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摘要：随着土木工程行业的迅速发展，桩基础在各领域得到了广泛运用，并取得了显著发展成就。桩基础设计与施工质量的好坏直接影响着整个工程项目，具有承受轴向压应力，承受轴向拉应力，承受水平荷载等作用，本文主要分析了港口工程桩基的设计及施工特点。
关键字：港口；桩基；特点
桩基础在建筑的各个领域应用十分广泛，尤其在港口工程领域中，桩基的作用更是无法代替。桩基础是承受荷载的主体结构，是通过桩基将作用在上部结构的荷载传到地基深处，掌握好桩基础的分类、承载力特点及适用范围，在设计和施工环节中发挥桩基础的优势，合理选择适宜的桩基础，以此确保构筑物安全、经济并高效的使用，提升港口码头结构受力情况，已经成为港口工程建设的一项重要任务。笔者结合实际经验，从桩型及桩长的设计，桩基的静载荷试验，及其钻孔灌注桩，预应力钢筋混凝土桩，钢管桩，预应力混凝土空心方桩等方面，对港口工程桩基的设计及施工特点提出了几点思考。
1港口工程桩基的设计
1.1桩型及桩长的设计
桩型及桩长是桩基设计中最重要的两个因素，只有桩基的桩型和桩长设计得科学、合理，才能保证整个港口工程的施工质量。从力学角度分析，桩基分为横向受力桩、竖向受力桩和斜向受力桩，不同的桩型具有不同的截面积，其受力及应力分布也不同，因此设计者应该根据建筑物的实际载荷对桩型进行设计选择。桩长的设计与其断面、地基的持力层厚度以及沉降方式有关，同时也要依据施工环境，对地层的情况进行分析。在通常情况下，设计人员会根据现有的施工方案，对施工现场进行勘察，设计出多个方案进行比较选择，根据工程实际，选择合适的桩型与桩长，以确保工程造价的经济合理性。
1.2桩基的静载荷试验
在桩基投入使用前都会进行静载荷试验，目的是为了确保桩基在实际使用中安全耐用。在港口工程进行桩基静载荷试验是目前比较可信的一项桩基检测试验，根据试验所得数据对桩基的可靠性进行分析，并进一步确定桩基的施工方案。一般的静载荷试验是分别在桩基的顶部对桩基逐级加载轴向压力、轴向上拔力和水平力，并测出桩基上各个检测点随着时间不断变化而产生的下沉位移、上拔位移以及水平位移，绘制出相应的压力载荷与各向位移的关系曲线图，判断出单个桩基各向应力、位移的极值，观测加载后桩基的性能和变形情况，在实际工程中根据一定的安全余量，确定出桩基所能承受的载荷范围。静载荷试验是公认的检验桩基承载力水平最准确可靠的方法，目前已被列入桩基规范中，成为工程验收的一项重要依据。静载荷试验的受力条件与工程实际接近，操作简单，试验结果直观易理解，已经越来越广泛的应用于各个工程领域中。
1.3桩基设计的注意事项
在桩基设计中，首先要做好桩基性能参数的设计，比如桩基变形系数、桩顶刚度计算、确定桩身挠曲长度等，这些都是桩基的基本参数。其次，桩基的设计与施工现场的水文地质条件是紧密相连的，不论设计的是钻孔灌注桩还是预制桩，在设计时都要充分考察港口码头的地质结构、土壤构成以及水文状况。根据港口的地质勘查报告，综合考虑桩基的安全、质量、施工进度等，对桩基进行施工。再者，如果相邻桩基之间的地质情况差异较大，则桩基的设计需要分开设计，设计者需要根据港口地质的实际情况对桩基进行差异化设计。
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2港口工程桩基的施工
2.1钻孔灌注桩
钻孔灌注桩的施工设备相对简单，不需要预制厂、打桩船及其他辅助船舶以及一定面积和深度的施工水域，对岸坡稳定性无太大影响。钻孔灌注桩施工过程中应先钻孔并采用泥浆护壁，后下放钢筋笼，并进行二次清土后实施水下混凝土浇筑。钢筋笼的长度可不用抵达桩尖，一般情况下，可伸入地面以下1/3入土深度即可，泥面以上的桩端可采用钢套筒。
2.2预应力钢筋混凝土桩
