某散雜貨碼頭樁基選型考慮因素綜合分析

蕭嘉倫 廣東省航運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司

某散雜貨碼頭位于廣東省珠三角地區(qū)，岸線長(zhǎng)306米，擬建設(shè)1萬噸級(jí)散雜貨泊位2個(gè)。

1.自然條件

1.1 設(shè)計(jì)水位

設(shè)計(jì)高水位：1.32m

設(shè)計(jì)低水位：-1.34m

極端高水位：2.37m

極端低水位：-2.09m

1.2 地質(zhì)條件

擬建工程場(chǎng)地位于廣東省珠三角地區(qū)東莞市某河道。場(chǎng)區(qū)陸地現(xiàn)主要為香蕉林地，部分已填土壓實(shí)，地形較為平坦。水域地形較為平坦。水、陸域區(qū)之間已筑人工混凝土填石堤，堤岸線順直穩(wěn)定。

地貌受蓮花山斷裂帶和東江斷裂帶控制，構(gòu)造帶較為穩(wěn)定，勘察區(qū)屬于珠江三角洲，為沖積平原和殘丘地貌，在勘察深度范圍內(nèi)，揭示的基巖為白堊系的沉積巖，上覆土層為第四系全新統(tǒng)河流相沖積層，主要為淤泥類土和粘性土。

根據(jù)鉆探結(jié)果分析，上覆土層為人工填土和第四系全新統(tǒng)河流相沖積層，主要為淤泥類土和粘性土，下伏基巖為白堊系泥質(zhì)粉砂巖局部和頁巖互層，各地層的主要特征分述如下。

第四系新近人工填土層（Qhml）：

素填土：黃色，稍濕，松散，稍壓實(shí)，主要成份為泥質(zhì)粉砂巖風(fēng)化土。該層在陸域區(qū)廣泛分布，本土層層厚最大值2.90m，最小值1.45 m。

第四系全新統(tǒng)珠江三角洲沖積層（Q4al）：主要為淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土。

淤泥：灰色，飽和，流塑～軟塑，局部混少量粉砂。在勘察區(qū)廣泛分布，該層層厚最大為16.05m，最小為8.40m。

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)19次（N＜1～3擊）。

淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色，飽和，軟塑，稍具粘性，混少量粉細(xì)砂。

粉質(zhì)粘土：灰白色、灰黑色，飽和，可塑，粘性較好，切面較光滑，局部含少量中粗砂。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)1次，N=15.0擊。

白堊系基巖（K）：

為泥質(zhì)粉砂巖局部和頁巖互層。根據(jù)風(fēng)化程度劃分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化巖。本次勘察未揭示微風(fēng)化巖。

強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：棕紅色，稍濕，原巖結(jié)構(gòu)清晰，巖芯呈半巖半土狀，局部夾強(qiáng)風(fēng)化頁巖，呈互層狀。該層在勘察區(qū)廣泛分布，該層層厚最大為7.60m，最小為1.10m。

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)5次,均N＞50擊。

中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：棕紅色，層狀構(gòu)造，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，巖芯呈短柱狀、餅狀、碎塊狀，敲擊聲脆，局部夾中風(fēng)化頁巖，呈互層狀。該層在勘察區(qū)廣泛分布，根據(jù)技術(shù)要求，本次勘察未鉆穿該層。層頂標(biāo)高在-16.86～-25.50m，平均為-19.44m。

本勘察區(qū)在大地構(gòu)造單元上屬我國(guó)華南地塊的一部分，珠江三角洲的基底地貌受構(gòu)造格局的控制。燕山運(yùn)動(dòng)、喜山運(yùn)動(dòng)締造珠江三角洲的地貌輪廓，北東向、北北東向及北西向三組斷裂的交截，使平行嶺谷進(jìn)一步形成棋盤狀的地形格局。斷裂帶和基底地形控制著主要河道的流向。珠江三角洲基底地貌的形成階段則是晚第三紀(jì)至晚更新世早期以來喜山運(yùn)動(dòng)大面積繼承性抬升及斷陷運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。

