灌注樁鋼護筒在高樁碼頭施工平臺中的應用

楊清平，邱和生

（廣州南華工程管理有限公司，廣東 廣州 510230）

灌注樁鋼護筒在高樁碼頭施工平臺中的應用

楊清平，邱和生

（廣州南華工程管理有限公司，廣東 廣州 510230）

在高樁碼頭水上沖孔灌注樁施工過程中，利用灌注樁鋼護筒進行水上施工平臺搭設(shè)，是確保施工質(zhì)量、工期和安全的關(guān)鍵。文章對直線段和接岸段施工平臺進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并進行波浪作用下穩(wěn)定性驗算，沉降位移量均滿足設(shè)計及規(guī)范要求，水上施工平臺穩(wěn)定安全，并在施工檢測成果中得到驗證。

高樁碼頭；水上施工平臺；鋼護筒

1 工程概述

該工程為新建海監(jiān)高樁碼頭，總長 264.963m，堤身段寬 12m，頂標高 9.0m，東側(cè)擋浪墻頂標高 9.50m。碼頭內(nèi)側(cè)設(shè)置 2 個碼頭泊位，其中 1個 3 000 噸級海監(jiān)船靠泊泊位，1 個 1 500 噸級海監(jiān)船靠泊泊位。碼頭內(nèi)側(cè)停泊水域底標高-5.60m。碼頭外側(cè)預留 3 000 噸級和 1 500 噸級海監(jiān)船靠泊泊位各 1 個，水工結(jié)構(gòu)均按 3 000 噸級海監(jiān)船設(shè)計，碼頭直線段（長 240m）采用帶擋浪板的透空式高樁梁板式結(jié)構(gòu)，排架間距4m，共4個分段，基樁采用 φ1 300mm 灌注樁，每榀排架設(shè)置 3 根樁，均為直樁。碼頭接岸段（長 24.963m）結(jié)構(gòu)形式同直線段，1 號~6 號排架基樁采用 φ1 300mm灌注樁，每榀排架設(shè)置3根樁，均為直樁。

根據(jù)水工主體設(shè)計施工圖紙在灌注樁位置均設(shè)有 φ1 300mm 鋼護筒（壁厚 12mm），鋼護筒采用 D62 柴油錘（三檔）錘擊施打，按最后 10 擊平均貫入度≤1 cm 控制[1]。

2 水上施工平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 直線段施工平臺

水上施工平臺用于水上沖孔灌注樁施工，施工內(nèi)容包括成孔樁機沖孔，鋼筋籠安放，灌注樁樁身混凝土澆筑等。設(shè)計施工平臺寬度 16.0m，西側(cè) 5.1m 作為人行通道及車輛運輸通道（其中西側(cè) 1.5m 作為人行道，東側(cè) 3.6m 作為汽車行走通道），東側(cè) 10.9m 作為成孔樁機操作平臺。在平臺內(nèi)外兩側(cè)每間隔 60m 外挑設(shè)置 2m ×3m 平臺作為二級配電箱放置及操作平臺，外挑平臺共10個。水上施工平臺總長 265m，平臺搭設(shè)總面積4 268m2。

結(jié)合本工程水工主體設(shè)計施工圖紙，水上施工平臺基礎(chǔ)利用3根灌注樁鋼護筒做支撐，并在港池內(nèi)側(cè)每 2 個灌注樁排架內(nèi)側(cè)插打一排 φ630 × 8mm鋼管樁做施工通道的支撐。

平臺結(jié)構(gòu)從上至下依次為 ［20a 槽鋼，I36b工字鋼縱梁，I36b 工字鋼橫梁，樁頂縱梁為雙排單層貝雷桁架，樁基為灌注樁鋼護筒及 φ630 × 8mm鋼管樁。

面板：面板采用 ［20 a槽鋼焊接，槽鋼擱置并焊接在縱梁上，槽鋼中心間距 250mm，槽鋼之間間距50mm。

縱梁：縱梁采用 I36b 工字鋼焊接，縱梁擱置并焊接在橫梁上。西側(cè)人行道及行車道縱梁間距 500 mm，東側(cè)成孔樁機操作平臺縱梁間距1 000 mm。

橫梁：橫梁采用 I36b 工字鋼焊接，橫梁一端擱置并焊接在灌注樁鋼護筒頂部的牛腿上，另一端擱置并焊接在鋼管樁頂縱梁上。每根灌注樁鋼護筒南北兩側(cè)各焊一根橫梁。

樁頂縱梁：樁頂縱梁由雙排單層貝雷桁架構(gòu)成，擱置并固定在兩端 φ630 × 8mm 鋼管樁頂部鋼板上，縱梁跨度 8.0m。

鋼管樁：每 2 個灌注樁排架西側(cè) 4.0m 處插打 1 根 φ630 × 8 mm 鋼管樁，鋼管樁中心間距8.0m，鋼管樁頂部焊接厚度 10 mm 鋼板做擱置平臺。

