高桩梁板码头晃动原因及处理对策分析

张小玉

摘 要：文章结合中信（江阴）码头有限公司一期工程水域码头工程实际案例，对该工程基本情况进行了简要分析，研究了码头出现晃动现象的主要原因，同时对码头晃动问题的处理对策展开分析，希望在同类工程实践中引起一定的关注与重视。

关键词：高桩梁板 码头 晃动 原因 对策

码头晃动是码头工程建设运行过程中比较常见的质量问题之一。受到晃动问题的影响，可能导致码头结构出现共振以及疲劳破坏的问题，最终导致码头工程的整体结构稳定性以及耐久性受到不良影响。因此，需要工作人员积极分析导致码头晃动的主要原因，采取相关对策进行处理，以确保码头整体结构的稳定。

1.工程概况

中信（江阴）码头有限公司一期工程水域码头工程位于长江下游江阴水道右岸芦埠港与申港闸之间，规划建设2个50000DWT海轮泊位、1个5000DWT内档泊位和3个1000DWT小船疏运泊位。主体包括海轮泊位、内档泊位、小船泊位以及引桥4座。海轮泊位外档建设50000吨级海轮散货泊位2个，水工结构兼顾100000吨级海轮靠泊，内档建设5000吨级散货泊位1个。码头平台长530m，宽45m、38m，通过2座引桥和皮带机廊道与陆域连接。沿内档泊位港池岸侧建设1000吨级小船泊位3个，靠泊段桩台长287m、宽20m，转运站墩台长27.06m，宽20m，连接桩台长48.94m，宽17m，通过2座引桥和皮带机廊道与陆域连接。其断面结构如下图所示（见图1）。

2.码头晃动原因分析

2.1码头前沿直桩自由长度过长

本工程中，对水下地形条件的测量数据显示：本工程实际水下抛石护岸实际厚度与设计厚度存在一定差异，实际厚度取值在0.8～1.0m左右，而设计要求厚度则为2.0～5.0m。由此导致部分区域甚至无法找到抛石，桩基自由长度为入土深度的1.0～2.2倍左右。因此，过长的码头前沿直桩自由长度是导致码头频繁出现晃动问题的关键原因之一。

2.2码头后沿斜桩坡比过大

本工程中，在码头发生晃动问题后，对码头后沿斜桩坡比取值情况进行了系统测量。根据测量结果数据反映：斜桩坡比为7：l时，码头排架横向刚度远小于斜桩坡比为4：l的码头排架横向刚度。由此可见，二期工程码头排架斜桩坡比过大（超过50%的斜桩坡比达到7：1），未能达到设计的4：1是引起码头晃动的又一重要原因。

3.码头晃动处理对策

针对本工程中，高桩梁板码头发生晃动问题原因的分析，认为解决晃动问题的关键思路在于：通过对抛石固桩法、桩内灌注混凝土法、以及增设钢撑法的综合应用，使码头的横向宽度能够得到合理的提升，从而最大限度的避免晃动事件的产生。具体的处理对策可以概括为以下几个方面：

3.1抛石固桩法

抛石固桩法的主要实现策略可以概括为以下几个方面：第一，在码头前方平台下的平抛块石，块石厚度控制在2.0cm左右；第二，在斜桩周边抛填块石，块石厚度控制在2.0cm左右；第三，在斜桩周边抛石并通过灌浆固结的方式对结构进行加固。为了在具体的工程实践中选择最合理且可行的技术方案，可以对经过抛石固桩处理后的码头自振频率进行预测与对比：方案一所对应的码头自振频率预测值自1.35提升至1.43，方案二所对应的码头自振频率预测值自1.29提升至1.33，方案三所对应的码头自振频率预测值自1.88提升至1.97。结合以上数据来看，认为：通过对抛石固桩法的应用，能够使码头桩基自由长度得到一定程度上的控制，提高码头平台的横向刚度，从而改善码头自振频率，这一点对于减少码头的晃动现象而言意义非常显著。在此基础之上，通过对码头自振频率提升比例的对比，认为方案二，也就是在斜桩周边抛石并通过灌浆固结的方式对结构进行加固的减少码头晃动的效果最为确切，有非常好的可行性。

3.2桩内灌注混凝土法

桩内灌注混凝土法解决码头晃动问题的主要思路是：通过联合钢管以及混凝土受力的方式，提高钢管柱的抗弯刚度，以达到改善码头整体刚度水平的目的。需要注意的一点是，在桩内灌注混凝土法解决码头晃动问题的过程中，首先需要明确的是混凝土的灌注范围，简单来说就是桩内灌注混凝土高度必须控制在桩基嵌固点以下。因此，对钢管桩受弯嵌固点深度的计算是非常重要的。具体计算式为：

受弯嵌固点距泥面深度取值（单位：m）=计算系数（根据桩基自由度取值在1.8～2.2范围内，本工程中取值为1.8）*桩体相对刚度系数；

结合本工程的实际数据，受弯嵌固点距泥面深度取值为5.0m。

根据该取值标准，要求桩内灌注混凝土法实施期间的桩内灌注混凝土起点需要在泥面以下5.0m深度位置。同时，桩内混凝土的灌注方案还有两种类型：第一，直桩与斜桩的混凝土灌注作业同步开展；第二，仅在斜桩内进行混凝土灌注作业。为了在具体的工程实践中选择最合理且可行的技术方案，可以对经过桩内灌注混凝土处理后的码头自振频率进行预测与对比：方案一所对应的码头自振频率预测值自1.42提升至1.50，方案二所对应的码头自振频率预测值自1.55提升至1.62。分析认为：方案二，也就是仅在斜桩内进行混凝土灌注作业对于解决码头晃动问题的效果更加理想。还需要注意的一点是，在实施桩内混凝土灌注作业前，必须对钢管桩进行剖口，同时清除桩内的淤泥、黏土、沙砾等杂物至嵌固点以下。

3.3增设钢撑法

由于码头桩基较大的自由度是导致码头频繁晃动的最主要原因，因此可以尝试通过增设钢撑法的方式，提高码头整体性刚度水平。具体的实现方案有以下几个方面：第一，根据码头实际情况，沿横向方向增设钢支撑结构，同一排架中斜桩与直桩通过截面900.0mm钢管进行连接；第二，根据码头实际情况，沿纵向方向增设钢支撑结构，纵向钢管桩通过截面900.0mm钢管进行连接；第三，纵向与横向方向同时增设钢支撑结构。为了在具体的工程实践中选择最合理且可行的技术方案，可以对经过增设钢撑法处理后的码头自振频率进行预测与对比：方案一所对应的码头自振频率预测值自1.74提升至1.83，方案二所对应的码头自振频率预测值自1.52提升至1.61，方案三所对应的码头自振频率自2.16提升至2.38。分析认为：方案三，也就是纵向与横向方向同时增设钢支撑结构对于解决码头晃动问题的效果更加理想。当然，从施工安全性的角度上来说，应当在枯水期低水位条件下展开此项处理。

4.结束语

本文结合中信（江阴）码头有限公司一期工程水域码头工程实际案例，围绕码头晃动的产生原因及其处理问题展开分析，认为码头前沿直桩自由长度过长，码头后沿斜桩坡比过大均是导致高桩梁板码头出现晃动问题的主要原因。因此，为应对码头晃动问题，关键在于通过对抛石固桩法、桩内灌注混凝土法、以及增设钢撑法的综合应用，使码头的横向宽度能够得到合理的提升。因此，本文对以上三种技术方案的实施策略与效果进行了研究，总结了解决码头晃动问题的可行性对策，希望能够引起各方关注与重视。

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