摘要：高桩码头是用系列长桩打入地基形成桩基础，以承受码头上部结构传来的荷载，而地面以上的桩身又是码头主体结构的组成部分。高桩码头建筑物具有很多优点，能够承受较大的荷载，但是也存在着不足，在实际应用中需要重点进行高桩码头叉桩布置形式与优化设计，从而才能够更好的确保工程建设。基于此本文分析了高桩码头叉桩布置形式与优化设计。
关键词：高桩码头；叉桩布置；优化设计
1、研究意义
高桩码头主要以直桩承受竖向荷载，为提高码头抵抗水平力和地震荷载的能力，通常还需设置叉桩，而叉桩的布置形式与数量主要取决于水平荷载的大小、方向和施工技术等多方面因素。但水平荷载具有不确定性，如水平地震荷载、船舶挤靠力、船舶撞击力、船舶系缆力等，其方向和大小具有一定的随机性，使得叉桩的布置变得复杂。
高桩码头设计与施工规范中，建议同一码头分段的叉桩桩基水平投影对称布置，而长期以来一些地区桩基水平投影平行布置，在个别结构段通过布置纵向叉桩提高结构水平抗力。
2、工程概括
某高桩码头岸线总长625m，共布置4个3000吨级公务船泊位，结构按照最大可停靠3000吨级公务船进行设计，该码头主要用于公务船停靠、维修及满足维修材料、维修部件舾装件及船上物资的装卸需要。
3、结构方案
本工程岸线总长度625m，共布置4个3000吨级公务船泊位，为了满足远期发展的需要，码头前沿线距后方新建围堰轴线47.75m，推荐采用连片满堂式的平面布置型式。码头前桩台宽22.5m，后桩台宽25.25m；码头面顶标高为6.0m，设计底标高-6.4m，满足设计低水位下船舶的停靠要求。港池及回旋水域设计底标高为-6.4m，满足平均低潮位船舶进出港需求，回旋水域直径取2倍3000吨级工作船船长为216m。
（1）码头前桩台
码头前方桩台桩基采用600×600mm预应力钢筋混凝土空心方桩，桩底平均标高约-31.0m，排架间距为7.5m，上部纵梁轴线基距为6.0m，单个排架下布置6根桩（2对叉桩和2根直桩）。上部结构为预制预应力横梁、纵梁、面板和钢筋混凝土板式靠船构件，各构件安装好后采用现浇钢筋混凝土接头将其连接成整体，以增加上部结构的整体性。
（2）码头后桩台
由于水深较浅，码头后方桩台采用Ф800mm灌注桩，桩底平均标高约-38.0m，排架间距为7.5m，桩距为6.7m。上部结构为预制预应力混凝土横梁、空心板结构，各构件安装好后采用现浇钢筋混凝土接头将其连接成整体，以增加上部结构的整体性。码头后方桩台与接岸结构之间通过混凝土渡板相连。
（3）接岸结构
接岸结构设置在码头后方围埝上，采用灌注桩承台结构，承台基础采用Ф600mm灌注桩（排架间距为5.0m，桩底标高至-26.0m），其上浇筑混凝土承台及挡土墙，挡土墙前后设置抛石棱体和倒滤层，以满足码头整体稳定。
4、高桩码头叉桩布置形式的优化
首先分析各因素对高桩码头结构的影响，然后对各方案进行工期和造价分析，并给出最终的优化方案。
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4.1、叉桩位置的影响
保持码头第1排桩为叉桩不变，按照叉桩位置的不同可分为三种布置方案，即原布置方案一（1、3排叉桩）、方案二前叉桩方案（1、2排叉桩）和方案三后叉桩方案（1、4排叉桩）.