本勘察區(qū)位于東莞盆地西邊緣，受蓮花山斷裂和東江斷裂的構(gòu)造力作用和影響，形成該區(qū)的地貌特征。本次勘察未發(fā)現(xiàn)淺埋的全新活動(dòng)斷層和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的痕跡，無不良的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象。

本區(qū)原岸坡較為平坦，并已筑人工岸堤，岸堤順直穩(wěn)定。岸堤后方陸地為香蕉種植區(qū)，部分已征地填土壓實(shí)，岸堤前為灘涂地，漲潮時(shí)沒于水下，退潮時(shí)局部出露水面?？辈靺^(qū)未發(fā)現(xiàn)不良的地質(zhì)現(xiàn)象。

珠江多年的平均徑流量占全國(guó)的第二位，僅次于長(zhǎng)江。而懸移質(zhì)輸砂量及懸移質(zhì)含砂量居全國(guó)第三。徑流的動(dòng)力作用勝于海流的動(dòng)力作用。海流的動(dòng)力作用主要為潮汐，本區(qū)屬感潮河段，受不規(guī)則混合半日潮影響，潮差較小。

本勘察區(qū)段為涇流，基巖地下水類型主要為裂隙水，基巖裂隙水主要分布于風(fēng)化巖裂隙發(fā)育帶，由河水補(bǔ)給。上覆土層主要埋藏潛水，由地表河流或降雨補(bǔ)給。

本場(chǎng)地土層主要為新近形成的人工填土，淤泥類土、粘性土及基巖等，覆蓋場(chǎng)地土類型為軟弱土，厚度較大。場(chǎng)地土層覆蓋層主要為軟弱、高壓縮性淤泥質(zhì)土，中風(fēng)化基巖埋深相對(duì)較淺。

本場(chǎng)地土層主要為新近形成的人工填土，淤泥類土、粘性土及基巖等，覆蓋場(chǎng)地土類型為軟弱場(chǎng)地土，厚度較大。

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）劃分規(guī)定，本區(qū)域抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組均為第一組，建筑的設(shè)計(jì)特征周期為0.35s。

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水運(yùn)工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJS146-2012），本次勘察范圍內(nèi)未揭示可液化的砂土和粉土，因此不進(jìn)行液化判別。

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料顯示，本場(chǎng)地區(qū)域構(gòu)造帶較為穩(wěn)定。在勘察過程中，未發(fā)現(xiàn)有不良地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象，因此場(chǎng)地適合建設(shè)各等級(jí)類型碼頭等建筑。

該場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，無不良地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象及地質(zhì)災(zāi)害的影響。

2.設(shè)計(jì)荷載

2.1 永久作用

永久作用主要是建筑物自重。建筑物自重按材料重度確定。

2.2 碼頭可變作用

a.堆貨荷載

碼頭前沿堆貨荷載標(biāo)準(zhǔn)值30kPa。

b.起重運(yùn)輸機(jī)械荷載

①25-30m門座起重機(jī)

軌距10.5m，基距10.5m，共4個(gè)支腿，每腿6個(gè)輪，工作時(shí)最大輪壓250kN，總輪數(shù)24個(gè)；工作幅度：最大為30m。

②其他流動(dòng)機(jī)械荷載

牽引車25t，平板車20t。

3.總平面布置方案

3.1 設(shè)計(jì)船型尺度

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)船型尺度如表1所示。

表1 設(shè)計(jì)船型尺度

3.2 總平面布置方案

擬建碼頭占用岸線總長(zhǎng)度為306 m，從上游向下游依次布置2個(gè)10000DWT 散貨船泊位，泊位總長(zhǎng)度為306m，碼頭平面尺寸為306m×30m。

碼頭、引橋面高程為4.20 m；前沿停泊水域?qū)挾葹?4 m，底高程為-10.65m；回旋水域短軸長(zhǎng)為220m、長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為365m，底高程設(shè)計(jì)值為-9.75m。

前沿布置10.5 m 軌距門機(jī)軌道，前軌距碼頭前沿3.0 m。碼頭前沿布置工藝管溝、系船柱、橡膠護(hù)舷等，碼頭后沿布設(shè)水平運(yùn)輸皮帶廊道（進(jìn)），廊道中心線距后沿2.8m。