為加強樁頂縱梁（貝雷梁）及橫梁穩(wěn)定性，在鋼管樁與橫梁內(nèi)外側(cè)各設(shè)置斜撐2道。斜撐采用槽鋼 20 a，一端焊接在鋼管樁上，另一端焊接在橫梁底部。平臺四周焊接防護欄桿，欄桿高度 1.2m。

2.2 接岸段施工平臺

接岸段施工平臺采用貝雷桁架做主梁，總長12m，采用 4節(jié)貝雷桁架拼接形成。貝雷縱梁一端擱置在護岸上，另一端擱置在第3排架的橫梁上。上部為工字鋼橫梁、無扣縱梁和方木面層。平臺結(jié)構(gòu)形式同直線段。

3 水上施工平臺穩(wěn)定性驗算

水上施工平臺穩(wěn)定性驗算主要是計算平臺的樁基在水平力荷載情況下，平臺能否保持穩(wěn)定。水平荷載主要包括風、波浪荷載。

由于施工平臺頂面高程較低，頂高程為+7.3 m，且平臺為透空式鋼結(jié)構(gòu)，風荷載對施工平臺的作用可忽略不計。因此本工程水上施工平臺主要驗算在波浪作用下的穩(wěn)定性。

施工平臺使用期為6個月，為確保結(jié)構(gòu)安全，驗算在 10 a一遇的波浪情況下平臺的穩(wěn)定性。

施工平臺在波浪作用下產(chǎn)生的水平力和力矩主要靠樁基在土層中的靜止土壓力來平衡。因此，施工平臺的穩(wěn)定性驗算可歸納為樁基在假想嵌固點以上土層的靜止土壓力能否抵抗 10 a一遇波浪作用下的水平力和力矩。計算簡圖如圖1所示。

圖1 穩(wěn)定性驗算簡圖Fig.1 Sketch ofstability checking calculation

3.1 波浪力計算

作用在樁上任一點任一時刻的波浪力的計算按照下式計算[2]：

P= αPD+ γPPI

經(jīng)計算，η =1.38m。

波浪水流力參數(shù)見表 1，波浪對樁基各點作用力如表2。

水平波浪力合力 FX=38.98 kN；水平波浪力對泥面處合力矩 M=195.53 kN·m。

波浪力為對樁底的作用力可簡化為集中力。

表1 波浪水流力參數(shù)表Table1 Parametersof thewaves flow force

表2 波浪對樁基各點作用力表Table 2 Acting force of thewaveson pile foundation atevery point

3.2 假想嵌固點及樁內(nèi)力和變形計算

根據(jù) JTS 167-4—2012《港口工程樁基規(guī)范 》采用假想嵌固點法時鋼護筒內(nèi)力和變形的計算[3]。

經(jīng)查，φ1 300mm 鋼護筒（壁厚 12mm）彈性模量 Ep、慣性矩 Ip、花崗巖殘積黏性土 m 值、樁的換算寬度 b0的取值分別為：

由波浪力計算結(jié)果得，M0=195.53 kN，H0= 38.98 kN，故

查表 C.3.2，m 法計算用無量綱系數(shù)表得，h=

即樁基在泥面以下 4.66 m 處為假想嵌固點，距泥面 1.52 m 處的彎矩最大，最大值為231.42 kN·m。

3.3 土壓力計算

根據(jù)土力學公式，假想嵌固點以上靜止土壓力計算公式如下：

式中：γ為土層浮重度，取花崗巖殘積黏性土為γ =（19-10.25） =8.75 kN/m3；H 為土層厚度，H= t=4.66m；φ 為土層內(nèi)摩擦角，φ =18.3°；

將土壓力轉(zhuǎn)化為集中力：P=52.97 × 1.3=68.87 kN

土壓力作用點距離假想嵌固點高度為：

3.4 穩(wěn)定性驗算

穩(wěn)定性驗算簡圖如圖2。

圖2 穩(wěn)定性驗算簡圖Fig.2 Sketch ofstability checking calculation

波浪力作用于泥面處的力矩：

M波浪=P × L=38.98 × 5.0=195.53 kN·m

假想嵌固點以上土壓力作用于泥面處的力矩：M土=P × Z=68.87 ×（4.66-1.55）=214.19 kN·m

M波浪M土

M樁＞M土

樁基在假想嵌固點以上土層的土壓力能夠抵抗 10 a一遇波浪力產(chǎn)生的作用力，樁基內(nèi)力彎矩也能抵抗假想嵌固點以上土層的土壓力，因此，樁基在波浪作用下穩(wěn)定性滿足要求，樁基穩(wěn)固可靠[4]。

