黄骅港多用途泊位码头工程预应力混凝土大直径管桩的应用

【摘要】本文通过对码头工程中的桩基选型、管桩制作、沉桩控制和质量检验等方面的阐述，对该种桩型在施工中存在的问题提出了较好的解决方法，并介绍了多项创新施工工艺和技术。

【关键词】高桩梁板式；预应力混凝土大直径管桩；高强度； 高承载力；适用性强

1 工程概述

黄骅港多用途泊位码头工程位于位于河北省渤海湾西南岸，大口河河口外北侧海区；距黄骅市约45km，距沧州市约90km。工程需建设4个多用途泊位，码头长度为1057m，码头承台宽度为60m（前承台宽度36m、后承台宽度24m），码头顶面高程+6.0m，前沿设计水深-15.3m。码头承台与接岸结构之间通过5座引桥连接，引桥长度为40m，宽度为25m。码头结构采用高桩梁板型式，前承台排架间距为7m，后承台排架间距分别为3.5m和7m。码头前方承台桩基采用φ1200mm的大直径管桩，后方承台桩基采用650×650mm预应力混凝土空心方桩，引桥桩基采用预应力混凝土空心方桩和灌注桩。码头上部结构为预制安装预应力的横梁、轨道梁、连系梁、面板和钢筋混凝土靠船构件，各构件安装好后均采用现浇钢筋混凝土接头将其连接成整体。

2 桩型比选

黄骅港地区地基土表层有较厚的淤泥质软土层，采用高桩梁板式结构是较为合理的结构型式。而在其软土层下适当深度处存在较为坚硬的持力土层，可大大提高桩基承载力，使用此种结构的优点更为突出。另外，由于黄骅地区缺少砂、石等回填材料，码头结构也不宜考虑需要大量回填料的重力式和板桩式等结构型式。

3 技术方案

3.1 管节成型施工

（1）管节成型采用复合法工艺专用设备——离心、振动、辊压成型机；

（2）管节成型工艺按以下流程进行：

（3）布料均匀连续一次完成

3.2 管桩拼接

3.2.1 注意事项

首先在管桩拼接过程中，需要注意以下几点：

（1）预应力钢筋采用高强度低松弛的钢绞线，标准强度为1860 MPa。

（2）混凝土应根据气温的变化调整粘结剂配比。初凝时间控制在1.5～2h，终凝时间控制在5h左右。20～24h抗压强度应达到30Mpa以上。

3.2.2 拼接张拉

管节混凝土抗压强度应符合设计要求，且龄期大于14d。桩顶首节（距桩顶1.5m）及第七管节（从桩顶计）预留排气孔，孔径50mm，每个管节对称布置2个。

管节的粘结面及外侧倒角应进行清洁处理，管节吊运到拼接线后用磨光机二次打磨，并在干燥的状态下涂刷粘结剂。粘结面应涂刷均匀饱满。管节合拢后，应将管节端面内外侧用粘结剂补平，贴上胶带纸，以防粘结剂流淌。

3.3 沉桩工艺

3.3.1 吊点设置

本工程大管桩总长在55米左右，由于其刚度较好，均采用四点吊的方式进行施工。（见下图）

3.3.2 打桩施工流程

3.3.3 沉桩

（1）吊桩就位

打桩船驻位时，应严格按事先设计的锚位进行抛锚，并用起锚艇拖带打桩船驻位，然后运桩方驳驻位，打桩船移船至运桩方驳前，用钢丝扣捆桩，采用四点吊，吊点位置按规范要求確定，起吊桩后再移船就位，并将桩竖立进入桩架龙口内，桩顶戴上替打及桩锤后，收紧锚缆，在测量定位的控制下移船至桩位处于允许偏差的范围内，再开始压锤沉桩，压锤时应仔细观测桩身变化，及时进行调整，确保下桩正位率。

（2）锤击沉桩

锤击时应确保桩锤替打和桩处于同一直线，替打应保持平整，避免产生偏心锤击，锤击应连续，锤芯冲程控制在2.4～2.5m范围内，沉桩过程应加强观察，桩尖进入软弱土层时应减小油门，防止发生溜桩引起桩身过大的拉应力及发生意外，桩尖进入持力层后，每下沉10cm记录一次锤击数和锤的落距，并严格按技术规范要求控制停锤标准。

4 实施效果

本工程共计沉桩1378根，低应变检测600根，均为一类桩，经高应变检测，均符合设计承载力要求。具有桩身强度高等优点。

5 技术创新

本工程采用了大直径管桩作为基桩，是北方纬度最高地区首次大规模使用，也是黄骅港地区的首次尝试，在此过程中，各方人员均做了最大的努力，保证了本工程的顺利实施及运行。

（1）在制桩过程中，桩顶掺加了一定比例的钢纤维，提高桩顶的耐打性，同时采用桩顶增加钢抱箍以及桩身添加聚丙烯纤维，以提高大管桩在复杂地区沉桩的适应性。实践证明，这三项技术措施是必要和及时的，并且完全消除了在沉桩初期发生的碎顶等现象。

（2）在沉桩过程中，采用GPS定位，使沉桩速度较传统定位提高了近一倍，保证了工程进度的顺利实施，并能够有效延长作业时间，大大减少了因规避大风天气而损失的时间。

6 小结

本工程共计沉桩1378根，在制造和施工过程中经过静荷载试验、高应变检测 、氯离子渗透试验、抗冻融试验等证明大管桩完全可满足设计要求。

在黄骅港海域地质较为复杂的情况下首次尝试得到成功，也标志的大直径管桩能够在黄骅港及天津港地区进行进行推广，但也存在一些问题需要改进：

1、由于北方没有相关的预制场，须从南方制作运输，运距长，极易受到天气影响，对施工进度带来较大影响，并有较大的安全隐患；

2、桩顶增加钢抱箍及掺加钢纤维还不能完全适应黄骅港地区的复杂地质情况，以后应在桩顶耐打处理方面多下功夫，防止因锤击数过高而使桩顶混凝土疲劳产生碎裂。

参考文献

[1] JTS 167-1-2010 高桩码头设计与施工规范[S]， 2010.

[2] JTS167-4-2012 港口工程桩基规范[S] ， 2012.

作者简介：王玥，工程师。