李惠鹏
中船第九设计研究院工程有限公司广州分公司 广东广州 510300
摘要：钢板桩码头具有施工简单、周期较短、耐久性好等优点，其应用越来越广泛，但钢板桩码头施工过程中出现过的问题，也应积极吸取经验教训。本文结合华南地区某钢板桩码头异常位移进行分析，总结了码头修复的过程，为今后类似的工程施工提供参考。
关键词：钢板桩；码头；位移；修复
前 言：
随着我国海洋事业的快速发展，码头也进行着大规模的建设。在上世纪八十年代以前，我国的码头结构型式以重力式及高桩码头为主。但随着钢板桩生产工艺的不断成熟，而且钢板桩具有施工速度快、止水性能优越、耐久性强、经济环保等优点，其在码头上的应用已越来越广泛。由于钢板桩码头应用的时间相对较短，积累的经验比较欠缺，施工过程仍存在着许多问题。笔者以经历过的华南地区某钢板桩码头异常位移情况进行分析，总结了异常位移码头的修复过程，为今后类似情况提供参考依据。
1 工程概况
本工程采用单锚钢板桩结构，码头总长940m，顶面高程+5.5m，水工结构按按1千吨级集装箱船预留，前沿水域设计底高程为-5.7m。
图1 码头结构断面示意图
钢板桩上部结构：码头前墙采用AZ36-700N和AZ40-700钢板桩，材质为S430GP[1]，桩顶高程+2.0m，桩底高程-25.0m至-31.0m。钢拉杆间距2.1m，拉杆直径为φ70mm，高程为+1.5m；钢板桩上部结构为现浇C40钢筋混凝土胸墙，胸墙宽2.50m。锚碇结构：采用现浇C40钢筋混凝土锚碇墙，墙厚600mm，高4.0m，顶高程+4.0，底高程+0.0m，下设0.5m厚碎石基础，墙前回填10～100kg块石，墙后回填中粗砂。码头前沿布置2条轨道梁：轨距16m，前轨距前沿线3m，C40现浇轨道梁下采用φ600mmPHC桩作为基础，PHC桩间距4.2m，桩基以砂层以及全风化层和强风化岩层为桩端持力层。主体码头施工前，先进行陆域吹填和软基处理（真空预压），形成陆域后钢板桩在陆上完成沉桩，待主体结构完成后再对码头前沿港池进行开挖。本工程的码头结构断面示意图，如图1所示。
2 钢板桩码头异常位移情况
码头胸墙、轨道梁等主体施工完毕后，主要进行了以下施工活动：胸墙后方回填砂；码头前沿港池开挖至-7.2米（超挖1.5米）；后轨与锚锭墙之间临时堆砂石料，堆填范围距码头前沿线19～38m，砂堆呈三角形，最高点为4m；同时4月份发生了连续大暴雨，排水不畅。
图2 码头异常位移段平面图
从连续观测的数据分析，自2014年2~7月份港池开挖开始后，驳船泊位南侧码头桩号0+00~0+270及西侧0+00~0+200段，胸墙、前后轨道梁、锚碇墙，码头整体向海侧持续发生偏移，超出规范要求，对码头结构整体稳定构成风险。
表1 码头异常位移情况表
3 码头异常位移情况分析
码头异常位移发生后，马上对码头后方进行卸载，减少对钢板桩、轨道梁桩基的挤压；对胸墙、轨道梁、锚碇墙、后方堆场加密观测；钻孔进行现场十字板剪切试验，PHC桩小应变检测、钢板桩锁口检查。经过一系列的观测、试验获取相关数据，计算不同工况下的抗力分项系数，与现场位移变形异常的里程段进行对比（见表2），验算码头整体稳定性。
表2 抗力分项系数与现场位移变形异常的里程段对比分析表
2）位移向海侧为正值。
3）沉降向下为正值。
