海上桩基础技术指标对比分析★

马 锋 王凤琳 王晓琴

(武汉科技大学城市学院,湖北 武汉 430083)

海上桩基础技术指标对比分析★

马 锋 王凤琳 王晓琴

(武汉科技大学城市学院,湖北 武汉 430083)

对钻孔灌注桩基础、钢管桩基础、钢管复合桩基础、预应力混凝土管桩基础(PHC桩)四种常用的海上桩基础形式作了介绍，结合某跨海大桥的现场工况，比较了四种桩基础形式的优缺点，得出了一些结论，对海上桩基础施工有一定的参考意义。

海上桩基础，技术指标，施工难度

0 引言

一般海上桥梁可采用的基础形式有：钻孔灌注桩基础、钢管桩基础、钢管复合桩基础、预应力混凝土管桩基础(PHC桩)。

1 各类桩型简介

1.1 钻孔灌注桩基础

钻孔灌注桩基础是常用的基础形式，特别适用于段岩层埋深较浅的工况下，具有进一步研究的必要，可进一步与其他基础形式综合比较，择优选用。

1.2 预应力混凝土管桩基础(PHC桩)

PHC桩为薄壁预应力混凝土结构，分段预制，现场接高。在相同承载力条件下，其造价比钢管桩节省许多。它的主要不足在于海上打桩施工困难(含接桩)，桩头易破损，补桩工程量大，可检查性差，施工风险高，桩头及薄壁混凝土桩身耐久性差(见图1)。在项目的重要性级别较高的情况下，工程质量的稳妥可靠性尤为关键，而PHC桩在长大跨海桥梁尚无大范围应用的实例，故本次不再对PHC桩深入研究。

1.3 钢管桩基础

钢管打入桩一般在工厂分节段制作，采用打桩船插打，为此作业水深应满足打桩船作业的要求。该结构形式具有在长大跨海桥梁非通航孔桥大范围应用的成功实例，施工技术成熟，作业快捷。钢管桩一般为摩擦桩，用于覆盖层较厚的地段，土层能提供较大的侧阻力。深水区覆盖层较厚的情况下，钢管复合桩比较适用，具有进一步研究的必要(见图2)。

1.4 钢管复合桩基础

钢管复合桩是在钻孔灌注桩的基础上提出的，钻孔灌注桩施工时需要打入钢护筒至一定深度，而钢护筒仅为临时施工构件，不参与结构受力，桩基设计时不考虑钢护筒的作用，材料不能得到充分利用。桩基自承台底面至局部冲刷线以下一定深度范围内，由桩身强度控制桩径及配筋设计，该范围以下段由竖向承载力控制桩径及配筋设计。因此，若能采取一定措施，确保钢护筒与混凝土紧密结合，便可充分发挥钢护筒参与受力的作用，从而可以减小桩径，减少配筋量，降低工程造价。因此钢管复合桩基础具有进一步研究的必要，与其他基础形式综合比较，择优选用。

深水区桥梁基础结构形式对照表见表1。

表1 深水区桥梁基础结构形式对照表

综上所述，经初步分析，可行的基础结构形式有：钻孔灌注桩基础、钢管桩基础、钢管复合桩基础。

2 某跨海大桥基础方案比选

为便于分析比较，以下基础方案分析研究是基于某完工跨海大桥在相同的设计条件下，选取有代表性的地质情况得到满足相同承载力的桩基础开展分析工作。

2.1 钻孔灌注桩基础

1)方案简介。整幅布置，采用6φ2.0 m钻孔灌注桩基础，桩基呈行列式布置，护筒直径2.2 m，桩底持力层为中风化花岗岩，桩长102 m。承台为矩形预制承台，平面尺寸15.6 m×11.1 m×4.5 m(横桥向×纵桥向×承台厚度)，承台顶标高-6 m，承台埋入海床面，减小阻水面积(见图3)。

