浅析高桩码头位移原因及预防措施

浅析高桩码头位移原因及预防措施

石瑜

广东省长大公路工程有限公司510000

摘要：高桩码头是建立在水陆接壤的岸坡边的码头，是一种连片式结构。其作为主要码头结构形式之一，在码头建设中具有广泛的应用价值。然而，由于受到各种因素的影响，高桩码头位移现时有发生，影响着码头的使用安全。为此，文章首先阐述高桩码头位移原因，然后提出针对性防治策略，以望对后期的码头建设工作提供借鉴。

关键词：高桩码头；位移原因；对策

高桩码头由于受接岸结构型式、设计、施工和使用等复杂因素的影响，不可避免地产生或多或少的水平位移，要使位移量控制在最小幅度内，必须在施工和使用中能够得到足够重视并进行有效地监测、控制，保证码头的正常使用和结构的安全。监测内容包括平面位移和沉降两部分，根据对以往工程的实践总结，本文主要对码头水平位移的原因和监测技术进行探讨。

1、高桩码头位移原因

1.1自然现象

尽管高桩码头在施工过程中采用了低水位设计，但由于受到潮汐的骤降、陆域吹填及其暴雨降水等因素的影响，使得回填渗透性较差，产生较大的渗透水压力，增加滑坡力矩。根据计算结果可得水头差为1.8m时，其渗流力可降低码头安全系数，在低潮时诱发滑坡事故，威胁周围人员的生命及财产安全。此外，对于地震及放炮等突发因素也可影响高桩码头安全，由于强大的地震波可加大颗粒孔隙水压力，降低抗剪强度，使岸坡失去稳定性，致使码头发生位移。

1.2设计不科学

首先，桩基布置不合理。岸坡土体对桩施加水平推力，主要是由设在前承台或前沿的斜桩承受，其土体推力沿着后承台的连线上，若岸坡的水平推力与其桩连线成一角度，则可减弱排桩的抗力。若排桩结构的抵抗力减小到近30%，是不可取的，禁止出现此种设计。其次，岸坡稳定计算参数选取不科学。在码头设计中高桩码头的岸坡稳定是其设计重点，其稳定性可参照一般平面问题，若整体沿圆弧面滑动，可采用瑞典条分综合应力法对其进行计算。岸坡稳定系数一般控制在（1.0-1.3），应根据码头建设的实际情况进行设计。但在实际的系统计算中，由于选取不当，降低了安全度，或者岸坡发生变形，导致码头位移。再次，接岸结构型式选择不当。高桩码头最为主要的部位为接岸结构，也是高桩码头较容易出现问题的部位。由于在选择结构型式时没有考虑压力大小、地基应力及施工环境等综合因素，导致发生位移。最后，没有充分考虑施工中的荷载。码头岸坡由于受到回填土、挖泥及吹填土等影响，而在实际的施工过程中并没有将这些因素考虑在内，导致工程事故的发生。

1.3施工不合理

首先，岸坡变陡。岸坡自身倾斜，受到自身重量及外力作用的影响，使整个土体容易从高处滑动，若土体内某个面的换动力超过土体抵抗滑动力，或者挖泥深度过深，坡面遭到冲刷等，都会改变土体内部应力，使某些面的剪应力达到土体极限抗剪度，破坏土体稳定平衡性，发生滑坡现象。其次，打桩。高桩码头位移的重要原因之一为打桩，通过打桩容易引起岸坡的变形，使码头桩基受损。其作用如下：当封闭尖桩打入时，其排开土的体积为入土桩的体积，可产生较高的孔隙水压力，降低抗剪低强度。若打桩速度过快，土体中超孔隙水的压力累计也较快，加上水土挤压产生较大的超静水压力，进而导致水平位移。最后，抛填。由于抛石前并没有对桩间淤泥层的厚度及其土体力学指标进行检测，当回淤较厚时，并未对其清除，容易对抛石体的稳定及后方抛石量增加引起变形。同时，抛填速率将直接影响施工期的码头位移量，若回填速度过快，就会增加岸坡荷载，而支承荷载的地基在短时间内并不能够得到固结，加上受到土压力作用，进而引起位移。

