高桩码头墩台结构施工技术分析

高桩码头墩台结构施工技术分析

秦发成

中国电建集团山东电力建设有限公司  山东济南   250014

摘要：高桩墩式码头作为一种特殊的结构形式，其主体部分由桩基和上层构件组成，在建造过程中无需大量构件，因而施工成本较低。针对此类码头桩基式墩台结构的建设，应通过对模板、钢筋和混凝土等环节加强技术与质量的管控，以确保整体工程的施工质量达标。文章从高桩式码头墩台施工技术入手，目的是运用先进技术手段，进一步提升码头工程的建设品质。

关键词：高桩码头；墩台结构；施工技术

引言：高桩码头的码头结构形式较为特殊，其结构相较传统码头来说更显得轻巧与简洁，仅需以桩基和上层建筑来搭建的开放式结构即可完成。这类码头在设计上虽简约，却拥有许多明显的优势，诸如构造简化、所需建造部件减少、建设成本降低，同时也能确保基本的建筑品质。然而，目前高桩码头墩体结构设计与建造过程中依然面临着诸多挑战，故而有必要对其施工技术进行深入研究与优化，以提升其安全性能，保障使用上的可靠性。

1. 高桩码头墩台结构施工技术简述

在高桩码头的墩台建造过程中，涵盖了变电所墩台、转运站墩台及底部支撑系统的拆除这三大核心环节。变电所墩台的搭建扮演着最基本的支撑角色，当运用木质方块和板材开展底模建设时，一般需求借助底模控制装置，而侧面模板则须要用上钢质模具，并采纳逐层注塑的施工手法【1】。在建设实践中，须要依照施工规程严密排列各个结构部分的安装次序，以确保高架码头墩台的结构牢固。在转运站墩台的建设阶段，必须用钢制箍圈、I型钢等元件构成基础支撑，利用木质材料达成底模建造的同时，还要严格控制技术指标，这是确保建筑质量的关键所在。在底模支撑系统拆除过程中，需通过张紧的起重机械将工字钢梁吊起。同时，人工切割掉所谓的“牛腿”，平稳降下起重设备，并须同步使主梁、副梁及底部支模安全落至平台处。而在利用浮式起重机施作，需人力配合下拆解基座支模的操作中，亦需逐一抽离副梁与主梁，并遵循既定的施工程序来确保高桩码头的承台结构品质得以维持。

2. 高桩码头墩台施工技术分析

2.1墩台分层设计

墩台尺寸较大，无法一步到位完成浇筑作业，若强行一次性完工，施工难度会大幅提升，同时会带来多种无法预测的风险。例如，单次浇注混凝土过量可能导致激烈的水化热反应，形成裂纹，并对结构的稳定性造成损害。因此，建议选择逐层逐块、按顺序进行浇筑的方式施工【2】。实施细则取决于实际情况：对于面积相对较小的墩台，将其划分为几个层次进行建造即可，不必采取分区施工；然而对于面积较大的墩台，则需要在划分层次的同时，进一步将其分割成不同区块，进行逐块的浇筑作业。尽管这两种做法有所差异，其核心原则是相通的，即将庞大的结构“拆分为各个小部分”，以有序和规范的流程进行施工，确保施工的各个环节均可以被妥善控制。

在分层施工过程中，每当顶层混凝土进行浇筑，都会形成向下传递的荷载（此荷载以均匀分布的方式进行计算），这会在下方的层面上引发张力和压力。对比这两种应力的的大小，可以看出混凝土的抗压能力显然大于其抗张能力。位于桥墩台底部的底部钢筋主要承受张力，所以将顶层混凝土面上的张力控制在不超过其承受强度的范围内是逐层施工的主要制约要素。如果假设最初的施工层采用不间断的进行方式，那么在这个阶段，相关部位尚未形成任何预应力。随着混凝土抗压强度的增强，一旦超过一定阈值，它会被视作具有较高抗弯弹性模量（EI）的弹性材料，其值显著高于底部支承的EI。该位置位于桩顶部分，拥有较大的截面刚性，抵抗形变能力强。在此物理特性的作用下，上层建设过程中产生的荷载会被传递至这一刚性构件，此刻桩顶被确立为上层荷载传递的核心支撑点。

2.2墩台底模板支撑系统

2.2.1支座设计施工

支座构件主要由钢制环抱和钢制斜撑构成，它们适用的情况并不相同。对PHC（预应力高强混凝土）桩来说，钢制环抱的使用更为广泛；而在钢管桩的搭建过程中，无论是钢制斜撑还是钢制环抱都是切实可行的选择。