2)主要优点。钻孔灌注桩基础施工技术设备成熟,对地层的适应性强。

3)主要缺点。钢护筒为施工临时结构，结构设计时不考虑钢护筒参与受力，钢料不能得到充分利用。

2.2 钢管复合桩基础

1)方案简介。整幅布置，采用6φ1.8 m钢管复合桩基础，桩基呈行列式布置，钢管直径2.0 m，桩底持力层为中风化花岗岩，桩长102 m。承台为矩形预制承台，平面尺寸15.6 m×11.1 m×4.5 m(横桥向×纵桥向×承台厚度)，承台顶标高-6 m，承台埋入海床面，减小阻水面积(见图4)。

2)主要优点。采取一定措施，确保钢护筒与混凝土紧密结合，便可充分发挥钢护筒参与受力的作用，从而可以减小桩径，减少配筋量，降低工程造价。

3)主要缺点。由于海水环境的强腐蚀性，若考虑钢管参与结构受力，在设计寿命周期内，需对钢管采取防腐措施。可采用涂层保护或阴极保护来提高钢管防腐性能，这些防腐措施将产生一定的费用。

4)关键技术问题及对策措施。钢管复合桩受力性能：钢管复合桩需要解决两个问题，第一是确保钢管与混凝土紧密结合的问题；第二是钢管的有效计算厚度问题。为解决钢管与混凝土的紧密结合问题，在钢管内设置多道剪力环的措施，即根据受力需要在

钢管内壁按照一定间距，焊接多道环形钢板，待浇筑混凝土后，确保钢管和混凝土之间竖向不发生相对滑移，传递混凝土与钢管之间的剪力。

涂层耐久性：钢管在工厂的涂层质量有保证，但在运输，特别是打桩过程中涂层容易破损，一旦涂装破损既不便于修复，也不便于检查，在海洋恶劣环境长期作用下将形成对桩身表面的点腐蚀，而点腐蚀速率远高于普通腐蚀速率，这是影响耐久性的主要因素。解决对策措施有：采用性能优越的涂层材料，加强运输途中对钢管桩表面的防护。

阴极保护有效性：阴极保护对施工要求极其严格，要求承台钢筋及钢构件与钢管之间应进行良好的电化学绝缘，以保证阳极块真正针对钢管进行阴极保护作用，否则就达不到预期效果。从已建成的跨海桥了解到，承台与钢管绝缘问题均未很好解决，故设计时不考虑阴极保护措施。

2.3 钢管桩基础

1)方案简介。整幅布置，14φ2.0 m钢管桩，桩基呈行列式布置，桩底持力层为中密～密实中砂或密实砾砂，桩长78 m。承台为矩形预制承台，平面尺寸28.6 m×16.6 m×5 m(横桥向×纵桥向×承台厚度)，承台顶标高-6 m，承台埋入海床面，减小阻水面积(见图5)。

2)主要优点。钢管桩具有自重轻的特点，制造、施工技术设备较成熟,吊装和运输方便，抗锤击能力强，沉桩容易，施工速度快，海上作业量少，工期短。

3)主要缺点。由于海水环境的强腐蚀性，在设计寿命使用周期内，考虑钢管桩基础的防腐维护费用，其基础结构较其他基础形式综合造价高。

3 综合比较

针对本区域的水文地质等条件，钻孔灌注桩及钢管复合桩均可行，均具有较强的实施性。经综合分析，与钻孔灌注桩基础相比，钢管复合桩基础在经济上更具优势，且钢管参与结构受力，节省材料。为此，本案例中桥梁基础推荐采用钢管复合桩基础。

The comparison analysis on offshore pile foundation technical index★

Ma Feng Wang Fenglin Wang Xiaoqin

(CityCollege,WuhanUniversityofScienceandTechnologyInstitute,Wuhan430083,China)

This paper introduced the bored piles foundation, steel pipe pile technology, steel pipe pile composite foundation, pre-stressed concrete pipe pile foundation(PHC pile) four kinds of commonly used offshore pile foundation forms, combining with the field condition of a certain bridge, compared the advantages and disadvantages of four kinds of pile foundation forms, gained some conclusions, had certain reference significance to offshore pile foundation construction.

offshore pile foundation, technical index, construction difficulty

1009-6825(2015)30-0060-02

2015-08-19★:湖北省教育厅科研项目(项目编号：2013230)

马 锋(1982- ),男,硕士,工程师; 王凤琳(1974- ),女,高级经济师; 王晓琴(1978- ),女,博士，讲师

TU473.1

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