港口工程桩基设计及施工要点分析

石文添

摘要：随着我国经济的快速发展和科技的飞速进步，港口工程的建设也得到很大的发展，港口工程一般都在水上建设，对工程的质量带来很大的威胁。因此，为了确保港口工程桩基具有足够的强度、可靠度以及施工的安全性，必须对港口工程桩进行合理的设计和有效的施工，从多方面对其施工质量进行控制，提高港口工程的施工质量，充分发挥港口的作用。

关键词：港口工程；桩基设计；施工要点

中图分类号：U655.55文献标识码：A文章编号：1674-3024（2016）13-124-02

1.工程概况

某港口码头，平台尺寸800mx45m，码头面标高6.8m；护岸长720.8m，护岸顶标高为7.65m；码头采用的是高桩梁板式结构形式，码头平台宽为45m，横向共划分前后平台，桩基采用的是①1000mmPHC管桩和①1200mmPHC管桩：引桥基桩采用的是①1200mm的钻孔灌注桩，和码头衔接部分采用的是①1000mmPHC（B型）管桩。

2.港口工程桩基的设计

2.1桩型和桩长的设计

在工程桩基设计的过程中，重点对桩基的性能参数进行设计，不论港口工程采用的是那种桩型，都需要对港口工程周边的地质和水文条件进行充分的考虑，确保港口工程桩基设计满足实际需求。在进行港口工程桩基设计中，桩型和桩长是设计的两大控制点，需要从力学的角度进行分析，对工程桩基中各横向力和竖向力进行优化分析，同时还要结合斜向力，对桩型的截面面积进行合理的设计，确保工程桩基受到均匀的外力和应力分布，提升桩基在港口工程中的实际载荷。在进行港口工程桩基设计中，设计人员首先应对施工现场进行仔细的勘察，根据港，口工程所处的施工环境，对周边地层和水文情况进行分析，确定合理的桩基设计方案，选择符合工程要求的桩型和桩长，并对所有工程桩进行计算，确保所有桩均不超过极限承载能力，这样才能最大化提升港口工程桩基施工质量。

2.2灌注桩轴向承载力的计算

灌注桩是本工程采用最多的一种形式，其轴向承载力的计算没有精确的规范依据，因此在进行本工程灌注桩单向承载了计算时借鉴了JTGD63-2007《公路桥涵地基与基础设计规范》中的相关计算方法和参数，并结合已有港口工程的设计经验，调整提出了适合本港口工程灌注桩的设计方法和相关经验值，比如，当抗力分项系数在1.55-1.65之间取值时，单桩轴向承载力的可靠指标均超过了3.5。并通过对本工程试算，①1200mm钻孔灌注桩具有一定的合理性和可靠性。

2.3管桩的轴向承载力计算

管桩是本工程另一种形式。当前我国管桩轴向承载力除了采用试验法外，有时还需要采用经验法进行估计或计算确定，本工程在进行管桩轴向承载力计算时取用了JTS 167-4-2012《港口工程桩基规范》中推荐的混凝土桩打入过程中的单位面积端阻力和侧摩阻力。为了使实测值和计算值的比值分布在一个合理的范围内，本工程在进行桩端承载力计算时采用了规范推荐的折减系数进行折减，使可靠指标空在3.5～4.0。

2.4桩基的静载荷试验

港口工程桩正式施工前需要进行静载荷试验，确保港口工程桩基在正常使用中的安全性和耐用性。桩基静载荷试验是当前港口工程中可信度比较高的一项桩基检测方法，根据试验结果对工程桩基的各项性能进行分析，进一步确定港口工程桩的后期施工方案。本工程桩基静载荷试验是在实验桩的顶部逐级施加轴向压力、轴向上拔力以及水平力，同时测点实验桩上所有检测点随时间变化的下沉位移、上拔位移和水平位移，并将压力载荷和各向位移的关系曲线图绘制出来，对各个桩的各向应力、位移极值做出准确的判断，并对加载后的实验桩的性能和变形进行准确的测定，并增加一定的安全富余量，确定出港口工程桩基所能承受的载荷范围。

3.港口工程桩施工要点分析

3.1灌注桩施工技术要点

钻孔灌注桩是工程的主要桩基，其施工质量关系到整个工程的质量。因此，在施工的过程中对重点工序进行严格把控，确保各项工序都满足工程要求，本工程对以下几个施工要点进行详细分析，其他工序可参照相关文献进行施工。

