某散杂货码头桩基选型考虑因素综合分析

萧嘉伦 广东省航运规划设计院有限公司

某散杂货码头位于广东省珠三角地区，岸线长306米，拟建设1万吨级散杂货泊位2个。

1.自然条件

1.1 设计水位

设计高水位：1.32m

设计低水位：-1.34m

极端高水位：2.37m

极端低水位：-2.09m

1.2 地质条件

拟建工程场地位于广东省珠三角地区东莞市某河道。场区陆地现主要为香蕉林地，部分已填土压实，地形较为平坦。水域地形较为平坦。水、陆域区之间已筑人工混凝土填石堤，堤岸线顺直稳定。

地貌受莲花山断裂带和东江断裂带控制，构造带较为稳定，勘察区属于珠江三角洲，为冲积平原和残丘地貌，在勘察深度范围内，揭示的基岩为白垩系的沉积岩，上覆土层为第四系全新统河流相冲积层，主要为淤泥类土和粘性土。

根据钻探结果分析，上覆土层为人工填土和第四系全新统河流相冲积层，主要为淤泥类土和粘性土，下伏基岩为白垩系泥质粉砂岩局部和页岩互层，各地层的主要特征分述如下。

第四系新近人工填土层（Qhml）：

素填土：黄色，稍湿，松散，稍压实，主要成份为泥质粉砂岩风化土。该层在陆域区广泛分布，本土层层厚最大值2.90m，最小值1.45 m。

第四系全新统珠江三角洲冲积层（Q4al）：主要为淤泥、淤泥质粉质粘土、粉质粘土。

淤泥：灰色，饱和，流塑～软塑，局部混少量粉砂。在勘察区广泛分布，该层层厚最大为16.05m，最小为8.40m。

标准贯入试验19次（N＜1～3击）。

淤泥质粉质粘土：灰色，饱和，软塑，稍具粘性，混少量粉细砂。

粉质粘土：灰白色、灰黑色，饱和，可塑，粘性较好，切面较光滑，局部含少量中粗砂。标准贯入试验1次，N=15.0击。

白垩系基岩（K）：

为泥质粉砂岩局部和页岩互层。根据风化程度划分为全风化、强风化、中风化、微风化岩。本次勘察未揭示微风化岩。

强风化泥质粉砂岩：棕红色，稍湿，原岩结构清晰，岩芯呈半岩半土状，局部夹强风化页岩，呈互层状。该层在勘察区广泛分布，该层层厚最大为7.60m，最小为1.10m。

标准贯入试验5次,均N＞50击。

中风化泥质粉砂岩：棕红色，层状构造，粉砂质结构，泥质胶结，岩芯呈短柱状、饼状、碎块状，敲击声脆，局部夹中风化页岩，呈互层状。该层在勘察区广泛分布，根据技术要求，本次勘察未钻穿该层。层顶标高在-16.86～-25.50m，平均为-19.44m。

本勘察区在大地构造单元上属我国华南地块的一部分，珠江三角洲的基底地貌受构造格局的控制。燕山运动、喜山运动缔造珠江三角洲的地貌轮廓，北东向、北北东向及北西向三组断裂的交截，使平行岭谷进一步形成棋盘状的地形格局。断裂带和基底地形控制着主要河道的流向。珠江三角洲基底地貌的形成阶段则是晚第三纪至晚更新世早期以来喜山运动大面积继承性抬升及断陷运动的结果。

本勘察区位于东莞盆地西边缘，受莲花山断裂和东江断裂的构造力作用和影响，形成该区的地貌特征。本次勘察未发现浅埋的全新活动断层和新构造运动的痕迹，无不良的地质构造现象。

本区原岸坡较为平坦，并已筑人工岸堤，岸堤顺直稳定。岸堤后方陆地为香蕉种植区，部分已征地填土压实，岸堤前为滩涂地，涨潮时没于水下，退潮时局部出露水面。勘察区未发现不良的地质现象。

珠江多年的平均径流量占全国的第二位，仅次于长江。而悬移质输砂量及悬移质含砂量居全国第三。径流的动力作用胜于海流的动力作用。海流的动力作用主要为潮汐，本区属感潮河段，受不规则混合半日潮影响，潮差较小。

本勘察区段为泾流，基岩地下水类型主要为裂隙水，基岩裂隙水主要分布于风化岩裂隙发育带，由河水补给。上覆土层主要埋藏潜水，由地表河流或降雨补给。

本场地土层主要为新近形成的人工填土，淤泥类土、粘性土及基岩等，覆盖场地土类型为软弱土，厚度较大。场地土层覆盖层主要为软弱、高压缩性淤泥质土，中风化基岩埋深相对较浅。

