关于福州港沙埕港区杨岐作业区16#泊位工程码头平台主体结构桩基的分析

2017-01-05

福建交通科技 2016年6期

关键词：码头桩基土层

(福建省港航勘察设计研究院，福州 350002)

■胡杰

(福建省港航勘察设计研究院，福州 350002)

本文根据对福州港沙埕港区杨岐作业区16#泊位工程特点，对选用的码头平台桩基结构进行分析，并根据桩基检测结果，论证桩基的合理性。

码头平台主体结构桩基分析

1 工程概况

本工程地处福建省东北部的福鼎市沙埕镇后港村外陈自然村，位于杨岐作业区通用码头区的16#泊位处。项目建设规模：新建一个5万吨级通用泊位，设计年通过能力为190万吨。码头平台长275.0m，宽24.0m，通过3座栈桥与后方陆域连接。

2 设计条件

2.1 建筑物的主要尺度

根据总平面布置要求，确定的码头主要尺度，见表1。

表1 码头主要尺度

2.2 荷载

(1)永久荷载：结构自重；

(2)均布荷载：30kPa；

(3)流动机械荷载：25t-36m门座式起重机、55t自卸汽车、Q35牵引车、20t/40t平板车；

(4)船舶荷载：5万吨级散货船。

2.3 自然条件

(1)风况

多年平均风速1.7m/s，最大风速达34m/s，强风向为东，最大风速为20m/s，常风向为北，频率为15%，全年≥8级风日数平均为6.1天。当风速大于6级风，停止作业；当风速大于9级风时，船应驶离码头去锚地避风。

(2)设计水位(高程基准面为1956黄零，下同)

设计高水位(高潮累积频率10%)：+2.85m

设计低水位(低潮累积频率90%)：-2.81m

极端高水位(50年一遇)：+4.26m

极端低水位(50年一遇)：-3.88m

(3)设计波要素

本工程位于沙埕港区南岸垒石鼻，沙埕港区口门较窄且有天然岛屿作为屏障，外海的大浪难以传入，工程海域的主要影响波浪为小风区风浪。

为了解码头处波浪情况，在码头平台两端布置了两个点(BL1和BL2)进行推算，结果显示：NNE(N)向波高最大，极端高水位条件下，BL1和BL2点50年一遇H4%波高分别为1.51m和1.52m，E向次之，两点50年一遇H4%波高分别为1.07m和1.06m；SE(SSE)向两点50年一遇H4%波高分别为0.75m和0.74m。

(4)潮流

根据码头前方水域定点潮流观测数据分析，涨潮最大流速为0.98m/s，流向为1°，落潮最大流速为1.17m/s，流向为209°。

(5)地质条件

根据本工程地质勘查报告，在钻探控制深度范围内上部地基土层主要为海相沉积成因类型软弱土，底部为侏罗纪南园组凝灰熔岩风化层。各土层主要设计参数见表2～表4。

(6)抗震设防标准

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)，拟建场地抗震设防烈度为六度，设计地震分组第一组，设计基本地震加速度为0.10g。

3 码头主体结构方案

3.1 结构选型

根据本工程水文、地质等自然条件，以及码头总平面布置，码头所在区域场地岩层埋藏自东向西，由浅到深，最深处位于泥面下约34m处，码头水工结构适于采用桩基结构。

表2 岩土层主要设计参数建议表

表3 各土层标贯测试统计成果表

表4 各土层重型圆锥重力实验统计成果表

工程区覆盖层厚度为5.3～34.2m，分布有淤泥、粉砂、碎石、含碎石粉质粘土等土层，其中粉砂层(③-1)分布于码头区中部，顶板标高-44.16m～-33.15m，钻孔揭示层厚2.20m～8.05m，土层呈灰白色，成分主要为粉砂，含量约占50%～60%，松散-稍密，饱和。碎石层(③-2)主要分布于码头区中部，顶板标高-43.55m～-26.76m，钻孔揭示层厚0.73m～5.37m，土层呈深灰色，碎石含量约占50%～60%，粒径一般20～80mm，最大可达120mm，棱角状为主，部分次棱角状，岩性主要以中风化凝灰熔岩为主，松散-稍密，饱和。含碎石粉质粘土(⑤)：大部分海域钻孔均有揭示，顶板标高-51.90m～-6.33m，揭示层厚0.70m～7.00m，土层呈灰褐色，成份主要由粉粘及砂粒组成，韧性中等，干强度中等，稍有光泽，无摇震反应，碎石含量约25%～35%，粒径一般30～70mm。硬塑，饱和。

码头平台东侧覆盖层较薄，覆盖层下的岩基为中风化凝灰熔岩，若采用预制桩，桩基入土深度不满足规范要求，且桩端无法嵌入基岩，设计采用嵌岩灌注桩。西侧覆盖层较厚，可采用预制桩，但要穿过粉砂、碎石、含碎石粉质粘土等土层进入碎块状凝灰熔岩，因此需采用抗击打好的桩型，经比选，设计采用长关节大管桩，桩型为CD1200-32，外径1200mm，壁厚150mm。

3.2 码头结构方案

码头平台长275.0m，宽24.0m，共分4个结构段，长度分别为66.5m、66.5m、66m、76m。码头平台排架间距10m，共29个排架。码头平台东侧两个结构段桩基采用直径1500mm嵌岩桩结构：单个排架共布5根桩，桩端持力层为中风化凝灰熔岩；平台西侧两个结构段采用直径1200mm大管桩结构：单个排架共布7根桩，其中有两对叉桩，斜度6∶1，桩端持力层为碎块状强风化凝灰熔岩。详见图1～2。

图1 码头结构断面图(灌注桩）

图2 码头结构断面图(大管桩)

3.3 结构计算

结构计算依据：《高桩码头设计与施工规范》(JTSl67-1-2010)、《港口工程桩基规范》(JTSl67-4-2012)、《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)等。

桩基主要计算结果见表5。

4 桩基施工及检测

根据大管桩施工过程资料分析，大管桩均能穿过覆盖层进入持力层，抗压承载力设计值 7118.32kN～ 9428.67kN，抗拔承载力设计值808.68kN～2296.7kN，入土深度20.2m～35.5m，均满足设计要求。本工程预制桩共施工116根，根据施工情况，取14根桩进行低应变动力检测，经检测，基桩桩身完整，全部为Ⅰ类桩；取5根桩进行高应变动力检测，检测结果(表6)表明，高应变检测的5根基桩的桩身完整性为Ⅰ类，单桩总承载力检验值均大于设计要求的单桩极限承载力9800kN。

表5 码头平台承载能力极限状态桩基计算成果

表6 大管桩高应变检测结果汇总表

根据嵌岩桩施工过程资料，码头平台嵌岩桩的持力层均为中风化凝灰熔岩，经复核，单桩轴向承载力设计值为10929.6kN～15275.7kN。基桩轴向抗压承载力设计值大于设计要求的8841.7kN，基桩抗压承载力满足设计要求。本工程完整性检测采用超深波检测法，数量为100%桩数，取芯按总数的1%～3%抽取，检测结果表明基桩桩身完整，全部为Ⅰ类桩。