3.1.1护简的埋设

埋设护筒是进行钻孔之前的首要工序，需要在放样准确的前提下进行施工。护筒埋设的方法可根据JTJ248——2001《港口工程灌注桩设计与施工规程》中相关规定进行。由于港口工程都是在水上进行钻孔，为了确保施工的稳妥和快捷性，护简的埋设本工程采用的是锤击打入法。但值得我们注意的是，必须在护筒上口作好钻孔灌注桩的中心标记，从而在后续钻进时为钻机的对中提供便利。

3.1.2钻进

由于本工程钻孔灌注桩桩径比较大，数量比较多，因此，在施工现场设置了造浆池和沉淀池。首先要保证泥浆在护简内循环畅通并保持3～5min的循环，待泥浆均匀后再开始钻进。根据本港口工程的地质和水文条件以及桩的直径，首先采用JKl2.5钻机，该钻机具有自重大，钻杆刚度大的特点。当钻机碰到孤石、进入不均匀地层或斜状岩层，应均匀降低钻机的钻速。在成孔过程中需要对泥浆的比重和粘度进行有效的控制作，防止出现塌，孔等质量问题。当钻进的土质为较厚的砂层时，需要立刻提高泥浆的比重和粘度，确保护简内泥浆水位不低于地下水位。当钻机通过砂砾土质时，成孔很有可能出现垂直偏差，则需要停机后对操作规程进行逐个认真检查，并安装导正装置，降低钻速对偏差进行修正，待修正后再重新进行钻进。

3.1.3清孔换浆

本工程在进行水下灌注混凝土之前对钻，孔进行了二次清孔换浆处理。在清孔的过程中，利用风管在风压机的配合下进行清孔，对孔底的沉碴进行清除，确保沉渣厚度不超过50mm后，再进行水下混凝土的浇筑。在进行水下混凝土浇筑之前需要对泥浆是否处于良好状态进行重新检查，一旦出现问题应立即进行换浆并对钻孔再次进行清理。防止在进行水下混凝土灌注过程中，由于泥浆的粘度和密度比较大而造成混凝土堵塞导管无法进行正常灌注。

3.1.4水下混凝土灌注

在水下混凝土灌注的过程中需要合理控制混凝土的搅拌质量，尽量缩短水下混凝土的灌注时间并保证灌注的连续性，待灌注到桩顶部时，导管的拉起和落下应尽量慢，经过多次拉起和落下后在将导管缓慢提出，避免桩顶混凝土出现空心问题，水下混凝土灌注结束后应对桩顶浮浆进行及时清理，并保留0.5～1.0m桩头，待混凝土初凝后终凝前再将其凿除。

3.2 PHC管桩施工技术要点

3.2.1沉桩

沉桩开始时，启动打桩船主机，通过调节锚缆来调整桩船移向，同时，起升桩锤和替打，下放吊钩，从方驳上将PHC桩吊起，桩船将PHC管桩水平吊起，并移动到沉桩区域，将小钩放下，起吊大钩，管PHC管桩由水平状态吊至垂直状态，将抱桩器打开，待桩基进入到龙口位置后，套上背板，然后替打桩顶套，并同时将吊索中的小钩扣解除掉，并进行精确定位。在利用计算机进行船体的定位，同时，根据所打管桩是直桩还是斜桩，对桩架进行适当的。经校正无误后，下桩。在本港口工程施工中，当桩尖入土2-3m后，需要先暂停管桩的施工，对桩体进行校正，然后才可以继续进行下桩施工。

3.2.2接桩

本工程PHC管桩锤击完成后，发现有部分桩头实际高程和设计高程存在一定差异，此时需要进行适当处理，比如采用原PHC桩通过焊接钢端头板进行接桩或截断的PHC桩。理论上接桩相对比较简便。但由于本工程属于深水港湾中作业，现场不可预见性因素比较多，对现场施工技术要求较高。焊接方案和标准都必须根据现场实际情况进行相应的修改。对于PHC管桩截面出现倾斜时，截断的桩和原桩定位比较困难，本工程采用在原PHC管桩内侧焊接4根角钢实现了很好的定位而且为方便了焊接。此外在进行接桩时对于接头处做好防腐涂层的施工。

4.总结

桩基在港口工程中应用比较广泛，桩基的应用大大减少了水下施工工程量。此外，在港口工程中，桩基不但可以做码头结构的深基础，而且还可以使工程结构物的重要组成构件，其承受外部施加的各种荷载，起到防止结构物发生过大变形的作用。因此，在港口工程桩基施工中，应根据工程地质和水文条件，设计合理的桩型并进行规范化施工，保证港口工程的稳定性、安全性、适用性和耐久性。