探讨港口工程桩基设计及其施工

张伟+宋久伟

摘 要：随着我国港口工程建设事业的发展，针对港口工程中的桩基础设计与施工问题，可以优化工程的桩基设计施工策略，以有效降低港口工程对周围环境及邻近建筑的影响，提升单桩承载力，简化施工缩短工期，发挥积极影响。本文将基于具体港口工程案例，优化探讨港口工程桩基设计及其施工方案。

关键词：设计 桩基 港口工程 设计

在港口工程中桩基应用广泛，对于桩基设计施工中，多采取预应力混凝土桩、钻孔灌注桩、PHC桩等方法，但是在实际港口工程中，应该针对不同港口工程条件，优化设计桩基施工方案，这样才可提升港口桩基工程质量。以下本文对此做具体分析。

1.港口工程案例

该港口工程项目位于扬州地区，上游侧紧临进船厂码头，下游约1.5km处为企业公司专用码头。本次港口工程项目包含一座主体码头和三座引桥，主体码头为高桩梁板式结构，长795m，宽30m，码头桩基采用Ф1000mmPHC（C型）管桩和Ф1000mmδ16钢管桩相结合的形式，引桥桩基岸侧部分采用Ф1000mm钻孔灌注桩，与码头衔接部分采用Ф1000mmPHC（B型）管桩。在拟建工程范围内，沿江大部分段落基本直立，与坡脚高差达3.0m。头道堤距码头后沿距离在25～30m。后方三道堤防之间现已经吹砂完成，形成的相应陆域标高在+6.0m左右。桩基工程量，见表1。

2.港口工程桩基设计

2. 1设计桩型及桩长

在桩基设计中，做好桩基性能参数的设计。不论港口工程桩基设计中，运用钻孔灌注桩，还是用的预制桩，一定要在桩基设计时，就要充分的考察港口工程周边地质结构与土壤构成，并能够做好水文状况的预测观察，确保桩基设计符合实际需求。在进行桩基设计中，桩型与桩长作为设计中的重要因素，应该科学、合理的设计桩型与桩长，可以从力学的角度进行分析，优化设计桩基中各横向受力与竖向受力，并可结合斜向受力，合理设计桩型截面积，确保桩基受力与应力可以均匀分布，提升桩基在港口工作中各实际载荷。在桩基设计之中，设计人员需要对施工现场进行细化勘察，依据港口工程施工环境，分析周边地层情况，设计合理桩基方案，选择满足工程需求的桩型与桩长，确保所有桩基础均应进行承载能力极限状态计算，这样才能有效保证提升港口工程的桩基施工质量。

2.2进行基于桩基的静载荷试验

在港口工程桩基设计施工中，在确定桩身强度或锚杆锚固段浆体强度达到设计要求的前提下，从成桩后到开始试验的间歇时间，对于淤泥或淤泥质土，不应少于25d。同时，在静载荷试验中，对于加载反力装置的承载力与刚度，应可以满足最大试验荷载的要求。可以进行桩基静载荷试验，以此来检测桩基压力载荷和位移关系，判断港口工程桩基的各向应力与位移的极值，从而可以预测出桩基可以承受的载荷范围，对桩基的可靠性进行分析，并进一步确定桩基的施工方案。

3.优化港口工程桩基施工方案

3. 1优化施工流程

从港口1#泊位开始，然后再进行2#泊位和3#泊位的沉桩施工。按照上述顺序，打桩船到达现场之后先进行2#引桥PHC管桩的沉桩施工，之后从2#引桥的位置起自下游向上游进行码头1#泊位沉桩施工。在1#泊位桩基施工到一定距离之后第二条打桩船进场进行2#、3#泊位码头桩基沉桩施工，施工顺序按照自上游向下游进行。

3.2预制PHC管桩、钢管桩

管桩为先张法结构，采用标号不低于525的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，细骨料采用洁净的天然硬质中粗砂，细度模数为2.3～3.4，粗骨料应采用碎石，其最大粒径不应大于25mm。在管桩制作完成后，根据工程地质资料，本工程PHC桩在局部区域将穿越抛石层，抛石层厚度约1～5m，对此，桩尖部分采用2.0m长钢桩靴，钢桩靴材质选用Q235B钢。管桩制作完成后在工厂拼接成整桩，根据管桩桩驳图，将管桩吊运上驳，运至施工现场。

