對(duì)選用的碼頭平臺(tái)樁基結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并根據(jù)樁基檢測結(jié)果，論證樁基的合理性。

碼頭平臺(tái)主體 結(jié)構(gòu) 樁基 分析

1 工程概況

本工程地處福建省東北部的福鼎市沙埕鎮(zhèn)后港村外陳自然村，位于楊岐作業(yè)區(qū)通用碼頭區(qū)的16#泊位處。項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模：新建一個(gè)5萬噸級(jí)通用泊位，設(shè)計(jì)年通過能力為190萬噸。碼頭平臺(tái)長275.0m，寬24.0m，通過3座棧橋與后方陸域連接。

2 設(shè)計(jì)條件

2.1 建筑物的主要尺度

根據(jù)總平面布置要求，確定的碼頭主要尺度，見表1。

表1 碼頭主要尺度

2.2 荷載

(1)永久荷載：結(jié)構(gòu)自重；

(2)均布荷載：30kPa；

(3)流動(dòng)機(jī)械荷載：25t-36m門座式起重機(jī)、55t自卸汽車、Q35牽引車、20t/40t平板車；

(4)船舶荷載：5萬噸級(jí)散貨船。

2.3 自然條件

(1)風(fēng)況

多年平均風(fēng)速1.7m/s，最大風(fēng)速達(dá)34m/s，強(qiáng)風(fēng)向?yàn)闁|，最大風(fēng)速為20m/s，常風(fēng)向?yàn)楸保l率為15%，全年≥8級(jí)風(fēng)日數(shù)平均為6.1天。當(dāng)風(fēng)速大于6級(jí)風(fēng)，停止作業(yè)；當(dāng)風(fēng)速大于9級(jí)風(fēng)時(shí)，船應(yīng)駛離碼頭去錨地避風(fēng)。

(2)設(shè)計(jì)水位(高程基準(zhǔn)面為1956黃零，下同)

設(shè)計(jì)高水位(高潮累積頻率10%)：+2.85m

設(shè)計(jì)低水位(低潮累積頻率90%)：-2.81m

極端高水位(50年一遇)：+4.26m

極端低水位(50年一遇)：-3.88m

(3)設(shè)計(jì)波要素

本工程位于沙埕港區(qū)南岸壘石鼻，沙埕港區(qū)口門較窄且有天然島嶼作為屏障，外海的大浪難以傳入，工程海域的主要影響波浪為小風(fēng)區(qū)風(fēng)浪。

為了解碼頭處波浪情況，在碼頭平臺(tái)兩端布置了兩個(gè)點(diǎn)(BL1和BL2)進(jìn)行推算，結(jié)果顯示：NNE(N)向波高最大，極端高水位條件下，BL1和BL2點(diǎn)50年一遇H4%波高分別為1.51m和1.52m，E向次之，兩點(diǎn)50年一遇H4%波高分別為1.07m和1.06m；SE(SSE)向兩點(diǎn)50年一遇H4%波高分別為0.75m和0.74m。

(4)潮流

根據(jù)碼頭前方水域定點(diǎn)潮流觀測數(shù)據(jù)分析，漲潮最大流速為0.98m/s，流向?yàn)?°，落潮最大流速為1.17m/s，流向?yàn)?09°。

(5)地質(zhì)條件

根據(jù)本工程地質(zhì)勘查報(bào)告，在鉆探控制深度范圍內(nèi)上部地基土層主要為海相沉積成因類型軟弱土，底部為侏羅紀(jì)南園組凝灰熔巖風(fēng)化層。各土層主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表2～表4。

(6)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)，擬建場地抗震設(shè)防烈度為六度，設(shè)計(jì)地震分組第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g。

3 碼頭主體結(jié)構(gòu)方案

3.1 結(jié)構(gòu)選型

根據(jù)本工程水文、地質(zhì)等自然條件，以及碼頭總平面布置，碼頭所在區(qū)域場地巖層埋藏自東向西，由淺到深，最深處位于泥面下約34m處，碼頭水工結(jié)構(gòu)適于采用樁基結(jié)構(gòu)。

表2 巖土層主要設(shè)計(jì)參數(shù)建議表

表3 各土層標(biāo)貫測試統(tǒng)計(jì)成果表

表4 各土層重型圓錐重力實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)成果表

工程區(qū)覆蓋層厚度為5.3～34.2m，分布有淤泥、粉砂、碎石、含碎石粉質(zhì)粘土等土層，其中粉砂層(③-1)分布于碼頭區(qū)中部，頂板標(biāo)高-44.16m～-33.15m，鉆孔揭示層厚2.20m～8.05m，土層呈灰白色，成分主要為粉砂，含量約占50%～60%，松散-稍密，飽和。碎石層(③-2)主要分布于碼頭區(qū)中部，頂板標(biāo)高-43.55m～-26.76m，鉆孔揭示層厚0.73m～5.37m，土層呈深灰色，碎石含量約占50%～60%，粒徑一般20～80mm，最大可達(dá)120mm，棱角狀為主，部分次棱角狀，巖性主要以中風(fēng)化凝灰熔巖為主，松散-稍密，飽和。含碎石粉質(zhì)粘土(⑤)：大部分海域鉆孔均有揭示，頂板標(biāo)高-51.90m～-6.33m，揭示層厚0.70m～7.00m，土層呈灰褐色，成份主要由粉粘及砂粒組成，韌性中等，干強(qiáng)度中等，稍有光澤，無搖震反應(yīng)，碎石含量約25%～35%，粒徑一般30～70mm。硬塑，飽和。