预应力混凝土管桩通常是由工厂预制生产得到，其生产工艺包括先张法和后张法。先张法预应力管桩的桩身质量稳定可靠，承载力高，适应性强，耐久性好，最适宜在基岩埋藏深、强风化岩层和风化残积土层厚的地质条件下使用。后张法预应力混凝土管桩为大直径管桩，又称为大管桩，它与钢管桩相比耐久性好，使用寿命长。
我国研究生产的后张法预应力大直径钢筋混凝土管桩，是采用拼装的方式，将标准长度为4m的预制管节连接起来。预制管节被运送至工地后，按照施工图设计所需，用可调性接桩小车进行接桩。为增加接缝的强度，管节的端面需要磨平，并且应将边缘做成1cm的倒角，之后采用环氧树脂黏结剂将两预制管节连接起来。为使得混凝土与环氧树脂更好地连接，在预制管节端面往往需要涂以机偶联剂。
在沉桩过程中，通常利用外力将预应力混凝土桩沉入地基中，而锤击沉桩是最常用的方法。锤击法的设备主要包括打桩锤、打桩架及附属设备。对于高桩码头的预应力混凝土管桩通常是由打桩船在水上实施作业；而如果岸边水浅，由于打桩船无法靠近岸边但离岸距离较小，则可吊龙口施打。其桩锤常用的形式包括：蒸汽锤、柴油锤和液压锤。桩锤应尽可能通过试桩选择，而且须满足克服沉桩阻力和保证沉桩速度和质量两个要求，这样既可以保证桩身完整，又可以使得沉桩效率高。
2.3钢管桩
钢管桩较钢筋混凝土桩的成本高且用钢量大，但其强度高，抗弯及抗水平荷载能力较强，能有效减小船舶撞击力，施工方便，能有效节省工期。在外海大型港口码头中，由于水深、波浪、洋流、潮汐、冰凌及大型船只带来的船舶撞击力作用明显，采用钢管桩作为码头基桩往往是合理的选择。
钢管桩一般采用A3钢、16MnCu钢或其他合金钢卷焊成型，桩直径可根据工程需要进行选择，其最大桩长现已大于60m，同样可作为嵌岩桩使用。类似于预应力钢筋混凝土桩，钢管桩一般在预制场制作成单节管桩，运到工地后再进行拼装焊接。为确保两单节桩接头处的稳定性，采用分段拼接时，可以在接头内侧加焊一衬套。
在施工过程中，钢管桩起吊多采用一点绑扎，打桩前要在钢管桩的桩头上放置特制的桩帽，桩帽上放置减震垫。打桩时，由于打桩机会因贯入量大而空打，开始锤击时应慢慢地间断试打，直到打入地层一定深度后，方可连续击打。为了使桩沉放到设计的位置，必须使用2台经纬仪分别架设在桩的正面和侧面，来校正桩的垂直度。在打入阶段发现桩位不正或倾斜，应调整或拔出钢管桩重新插入打。
2.4预应力混凝土空心方桩
预应力混凝土空心方桩是一种新型的预制混凝土桩，同样具有承载力高、生产周期短、节约材料等优点。该桩的截面常为正方形，内部空心的横截面形状是圆形，按混凝土的等级强度及混凝土承载面的大小可分为预应力混凝土空心方桩（KFZ）、预应力高强混凝土空心方桩（HKFZ）、薄壁预应力混凝土空心方桩（TKFZ），其中TKFZ主要用于以纯摩擦桩为主的地质，而HKFZ主要用于高层建筑上或有高耐腐蚀要求的地质情况。
同样规格的方桩和管桩，由于方桩的截面积较大，且外形呈方形或多边形，因此在土层中方桩的桩体比圆形桩的摩擦系数要大得多。若在同等地质条件下，方桩的承载力更大些。因方形桩头耐冲击力好，故桩头破损率较小，且桩头焊接周长较长，焊接牢固不易脱节。预应力混凝土空心方桩比管桩优点更明显，且造价相对较低，近些年来，在上海、江浙一带得到大力推广应用。
参考文献：
[1]浅谈天津港原油码头钢管桩的防腐保护[J].刘淑香.山西建筑.2010(01)
[2]《港口工程桩基规范》修订要点[J].曹称宇.水运工程.2013(10)
[3]港口工程桩基内力计算方法初探[J].郭明海.水运工程.2011(10)
[4]《港口工程桩基规范》(JTJ254-98)介绍[J].王炳煌.水运工程.2011(10)
[5]浅析某桥梁工程桩基的施工技术[J].谢朝迎.科技资讯.2010(15)
论文作者:陈振道
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/31
标签：桩基论文; 预应力论文; 港口论文; 混凝土论文; 载荷论文; 工程论文; 钢管论文; 《防护工程》2017年第28期论文;