高桩码头桩基修复技术

高桩码头桩基修复技术

李琦1, 孙云博2

1辽港控股(营口)有限公司实业发展分公司 辽宁省营口市  115007   

2营口港工程监理咨询有限公司  辽宁省营口市  115007  

摘要：随着码头货运量的增长和靠泊等级要求的提升，旧码头的升级改造势在必行，高桩码头是目前最常用的码头形式之一，因而成为了加固改造的重点对象。高桩码头的构成要素包含上部结构（以桩台或承台为主）、桩基、接岸结构、岸闸、码头设备等构成。通常情况下，高桩码头主要以上部结构构成码头面，并与桩基连接，形成一个整体，用于承受码头面在垂直以及水平方向承受的荷载应力，这些荷载经由码头面，最终传到桩基处。因此，桩基既要用于支承上部结构，又要用于将系统整体承受的载荷传到地基深处，并在这个过程中保护岸坡的整体稳定性。

关键词：高桩码头；桩基；修复技术

引言

随着港口经商贸易快速发展，需大规模构造港口码头。在建设沿海码头时，需考虑其条件较差、建设规模大、深水建造、地质情况多样等特征，再进行实际施工。综合以上特征，设计与建设高桩梁板式结构码头居多，为保证高桩梁板式码头桩基满足承载力需进入良好持力层,桩基设计普遍采用灌注桩、钢管桩、组合大管桩等结构。

1施工工艺流程及质量评定标准

沉桩整体的施工流程如下：制桩→运桩→桩船定位→桩船移位吊桩→移船立桩→测量定位→立桩稳桩→锤击沉桩→水上夹桩（检桩）。根据标高控制沉桩施工,并进行贯入度检查；桩顶标高需符合预设高度,且最后阶段10次冲击的平均贯入度需＜20mm；待观测到最后10次打桩的平均贯入度＜3mm/次,桩顶标高未超过3m时,连续敲打桩身100mm或30～50次,如贯入度没有增加,则可以终止沉桩作业；当标准高度满足预设高度3m,但其贯入度不能满足所需的预设要求时,应立即通知设计师。在开展沉桩作业时,要注意严格掌控打桩速度,以避免水下岸坡稳定性出现异常,同时要注意对其进行监测。当沉桩发生异常现象时,需由设计员、业主、监管单位和施工部门四方共同商讨解决。沉桩后,按现行规范要求,通过高、低应变动力检测桩基承载力及完整性,作为桩基质量评定依据。

2高桩码头桩基修复技术

2.1钢管高斜桩定位施工技术

1）进行打桩作业之前，首先，应在斜桩排架所在直线的延长线上放置两个花杆，编号分别为1和2。两个花杆之间的连线与斜桩排架所在直线延长线的部分区段重合。在此基础上，需将两个花杆的连线设置成参照线，目的在于对斜桩排架在整体上进行线性控制。其次，完成打桩船的定位之后，需借助设置在打桩船上的桩架测倾仪，按照上文提到的4.5∶1的斜度比，完成对桩架斜度的调整。再次，应使用人工量角器多次对桩的倾斜度进行测量，务必保证当前斜度达到预期标准。此外，可以使用船上配备的罗盘仪器对斜桩扭角进行定位。考虑到在整个定位期间，船体的相对位置始终保持固定状态，故针对船尾固定点的角度进行测量及调整时，同样可以使用全站仪。2）针对码头斜桩的倾斜度、扭角等完成调整之后，需使用全站仪设备对斜桩的中心点进行精确定位。具体的方法与上文所述的前方交会控制法基本一致，但具体使用的参数需引入设计高程。当斜度、扭角、平面位置都达到相关要求时，方可进行试压桩作业，测量结果符合要求后，可全面开展沉桩施工作业。