碼頭平臺(tái)東側(cè)覆蓋層較薄，覆蓋層下的巖基為中風(fēng)化凝灰熔巖，若采用預(yù)制樁，樁基入土深度不滿足規(guī)范要求，且樁端無法嵌入基巖，設(shè)計(jì)采用嵌巖灌注樁。西側(cè)覆蓋層較厚，可采用預(yù)制樁，但要穿過粉砂、碎石、含碎石粉質(zhì)粘土等土層進(jìn)入碎塊狀凝灰熔巖，因此需采用抗擊打好的樁型，經(jīng)比選，設(shè)計(jì)采用長關(guān)節(jié)大管樁，樁型為CD1200-32，外徑1200mm，壁厚150mm。

3.2 碼頭結(jié)構(gòu)方案

碼頭平臺(tái)長275.0m，寬24.0m，共分4個(gè)結(jié)構(gòu)段，長度分別為66.5m、66.5m、66m、76m。碼頭平臺(tái)排架間距10m，共29個(gè)排架。碼頭平臺(tái)東側(cè)兩個(gè)結(jié)構(gòu)段樁基采用直徑1500mm嵌巖樁結(jié)構(gòu)：單個(gè)排架共布5根樁，樁端持力層為中風(fēng)化凝灰熔巖；平臺(tái)西側(cè)兩個(gè)結(jié)構(gòu)段采用直徑1200mm大管樁結(jié)構(gòu)：單個(gè)排架共布7根樁，其中有兩對(duì)叉樁，斜度6∶1，樁端持力層為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖。詳見圖1～2。

圖1 碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖(灌注樁）

圖2 碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖(大管樁)

3.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算

結(jié)構(gòu)計(jì)算依據(jù)：《高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(JTSl67-1-2010)、《港口工程樁基規(guī)范》(JTSl67-4-2012)、《港口工程荷載規(guī)范》(JTS144-1-2010)等。

樁基主要計(jì)算結(jié)果見表5。

4 樁基施工及檢測

根據(jù)大管樁施工過程資料分析，大管樁均能穿過覆蓋層進(jìn)入持力層，抗壓承載力設(shè)計(jì)值 7118.32kN～ 9428.67kN，抗拔承載力設(shè)計(jì)值808.68kN～2296.7kN，入土深度20.2m～35.5m，均滿足設(shè)計(jì)要求。本工程預(yù)制樁共施工116根，根據(jù)施工情況，取14根樁進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)力檢測，經(jīng)檢測，基樁樁身完整，全部為Ⅰ類樁；取5根樁進(jìn)行高應(yīng)變動(dòng)力檢測，檢測結(jié)果(表6)表明，高應(yīng)變檢測的5根基樁的樁身完整性為Ⅰ類，單樁總承載力檢驗(yàn)值均大于設(shè)計(jì)要求的單樁極限承載力9800kN。

表5 碼頭平臺(tái)承載能力極限狀態(tài)樁基計(jì)算成果

表6 大管樁高應(yīng)變檢測結(jié)果匯總表

根據(jù)嵌巖樁施工過程資料，碼頭平臺(tái)嵌巖樁的持力層均為中風(fēng)化凝灰熔巖，經(jīng)復(fù)核，單樁軸向承載力設(shè)計(jì)值為10929.6kN～15275.7kN。基樁軸向抗壓承載力設(shè)計(jì)值大于設(shè)計(jì)要求的8841.7kN，基樁抗壓承載力滿足設(shè)計(jì)要求。本工程完整性檢測采用超深波檢測法，數(shù)量為100%樁數(shù)，取芯按總數(shù)的1%～3%抽取，檢測結(jié)果表明基樁樁身完整，全部為Ⅰ類樁。

5 結(jié)語

本文通過分析施工過程資料復(fù)核樁基承載力等參數(shù)，并選取部分樁基進(jìn)行承載力檢測，驗(yàn)證碼頭樁基選型的合理性，經(jīng)分析，碼頭平臺(tái)大管樁均能穿過覆蓋層進(jìn)入持力層，嵌巖樁均能有效嵌巖，兩種樁型承載力均能滿足使用要求，本工程樁基結(jié)構(gòu)選型是合理的。

[1]JTS 165-2013,海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范.

[2]JTS 167-1-2010,高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范.

[3]JTS 167-4-2012,港口工程樁基規(guī)范.

[4]JTS 144-1-2010,港口工程荷載規(guī)范.

[5]福州港沙埕港區(qū)楊岐作業(yè)區(qū)16#泊位工程施工圖設(shè)計(jì).