支座所经受的压力大多是由上方的主体横梁传送过来的。因而，在估算支座的受力时，首先是要清晰每个支座位置主梁的剪切力情况，汇总这些剪切力的绝对值即可得知支座面临的压力大小。对于跨度不同的连续梁结构，当相邻两个跨度增大，相应的支座承受的压力也会跟着增加。主梁施加于支座的负载主要涵盖：建筑工人与施工设备造成的重量，模板以及横梁和次梁的固有重量等因素。

钢制扣环是由两个半环钢板通过弯曲工艺合二为一制成的；利用强度高的紧固螺栓将这两个半环连接为一个整体；并且在其两侧各焊接一个用于支承上层横梁的钢质支角。这种钢制扣环的构造之优势在于拆装简便迅速，且在施工时不会留下任何痕迹，经过妥善的修复工作还可循环再用。在其设计与施工时，我们需特别关注的要点包括：扣环和桩体间的摩擦系数、支座产生的反力以及它们与桩表面之间的间隔问题。技术文档往往提供了前一类信息；而对于后一类信息，则需要更深入的分辨和证明，需挑选恰当的参量以及确保其设计逻辑的合理性。为了提高橡胶垫与桩身之间的摩擦力，通常会在钢制抱箍的内侧贴上橡胶垫，并在橡胶垫确定和安装前通过实验来测试摩擦系数。具体实验步骤是：取出两组钢制抱箍，并将其装至桩体上（要控制好装置的高度以便操作），其中一个抱箍正向放置（钢质的支撑面板朝上），另一个则反向放置；在搭建抱箍过程中，运用高强度的螺栓连接部件，在这些结构上施加预定的拉力，以此来加固抱箍，确保其能牢固地固定住桩体。随后，在下部的牛腿抱箍处安装液压顶升器（其产生的顶力需超越支撑点的反作用力）；利用顶杆来固定上部抱箍；做好以上提前工作之后，操控两台千斤顶，令它们缓缓向上推举。

施工和设计钢制环箍时，须着重关注以下因素：环箍与桩相互作用产生的摩擦力系数、支撑的反作用力及其与桩体表面的间隔距离。通常，前一参数可以从专业资料里获取，而后一参数则需要通过深入的分析和验证来确定，并保证所选参数的设计逻辑合理。为了提升环箍和桩之间的摩擦力系数，常常在钢环箍的内部贴上橡胶垫，选用和安置橡胶垫之前，通过实验来确认摩擦系数。具体实验方法是：取两组钢制环箍并将其安装于桩身上（确保安装的高度合适以便于操作），让一组环箍正向安装（即钢牛腿板朝上），而另一组则反向安装。在安装钢制固定环节中引入了高强度的螺栓联接机构，对应部位施以预定的压力，以达到紧实固定环的目标，保障其紧密围绕桩体；然后在固定环较低位置的突出支脚处，配置液压式起重工具（其产生的提升力需超出支撑点所承受的反作用力）；利用支撑棒将上面的固定环稳固地顶住；在上述准备措施完成之后，操作两套起重工具，以渐进的方式提升向上。

2.2.2主次梁设计施工

主梁牢固地固定了桩体，并按照斜向排列的桩基序列进行布局。主梁就位后，顶部均匀安装了辅助梁。通过拉紧螺栓，每一组桩基上的两个主梁被牢牢地扣合，在保持桩体位置稳定的同时防止了滑移或其他不正常现象的发生。主梁采用型材焊合而成，成为全长的，并在支撑点上构成连续性的梁体。从连续梁结构的特征出发进行分析，发现在跨度较大的支撑点，无论是垂直压力还是剪切力都相对较高，利用这些参数可以计算出此位置型材截面上某点的等效应力【3】。特别地，需要优先计算上下边缘与腹板接合部的等效应力，确保其能负荷重要的压力。

结语

高桩码头目前较为常见，而浇筑过程中的墩台部分则扮演着至关重要的角色，该区域的施工品质将会立刻体现在整个码头的功能性上。在本次的墩台是工作也中，采纳了分层施工方式，对钢筋工作、模板安装、混凝土灌注到后期的养护各环节进行了深入的特定分析，并针对性地提出了行之有效的操作方略，以确保现浇墩台的整体质量。本研究亦期盼能为未来相似项目的施工提供建议和参考。

参考文献

[1]袁忠华.高桩码头墩台结构施工技术分析[J].珠江水运,2023,(13):72-74.2023.13.007.

[2]张兵,张宇.高桩码头墩台结构施工技术研究[J].珠江水运,2021,(15):106-107.2021.15.044.

[3]赵奕翔.高桩码头墩台结构施工技术研究[J].工程技术研究,2020,5(17):54-55.2020.17.021.