2、防止码头岸坡滑动位移的措施和建议

在软弱地基上建造高桩码头，且前方挖泥后方有大面积填土或堆载时，在勘察、设计、施工和使用四个方面都应采取有效措施，减少地基沉降，防止岸坡变形和码头水平位移。

2.1勘察阶段

（1）在勘察中必须重视地形、地貌、水文、地质以及与岸坡稳定有关的地质现象的调查，以了解拟建码头地区是否有滑坡或对岸坡稳定不利的因素，并用以指导勘察和试验，不能只单纯偏重于钻孔和取样。（2）对现场一些对岸坡稳定不利因素作全面调查，如软弱层深厚及其下硬层向水边陡倾、受水流冲淘的岸坡、被掩埋的古河道排水沟、老滑坡痕迹等。（3）勘察和测量（特别是水下测量）不能只局限于码头区，应有足够的范围，以便能比较全面地评价和分析码头岸坡稳定和冲淤情况。

2.2灌注桩的施工控制

在灌注桩施工过程中，首先加强对护筒沉放的控制，利用前方直角的交会，强化对桩位的控制，以满足规范要求。在沉放过程中，利用垂球检测护筒的垂直度变化状况，并及时调整偏差。在灌注桩的钻孔过程中，应确保钻机和护筒的中心线处于同一条直线中，成孔后需进行沉渣厚度和泥浆比重的检测试验，试验合格后再安装钢筋骨架。一般采取导管法完成灌注桩的混凝土浇筑，对首罐混凝土量实行精准测量，确保连续浇灌，避免出现断桩现象。

2.3做好施工设计工作

高桩码头设计时要想达到减少地基沉降的目的，应在基桩施工前加固地基，可采用打砂井、打挤密砂桩或深层水泥拌合法对堤基加固，进而增加岸坡的整体抗滑稳定性；增加地基承载力，减小地基沉降所产生的摩擦力；对码头岸坡的进行检测，确定坡度适宜；明确规定回填土及抛石的高度及间隔时间；接岸结构与码头、桥梁之间的连接采用渡板简支结构，进而减小不均匀沉降问题；为了防治码头不均匀沉降，应将码头基桩打入硬土层或在同一持力层；可采用真空预压法在土体深层产生真空度，通过打桩消散打桩而产生的超空隙水压力，进而提高岸坡的稳定性。

2.4加强施工质量控制

首先，加强施工过程中的制度建设，要求施工人员、施工单位按照规章制度进行科学施工；其次，提倡采用利于边坡稳定的施工方法及程序，禁止采用“上填、中振、下挖”的施工方法，若遇到此种施工手段，应加大处罚力度，加以惩戒；再次，为了减轻打桩振动所带来的影响，可采取重锤低击、间隔跳打、停停打打及削坡减载的方式，禁止使用两台以上桩架打桩。在已有码头后方陆上打桩，应由码头近处开始，向远处扩散打，使孔隙水压力迭加最大值产生在离码头较远处。最后，若发生滑坡现象，在而应根据实际情况采取紧急措施，如：坡脚进行压载、暂停打桩或者削坡及卸去顶部荷载等方式，并相应做好地面排水工作，做好水下工程的抢救工作。

2.5加强后期使用管理

后期高桩码头管理则应按照设计要求进行使用，不得长期改变使用性能，或发现超载。一旦发现大面积超载则会加速岸坡的变形及位移。因此，应加强后期监测及管理。常用的几种位移监测方法有视准线法、前方交会法、极坐标法、GPS测量及支距法。其中GPS测量是当前应用广泛且提倡使用的方法。加上当前GPS系统不断完善，软件性能得到不断改进，GPS数据可对基准点及监测点进行采集。为了有效提高监测的可靠性及精确度，选用两个基准点，且所选取基准点的位置条件要好，能够满足GPS测量条件。通过利用GPS测量提高观测数据的准确性。此种观测方法可全天候作业，不易受到码头离岸距离的影响，能够提高观测精确度。当码头位移范围超过规定要求时，可相应采集措施加以制止，确保高桩码头稳定性。而视准线法原则上两个基点之间的距离大于码头的长度，且码头的变形不会影响到基点。在其中1个基点上安置经纬仪，照准另一个基点上设置的标志，构成方向线。方向线通常垂直于码头的最大位移方向。两基点原则上设在码头两侧，有时因受地形限制设于码头同侧，或将另一个基点设在码头轴线的垂线上。

结论

码头的结构、施工工艺、施工工期等因素的不同决定了码头位移程度的不同和监测方法的各异，一定要根据实际情况选择相应的监测方法，并从勘察、设计、施工和使用等方面采取有效的措施，保证施工过程中的码头安全。

参考文献

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