2.2水平主导地震作用下高桩码头抗震设计

Pushover非线性静力分析方法作为一种校核结构抗震能力的分析方法，可以计算结构在罕遇地震作用下的弹塑性变形，是实现基于性能（位移）的抗震设计方法的关键工具。Pushover分析法在考虑结构自重的同时对结构施加某种分布形式的单调递增水平力，得到结构承载力、弹塑性变形以及各部位进入弹塑性工作状态的顺序等，并可以基于反应谱确定结构最大的位移响应。1）Pushover分析法基于反应谱理论和结构自身的非线性变形特性构建出较为完整的抗震设计理论体系，可以较为全面的获得结构弹塑性变形曲线和桩基承载力，为校核设计结构的抗震稳定性提供了重要的理论依据。2）Pushover分析法与非线性时间历程法相比，计算结果整体上保持相一致，但由于无法考虑结构的动态扭转效应以及阻尼的预估较为粗略，导致结构整体的分析结果略微偏小。基于pushover分析，针对特定工程案例开展设计计算，并运用国内水运工程项目设计中，有利于在关注结构安全的同时定量评估地震引起的结构损伤，可以指导结构的震后工程修复与加固。

2.3沉桩和钻孔过程中注意点

根据目前现有的施工案列，预制芯柱嵌岩桩沉桩过程中多有发生桩端变形、卷边问题，现场处理难度大、时间长、成本高，因此沉桩终锤控制要预防桩端变形和卷边发生。对于岩面上部覆盖层比较薄或者以软弱土体为主的嵌岩桩，桩基承载力主要由芯柱嵌岩部分承担，预制桩部分的作用主要是施工期间作为钻孔导向、灌注桩护筒、施工平台支撑桩和使用期间传递码头上部荷载，因此对打入桩桩基承载力要求不高，应降低沉桩贯入度控制标准，宜通过试桩、试打确定沉桩贯入度标准。

2.4灌注桩水上作业平台施工工艺优化

常见的码头结构形式有高桩码头、重力式码头和板桩式码头等，近年来由于国家对安全环保文明施工要求的提高，码头结构设计时更倾向于对海域污染和破坏较小的高桩码头。目前众多高桩码头工程接岸区域多采用灌注桩作为桩基础，且通常搭设钢制作业平台作为灌注桩施工平台，采用履带吊配合振动锤震动下沉螺旋管作为平台支撑柱。但在防波堤上建造钢平台时，因土质强度大而无法打入螺旋管形成作业平台，而且影响灌注桩施工进度质量及安全。现场灌注桩水上作业施工平台采用传统螺旋管式钢平台施工，先进行底部螺旋管打入施工，后进行主梁、次梁施工，最后进行面板施工。主要施工工艺为:测量放线→打入螺旋管→安放主梁→安放次梁→安放钢板→围设护栏→正循环成孔。

2.5钢管高斜庄嵌岩成孔施工改进技术

改良后的冲击式钻机成孔斜桩嵌岩施工技术原理为：首先，需要充分考虑圆筒锤的重量分布是否维持均匀状态。在以圆筒作为导向的前提下，锤的刚度和冲击精确程度二者之间可保持平衡。由此产生的积极影响是，针对垂直方向力度和精度的控制要求，会在一定程度上降低。按照物理学原理，在重量相同的情况下，筒锤作用于物体之上产生的冲击力相较于锥形锤偏低。但圆筒本身具有很强的配重作用，故在实际作业期间会增大冲锤的作用力。为了避免桩锤发生位置偏移及锤被卡死的现象，必须增加圆筒的长度，使导向作用更加明显。

结语

桩基是高桩码头工程的关键组成部分之一。优化桩基设计和施工技术，加强桩基修复处理是码头稳定运行的重要保障。高桩码头大多处于海洋环境中，海水、季风、热带气旋等势必对其使用性能造成负面影响；因此，有必要加强桩基修复处理，确保桩基稳定性。此外，还应当加强混凝土和表面防腐涂层等施工材料性能研究，通过提高桩基的耐久性避免氯离子对桩基产生负面影响。随着科学技术的发展，工程技术人员可以通过利用新技术、新材料、新工艺、新设备来延长高桩码头使用寿命，从而推动我国航运业健康、稳定、持续发展。

参考文献

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[2]师玉龙.PHC管桩在高桩码头厚密实砂基础中的沉桩施工技术[J].工程建设与设计，2021(05):113-115.

[3]宋波,王道永,谢明雷,等.可调节式挡水板在深水高桩码头中的减震效果[J].建筑结构学报,2021,42(S1):505-513.

[4]张瑞欢.高桩码头钢管桩桩位的测量技术[J].工程建设与设计,2021(3):31-33.