钢管桩采用Ф10 0 0 m m共计314根。防撞警示钢管桩10根。钢管桩采用Q2 35B钢板制作，采用Φ508～Φ1626mm螺旋焊管机组（前摆式）生产工艺，其工艺流程为：上卷—拆卷—二辊夹送五辊娇平—钢带位置控制—头尾剪切—对焊—钢带位置控制—铣边—钢带表面清扫—钢带位置控制—递送—预弯—导板—钢带位置控制—成型—内焊—外焊—超声波探伤—切管—拔管至台架区。

3.3打设钢管桩和PHC管桩的打设

根据港口项目工程地质资料，在前期做好充分的准备，施工过程中，进行组织，认真操作，确保桩基工程达到既定的质量要求。沉桩施工的具体施工流程图，见图1。

3.4桩基吊点施工

桩运到工地后由质量员会同监理对吊环焊接质量进一步作全面的检查，对不合格的采取补焊加强等措施保证吊桩安全。吊环焊缝验算，根据公式：σ=N/l≤f

本工程钢管桩最长为58m，重量约为23.2吨（232KN），起吊过程中每个吊环受力按照N=300KN进行保守验算：300KN/70cm=4.3KN/cm<5.60KN/cm吊环受力满足要求。

3.5沉桩施工

在施工过程中，要严格管理，将桩顶标高和偏位控制在规范要求的允许偏差以内，沉桩施工以标高控制为主，贯入度作为校核，要求最后10击平均贯入度不大于5mm/击。如桩尖达到设计标高贯入度仍较大时（>10～15mm每击），应继续沉桩至贯入度达到或接近控制贯入度标准。必要时与设计联系，研究处理方法，防撞警示钢管桩沉放时以标高控制。当水流速度大于1.8m/秒时应停止进行PHC管桩的沉桩施工。同时，对于港口工程中，在桩基施工过程中，沉桩的质量将会严重关系到整个港口工程的施工质量，是港口工程施工中的关键，应该加强对于该部分施工的现场管理工作，并可以严格采取各项质量控制措施，以有效确保沉桩施工达到工程质量优良标准。可以采取以下质控措施：

①打入桩后，不可以利用港口船体进行强行纠偏，并且，当桩尖由于障碍物因素致使桩位产生异常之时，需要停止下桩施工，并在分析原因之后采取适当的处理措施，并做好相关文档记录，继续施工直到沉桩施工结束。

②同时对于施工中，在一些硬软土互层中进行沉桩施工之时，需要在施工前就掌握好各种土层中的桩基标高与桩尖位置，并控制好在施工过程中的锤击能量，在产生溜桩现象后，需要及时停锤，并可加强前后串心缆力量，避免造成偏心。

③在沉桩过程中出现贯入度反常或桩身位移、桩身突然下沉或严重倾斜、桩身裂缝或桩顶严重破碎、桩周大量涌水或地面严重隆起、锤击贯入度小于3mm等情况，应查明原因，采取措施，方可继续进行施工。

④沉桩开始锤击之时，控制油门力度可由小并逐步加大。

⑤新浇混凝土30m范围内禁止沉桩。在斜坡上沉桩，桩定位时向岸侧采取适当提前量。

沉桩开始时，发动打桩船主机，通过松紧锚缆将桩船移向运桩方驳，同时，起升桩锤和替打，俯架子，下放大小吊钩，从方驳上将桩吊起，桩船水平吊桩，移船至沉桩区域，放小钩，起大钩，缓慢地将桩吊至垂直状态，打开施工过程中的抱桩器，在桩基进入到龙口位置后，可以套好背板，然后替打桩顶套，并可同时解下吊索中的小钩扣，进行精确定位。在计算机的指引下，进行船体定位，同时，根据所打的是直桩还是斜桩，调整桩架的状态。经校正无误后，下桩，在港口工程施工中，当桩尖入土2～3m之后，需要先暂停下桩施工，校正桩体后才可以继续进行下桩施工。施工过程中，基于桩体自重作用而不在下沉后，可压锤，桩继续下沉，当桩停止下沉后，进行相关检查无误之后，逐步加大捶打的力度，确保桩基达到设计的标高需求才可结束施工，整个打桩过程要求做好详尽的记录，以确保港口工程桩基施工质量。

4.结语

综上所述，在港口工程，优化设计桩基，提升桩基工程施工质量，不仅提升港口工程单桩承载力，也可合理设计港口桩基，大大减少水下工程施工量，保证港口工程施工顺利、稳定完成，产生积极影响。

参考文献：

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