碼頭與后方陸域通過2座引橋連接，上游引橋長(zhǎng)9.55m，寬18m，內(nèi)側(cè)布置2路水平運(yùn)輸皮帶廊道，靠?jī)?nèi)一路與碼頭（進(jìn)）廊道銜接，外側(cè)一路為出運(yùn)廊道；下引橋長(zhǎng)16.95m，寬12m。

總平面布置方案如圖1所示。

圖1 總平面布置方案

4.樁基選型思路分析

4.1 樁基選擇原則

①主體結(jié)構(gòu)使用年限為50年；

②滿足使用和設(shè)計(jì)荷載的要求；

③適應(yīng)工程地質(zhì)條件，沉降能滿足正常使用的要求；

④結(jié)構(gòu)方案技術(shù)先進(jìn)，并能適應(yīng)區(qū)域內(nèi)的施工條件；

⑤在保證安全的前提下，盡量減少造價(jià)。

4.2 樁基選型思路分析

a.考慮減少對(duì)岸坡穩(wěn)定性的不利影響：

由于地質(zhì)土覆蓋層有12m～18m淤泥，碼頭前沿線距防洪堤較近只有約40m，碼頭前挖泥時(shí)對(duì)岸坡有不利的影響。因此先加固岸坡范圍內(nèi)的淤泥，待其排水固結(jié)后再開挖岸坡。

b.考慮水利行洪要求：

結(jié)構(gòu)應(yīng)充分考慮水利行洪要求，采用樁基透空疏水結(jié)構(gòu)，但巖面高程相對(duì)較高，基樁入土長(zhǎng)度較短，樁基設(shè)計(jì)需嵌入基巖。另外，本碼頭與上游的水泥廠碼頭相鄰，兩碼頭間過渡段的樁基施工難度大，樁基布置要考慮施工的可能性。

從地質(zhì)鉆探資料、當(dāng)?shù)刈匀粭l件、碼頭使用要求、投資最優(yōu)、施工條件、碼頭耐久性等方面，經(jīng)綜合分析，本工程碼頭結(jié)構(gòu)適合采用樁基結(jié)構(gòu)。

c.樁基選型技術(shù)分析：

樁基結(jié)構(gòu)根據(jù)樁型的不同，有預(yù)應(yīng)力混凝土方樁、鋼管樁、大直徑管樁、PHC樁、鋼筋混凝土灌注樁等樁基結(jié)構(gòu)，考慮到碼頭上覆的各土層均較薄，巖面高程較高，在各種樁型中，打入樁的入巖深度有限，難以滿足本工程的承載力要求，從經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面分析，樁基型式擬采用鋼筋混凝土灌注樁和預(yù)制型芯柱嵌巖樁。

兩種樁型結(jié)構(gòu)方案均能較好滿足使用要求，施工條件成熟，結(jié)構(gòu)的耐久性和承載性能都比較好。對(duì)兩種方案比較如表2。

表2 樁基方案比較表

d.樁基選型經(jīng)濟(jì)分析：

兩個(gè)經(jīng)濟(jì)方案經(jīng)比較，灌注樁方案約20萬元/延米，預(yù)制型芯柱嵌巖樁約21萬元/延米。

e.樁基選型綜合分析：

擬建碼頭區(qū)域位置持力層巖面標(biāo)高埋深較淺，因此樁基入土深度較短，結(jié)合施工難度，且灌注樁方案工程費(fèi)用相對(duì)較低，且施工難度小，因此作為該項(xiàng)目的推薦樁基結(jié)構(gòu)。

碼頭結(jié)構(gòu)斷面如圖2所示。

圖2 碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖

5.結(jié)語

在持力層巖面標(biāo)高埋深較淺、且碼頭前沿線離岸較近的情況下，碼頭樁基可選用嵌巖施工較好控制、施工時(shí)對(duì)岸坡穩(wěn)定性影響較小的鋼筋混凝土灌注樁。灌注樁對(duì)地質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng)，施工工藝成熟，施工工序少，質(zhì)量監(jiān)控相對(duì)難度較低。