4 水上施工平臺施工組織

根據(jù)水上施工平臺施工組織設(shè)計方案，本工程 φ1 300 灌注樁鋼護筒及 φ630 鋼管樁于 2012 年12 月 11 日開始施打，至 2013 年 1 月 22 日全部施打完成，灌注樁鋼護筒采用 D62 柴油錘（三檔）錘擊施打，按最后 10 擊平均貫入度≤1 cm 控制，施工過程中嚴格控制樁位偏差和最后 10擊平均貫入度，施打后實際鋼護筒底標高為-9.54~-15.53m，樁頂位置處樁位偏差最大值為 117mm （4-Ⅰ），最小值為 0mm （23-Ⅱ），允許偏差值均滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

水上施工平臺牛腿焊接及縱橫梁、面板等平臺上部結(jié)構(gòu)項目自接岸向海側(cè)搭設(shè)，于 2013 年 1月 3 日開始，2013 年 3 月 30 日全部完成，牛腿焊接及平臺搭設(shè)施工質(zhì)量嚴格按水上平臺專項施工方案實施。

灌注樁成孔、鋼筋籠安放，混凝土澆筑等工序施工共12臺沖孔樁機在水上施工平臺上進行沖孔施工，于 2013 年 3 月 1 日開始，至 2013 年 9月8日全部完成，施工期間灌注樁施工過程正常，施工平臺結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全可靠。

自水上施工平臺搭設(shè)至拆除期間對水上施工平臺進行了持續(xù)的沉降位移觀測，經(jīng)觀測累計沉降量最大值 8mm，最小值3mm，平均日最大沉降量為 0.047mm/d；累計位移量最大值 9mm，最小值 4mm，平均日最大位移量為 0.053mm/d。沉降位移量均滿足設(shè)計及規(guī)范要求，水上施工平臺穩(wěn)定安全。

5 結(jié)語

1） 本工程通過利用灌注樁鋼護筒進行水上施工平臺搭設(shè)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全可靠。

2） 完成的 198 根鋼護筒及沖孔灌注樁施工質(zhì)量均滿足設(shè)計及規(guī)范要求[5]，經(jīng)對 198 根灌注樁進行超聲波檢測結(jié)果為Ⅰ類樁 194 根，Ⅱ類樁 4 根。對6根樁進行抽芯檢測，結(jié)果為Ⅰ類樁5根，Ⅱ類樁1根，其施工質(zhì)量滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

3） 利用灌注樁鋼護筒進行水上施工平臺搭設(shè)，大大縮短了水上灌注樁施工工期，節(jié)約了工程施工成本。

[1] 中國海監(jiān)廈門市支隊歐厝維權(quán)執(zhí)法基地維修改造工程水工結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計[R].中交第三航務工程勘察設(shè)計院有限公司，2013. Construction drawing design of hydraulic structure of the renovation project of Oucuo right protection&law enforcement base by Xiamen DetachmentofChinaMarine Surveillance[R].CCCCThird HarborConsultantsCo.，Ltd.，2013.

[2]JTS 145-2—2013，海港水文規(guī)范[S]. JTS 145-2—2013，Codeofhydrology forseaharbour[S].

[3]JTS167-4—2012，港口工程樁基規(guī)范[S]. JTS 167-4—2012，Code for pile foundation of harbor engineering [S].

[4]JTS167-1—2010，高樁碼頭設(shè)計與施工規(guī)范[S]. JTS167-1—2010，Design and construction code for open type wharfon piles[S].

[5]JTS 257—2008，水運工程質(zhì)量 檢驗標準[S]. JTS 257—2008，Standard forquality inspection of portand waterway engineering survey[S].

App lication of steel casing of cast-in-p lace pile on high-pile wharf construction p latform

YANGQing-ping，QIUHe-sheng
（Guangzhou Nanhua ProjectManagementCo.，Ltd.，Guangzhou，Guangdong 510230，China）

During the water cast-in-place piles ofhigh-pile wharf construction，using steel casings of cast-in-place piles to built the construction platform overwater，which is the key to ensure the quality，schedule and safety of the construction.This papermakes the structural design of the straight line segment and nearshore segment construction platforms，and carrieson the stability checking calculation under thewaveaction.Both the settlementand displacementmeet the design specification requirements，the overwater construction platform is stable and safe，which hasbeen validated in the construction detection achievements.

high-pile wharf；overwater construction platform；steel casing

U655.544

A

2095-7874（2014）06-0034-03

10.7640/zggw js201406010

2014-03-28

楊清平 （1971 — ），男，四川巴中人，工程師，主要從事港口監(jiān)理工作。E-mail：908892098@qq.com