本场地土层主要为新近形成的人工填土，淤泥类土、粘性土及基岩等，覆盖场地土类型为软弱场地土，厚度较大。

根据国家标准《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）划分规定，本区域抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组均为第一组，建筑的设计特征周期为0.35s。

根据行业标准《水运工程抗震设计规范》（JTJS146-2012），本次勘察范围内未揭示可液化的砂土和粉土，因此不进行液化判别。

据区域地质资料显示，本场地区域构造带较为稳定。在勘察过程中，未发现有不良地质构造现象，因此场地适合建设各等级类型码头等建筑。

该场地地质构造稳定，无不良地质构造现象及地质灾害的影响。

2.设计荷载

2.1 永久作用

永久作用主要是建筑物自重。建筑物自重按材料重度确定。

2.2 码头可变作用

a.堆货荷载

码头前沿堆货荷载标准值30kPa。

b.起重运输机械荷载

①25-30m门座起重机

轨距10.5m，基距10.5m，共4个支腿，每腿6个轮，工作时最大轮压250kN，总轮数24个；工作幅度：最大为30m。

②其他流动机械荷载

牵引车25t，平板车20t。

3.总平面布置方案

3.1 设计船型尺度

本项目设计船型尺度如表1所示。

表1 设计船型尺度

3.2 总平面布置方案

拟建码头占用岸线总长度为306 m，从上游向下游依次布置2个10000DWT 散货船泊位，泊位总长度为306m，码头平面尺寸为306m×30m。

码头、引桥面高程为4.20 m；前沿停泊水域宽度为44 m，底高程为-10.65m；回旋水域短轴长为220m、长轴长度为365m，底高程设计值为-9.75m。

前沿布置10.5 m 轨距门机轨道，前轨距码头前沿3.0 m。码头前沿布置工艺管沟、系船柱、橡胶护舷等，码头后沿布设水平运输皮带廊道（进），廊道中心线距后沿2.8m。

码头与后方陆域通过2座引桥连接，上游引桥长9.55m，宽18m，内侧布置2路水平运输皮带廊道，靠内一路与码头（进）廊道衔接，外侧一路为出运廊道；下引桥长16.95m，宽12m。

总平面布置方案如图1所示。

图1 总平面布置方案

4.桩基选型思路分析

4.1 桩基选择原则

①主体结构使用年限为50年；

②满足使用和设计荷载的要求；

③适应工程地质条件，沉降能满足正常使用的要求；

④结构方案技术先进，并能适应区域内的施工条件；

⑤在保证安全的前提下，尽量减少造价。

4.2 桩基选型思路分析

a.考虑减少对岸坡稳定性的不利影响：

由于地质土覆盖层有12m～18m淤泥，码头前沿线距防洪堤较近只有约40m，码头前挖泥时对岸坡有不利的影响。因此先加固岸坡范围内的淤泥，待其排水固结后再开挖岸坡。

b.考虑水利行洪要求：

结构应充分考虑水利行洪要求，采用桩基透空疏水结构，但岩面高程相对较高，基桩入土长度较短，桩基设计需嵌入基岩。另外，本码头与上游的水泥厂码头相邻，两码头间过渡段的桩基施工难度大，桩基布置要考虑施工的可能性。

从地质钻探资料、当地自然条件、码头使用要求、投资最优、施工条件、码头耐久性等方面，经综合分析，本工程码头结构适合采用桩基结构。

c.桩基选型技术分析：

桩基结构根据桩型的不同，有预应力混凝土方桩、钢管桩、大直径管桩、PHC桩、钢筋混凝土灌注桩等桩基结构，考虑到码头上覆的各土层均较薄，岩面高程较高，在各种桩型中，打入桩的入岩深度有限，难以满足本工程的承载力要求，从经济技术方面分析，桩基型式拟采用钢筋混凝土灌注桩和预制型芯柱嵌岩桩。

两种桩型结构方案均能较好满足使用要求，施工条件成熟，结构的耐久性和承载性能都比较好。对两种方案比较如表2。

表2 桩基方案比较表

d.桩基选型经济分析：

两个经济方案经比较，灌注桩方案约20万元/延米，预制型芯柱嵌岩桩约21万元/延米。

e.桩基选型综合分析：

拟建码头区域位置持力层岩面标高埋深较浅，因此桩基入土深度较短，结合施工难度，且灌注桩方案工程费用相对较低，且施工难度小，因此作为该项目的推荐桩基结构。

码头结构断面如图2所示。

图2 码头结构断面图

5.结语

在持力层岩面标高埋深较浅、且码头前沿线离岸较近的情况下，码头桩基可选用嵌岩施工较好控制、施工时对岸坡稳定性影响较小的钢筋混凝土灌注桩。灌注桩对地质变化适应性强，施工工艺成熟，施工工序少，质量监控相对难度较低。