备注：《港口工程地基规范》（JTS 147-1-2010）[2]中对抗力分项系数的要求，为1.1~1.3。通过上表可知，抗力分项系数与现场位移变形异常的相关性非常大，变形较大的，其抗力分项系数较小。同时，根据试验结果参数进行整体稳定性验算，得出以下结论：（1）在设计工况下，南侧0+0.0m~0+100.0m和西侧0+0.0m~0+140.0m段不能满足《港口工程地基规范》（JTS 147-1-2010）的要求，需要加固才能达到使用要求；南侧0+100.0m~0+300.0m段的安全储备较低，宜一并加固处理以减小钢板桩码头的变形。（2）在施工的各工况中，港池超挖、连续暴雨及施工上料互相影响，这些因素均可导致码头整体稳定性的下降，计算整体稳定性较差的里程断面正好对应码头变形异常的里程段。（3）地质情况与设计时的勘察结果相差较大，驳船码头的锚锭墙底部土层，虽经地基处理但仍较软，较易产生下沉和偏移，也可能导致锚碇体系未能发挥预想的对板桩墙的锚碇作用。（4）从码头断面结构进行分析计算，锚碇前填石宽度仅满足被动破裂角，深度也比锚碇浅。被动土压力的水平力还是要靠被动破裂角外土体提供。抛石只满足被动破裂角范围的做法，是板桩码头设计的常见错误，也可能是导致位移的原因之一。
4 码头异常位移修复措施
鉴于码头结构已严重偏离设计规范要求，需要对异常位移段码头进行修复，本项目采用外填内挖的方式，利用板桩内外侧土压力及水头差进行调整，具体施工工序如下：
图4 墙前回填砂袋 图5 板桩墙后开挖
（1）钢板桩墙前回填砂袋至+2.0m标高，顶宽3.4m，按坡率为1：3进行放坡至港池底部。（2）凿除前轨道梁，对PHC桩进行桩身完整性检测。（3）前、后轨道梁间回填砂分层开挖至钢拉杆面层，再小心开挖至+1.0m钢拉杆完全曝露。（4）观测位移情况，当位移有朝陆侧变形的趋势时，间隔松开、检测拉杆，同时开挖锚碇墙后的填砂，以便于下一步施工。（5）按图3中的断面标高和轮廓进行分级开挖，钢板桩后方开挖至-2.00m的标高后，对钢板桩进行探摸和堵漏等作业。（6）在堵漏等工作做好后，进行抽水作业。通过观测胸墙和所设置的测斜观测点的位移变化情况，逐根放松钢拉杆。（注意：密切关注观测数据，若出现异常情况，应立即把拉杆装上，并调整板桩内外水位。（7）按图3中的断面标高和轮廓进行分级开挖，钢板桩后方继续开挖至-5.00m的标高，进行抽水作业，调整内外侧水头差。（8）通过观测胸墙和所设置的测斜观测点的位移变化情况，开挖陆侧图示中开挖出的部分。通过外填内挖和潮涨潮落，使胸墙回到±50mm规范[3]验收范围，再重新安装上钢拉杆。（9）完成对钢拉杆和锚碇墙的检查、修复处理后，进行回填施工。（10）重新浇筑前轨道梁，调直轨道槽，使前后轨道梁轨距平行且满足设计和规范要求；港池重新开挖（砂袋）至-5.7m设计标高。
结 语：
通过上述修复措施，码头前沿已恢复至规范要求的范围内，轨道平行并满足门机轨距使用要求。从码头整体完成后一段时间的观测数据显示，码头位移量很小，码头趋于稳定，锚锭系统能发挥了良好作用。修复后码头整体结构安全稳定，满足设计和规范要求[4]。码头出现异常位移的情况并不常见，修复经验更是缺乏。本文通过对钢板桩码头异常位移情况进行分析，并具体阐述了修复过程，可作为今后类似项目提供参考依据。
参考文献：
[1]欧领特（中国）.钢板桩工程手册[M] .北京：人民交通出版社，2011 .
[2]中华人民共和国行业标准. 港口工程地基规范（JTS 147-1-2010）[S] .北京：人民交通出版社，2010.
[3]中华人民共和国行业标准.水运工程质量检验标准（JTS 257—2008）[S] .北京：人民交通出版社，2008 .
[4]中华人民共和国行业标准.板桩码头设计与施工规范（JTS 167—3—2009）[S] .北京：人民交通出版社，2009 .
论文作者:李惠鹏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/6
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