经过计算，结果显示，三种叉桩位置结构方案的结构位移较为接近，但原结构方案的结构各构件内力均优于前叉桩方案和后叉桩方案。
4.2、叉桩数量的影响
保持码头第1排桩为叉桩不变，按照叉桩数量的不同可分为三种布置方案，即原布置方案（第1、3排叉桩）、单排叉桩方案（仅1排叉桩）和三排叉桩方案（第1、2、3排叉桩）。
计算结果显示，增加叉桩数量可大大降低结构位移和结构内力。
4.3、叉桩扭角的影响
针对桩基对称布置方案，叉桩扭角分别取10°、20°、30°，对码头结构进行受力变形分析。结果显示，叉桩扭角越大结构位移越大，且随着叉桩扭角的增大结构各构件的弯矩值也增大。
4.4、高桩码头桩基施工中的关键措施
1）减少桩基偏位：①建立严格的测量作业制度。在桩基钻孔施工前。对桩基的定位放线必须按照设计图纸进行，并经严格校核无误后才能进入桩基施工。②设置测量控制桩，定期校核桩位。在施工场地的周围和场地内不容易发生位移的地方，根据施工需要设立一系列的控制桩。在桩基每个施工工序前，利用桩位与控制桩之间的位置关系，严格校核桩位。保证桩位的准确。③对桩位点进行有效保护。在施工前，将桩位提前开挖桩孔深0．6m左右，根据场地的施工特点，将桩位点放人孔底，并作警示拦护等措施，对桩位进行有效保护，减少各种破坏桩位的因素。
2）降低桩底沉渣量：①认真检查，采用标准的测绳与测锤。②一次清孔后，不符合要求，应及时采取措施：如改善泥浆性能，延长清孔时间等。在下完钢筋笼后。再检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，应进行二次清孔。二次清孔可利用导管进行，准备一个清孔接头，一头可接导管，一头接胶管，在导管下完后，提离孔底0.4m，在胶管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔可及时有效保证桩底干净。
3）防止钢筋笼上浮：(1)灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注标高及导管埋深，当混凝土埋过底端2m～3m时，应及时将导管提至钢筋笼上。(2)当发现钢筋笼开始卜浮时，应立即停止浇注。并准确计算导管埋深和已浇混凝土标高管后再进行浇筑，上浮现象即可消除。
4)防止产生断柱与夹泥层：(1)要认真做好清孔工作，防止孔壁坍塌。(2)要尽可能提高混凝土浇注速度。开始浇注混凝土时，要尽量积累大量混凝土，其产生的极大的冲击可以克服泥浆阻力；要快速连续浇注，使混凝土和泥浆一直保持流动状态，从而防导管堵塞。(3)提升导管要准确可靠。灌注混凝土过程中随时测量导管埋深，并严格遵守操作规程。(4)灌注水下混凝土前要检查导管是否有漏水、弯曲等缺陷，发现问题要及时更换。
4.5、工期及造价分析
（1）施工分析。预应力钢筋混凝土空心方桩施打方便，造价较低，在码头建设中被普遍采用，使用情况良好。该区域建港以来70余个高桩泊位均采用桩基平行布置方案，通过局部结构段布置纵向叉桩（如端头结构段）来提高结构纵向抗力。众多成功的工程案例显示，两种桩基布置方案在施工上均可行，但在施工效率上有所差距。在单个结构段内采用桩基对称布置方案，每个结构段均需调整一次打桩船角度，当结构段较多时，对施工流水有一定影响，预估用时增加3%~5%。在施工水域较为宽阔，周边无碍航物的情况下，桩基对称布置方案对施工效率的影响在可接受范围。（2）造价分析两种方案。由于只是桩基布置方向上有所不同，桩基对称布置方案虽对施工效率有一定影响，但影响较小，故两种方案在投资方面的差异可忽略。天津港主港区为7°抗震烈度区域，已有资料显示，在7°地震区采用桩基平行布置（局部结构段布置纵向叉桩抵抗地震力）方案即可满足常规码头的安全性及使用性要求。
总之，加强高桩码头结构桩基布置对位移和受力的影响分析是十分必要的，以求深化对高桩码头设计的理解。
参考文献
[1]梁雨兰，喻泽红.叉桩布置对高桩码头地震动力反应的影响[J].地震工程与工程振动，2013，33(02):143-149.
[2]陶桂兰，陈祥，王定.高桩码头叉桩布置形式抗震性能分析[J].河海大学学报(自然科学版)，2012，40(04):469-474.
论文作者:温焰清
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/25
标签：码头论文; 结构论文; 桩基论文; 方案论文; 导管论文; 混凝土论文; 标高论文; 《基层建设》2018年第35期论文;