高樁碼頭設計與施工問題的探討

高樁碼頭設計與施工問題探討廣州華申2012年12月規范和相關的參考書高樁碼頭設計與施工規范港口工程樁基規范港口工程灌注樁設計與施工規程港口工程嵌巖樁設計與施工規程港口工程預應力混凝土大直徑管樁設計與施工規程港口工程荷載規范水運工程抗震設計規范水運工程混凝土結構設計規范，施工規范參考規范：國家和其他行業如公路、建筑、水利、電力、鐵路等發布的相關規范；參考書：港口工程結構設計算例海港工程設計手冊（中）港口水工建筑物樁基工程手冊高樁碼頭結構型式樁基、上部結構、接岸結構、岸坡、碼頭設備高樁碼頭——樁鋼筋混凝土樁（方樁、管樁——PHC，大直徑管樁）：耐久性好，造價低，但抗變性能較差，耐擊打性差。鋼管樁：受力好，較易施工，但耐久性較差。結構計算與施工結構計算施工應特別注意：1.樁與上部結構的連接；2.斜樁的斜度和扭角的準確性，特別是兩端斜樁；3.樁的入土深度；樁的承載力（豎向）Quk=Qsk+Qpk影響因素：1深度效應：均勻持力層中，極限端阻隨深度線性增大，但大于某一深度，極限端阻保持恒定值。持力層下有軟弱層時，樁端距軟弱層越近，端阻力會越低。2成樁效應：打入樁（擠土），砂土：樁側阻力增加；粘土：時間效應；3荷載工況特性對灌注樁（靜荷載試驗，極限）：砂土Qu1<Qu2，粘土Qu1>Qu24尺寸效應隨著樁尺寸的加大，樁端極限阻力變小。5荷載傳遞特性樁頂受力，樁發生一定的沉降而達到穩定，樁側、樁端阻力總和與樁項荷載平衡。樁基施工——施工條件與地基持力層施工條件：水域、水深、周邊構筑物、水流、波浪、風、能見度、地質條件樁基施工——前期計劃和準備基本要求1、選擇打樁船型號，樁錘型號和相應的施工工藝；2、合理安排沉樁順序；進行碰樁驗算；3、合理布置船拋錨帶纜位置；4、合理安排樁的裝運和堆存，使之與沉樁順序相適應；5、考慮各施工船舶的干擾和施工船舶的避風錨地；6、檢查待沉樁的質量；對周邊影響采取的措施1、采用對岸坡穩定和鄰近建筑構物、地下管線影響較小的施工方法和順序；2、削坡減載3、控制沉樁速率和間隔打、停停打打的方法；4、利用高潮位時施工；5、進行岸坡穩定監測；6、沉樁區與現澆混凝土區間隔至少30m以上；樁基施工——施工過程中的注意事項樁基施工——錘型1、能量滿足；2、總錘擊數不宜過多；3、錘擊應力小于樁材的強度；4、最終樁的貫入度不能太小；5、軟土地區樁錘不宜太大；6、要考慮噪音控制樁基施工——收錘標準1、貫入度：鋼管樁，一般5mm以下，PHC或預應力大直徑管樁5－10mm；2、標高：（1）樁尖位于堅硬、硬塑粘土、碎石土、中密以上砂土或風化巖等土層時，以貫入度控制為主，樁尖進入持力層深度或樁尖標高可作參考；（2）貫入度已達到，而樁尖標高未達到時，應繼續錘擊三陣，每陣10擊，平均貫入度不大于規定的數值；（3）樁尖位于其他軟土層時，以樁尖標高控制為主，貫入度可作參考；（4）標高已達到，貫入度相差較大，應繼續沉入，至貫入度不大于某一數值；（5）打樁時，如控制指標已符合要求，而其他的指標與要求相差較大時，應會同有關單位研究處理；（6）貫入度應通過試樁確定，或做打樁試驗后，與有關單位商定。樁基施工——鋼管樁的特點1、能承受較大的錘擊力；D100，D1202、具有較大的垂直承載力；Φ1000，極限承載圖可達1100t;3、具有較高的水平抗力；4、設計的選擇余地較大；5、樁的長度容易調節；6、接頭牢靠，適應長樁施工；7、容易與上部結構結合；8、沉樁過程中排土量少；9、運輸、裝卸及堆放方便。樁基施工——鋼管樁沉樁過程中的注意事項，輔助手段注意事項1、沉樁過程中，應注意是否有異常情況。如鋼樁下沉過快、發生傾斜、樁錘反跳過高、樁架不穩，若有，應立即停止；2、打入過程中，應避免長時期的停歇（如高應變動力檢測準備不足）；3、接樁時，樁端不宜停留在硬土層中；輔助手段鉆孔取土法錘擊沉樁射水沉樁樁尖設加強箍樁基施工——鋼管樁沉樁的問題的對策1、鋼管樁打壞頂部失穩原因：錘擊次過多、鋼管樁壁厚過薄、錘擊力偏心、樁錘落距太高；閉口鋼管樁斷面失穩：壁厚，障礙物；開口樁尖卷曲：壁厚薄或障礙物（如石塊、混凝土塊）；樁基施工——鋼管樁沉樁的問題的對策2、沉樁困難（1）穿越中間硬土層；一般中間硬土層在地表下20m左右，可以穿透，N>50的砂層，厚度大于5m，較困難，下為軟層，較易穿透；應事先在外層設加強箍；（2）貫入度小，難以達到標高首先考慮樁錘擊能力和樁的垂直度、斜度等是否滿足要求；其次，采用輔助方法。樁基施工——PHC或大直徑管樁特點和適用性特點：單樁承載力高；設計選用范圍廣；單位承載力造價較低；運輸吊裝方便；成樁長度受限較小；樁身耐打，穿透力強；成樁質量可靠；不宜應用的地質條件：孤石和障礙物較多的地層；有堅硬夾層時；從松軟突變到特別堅硬的地層；樁基施工——PHC和大直徑管樁的特點PHC大直徑管樁生產工藝離心、振動，一次成型離心、振動、輥壓，分節預制，拼接成型預應力先張法后張法預應力鋼筋高強螺旋槽鋼棒高強低松馳的鋼鉸線樁身配套鋼板箍、鋼樁靴、排氣孔鋼板箍、鋼樁靴、頂端纖維混凝土管節、排氣孔混凝土強度C80C50錘擊性能好好抗彎性能好好樁基施工——PHC或大直徑管樁沉樁施工問題的對策沉樁深度達不到要求；樁頂位移或傾斜；樁身破壞：偏心打樁——施工工藝；錘擊應力超高——貫入度極小、遇堅硬夾層或硬層之間的軟弱夾層；樁身材料質量，樁身缺陷；判定斷裂后：可考慮樁內部澆鋼筋混凝土，或補樁的措施；樁基施工——樁基檢測高應變動力檢測——高應變檢測實際上是用重錘錘擊樁頂，使樁產生一個位移，同時測出樁身中錘擊應力隨時間的變化及樁身質點振動速度隨時間的變化，在經過數值擬合計算，確定單樁承受力。Case法（擬合法確定阻尼系數）；

CAPWAPC方法；應注意：1.承載力結果的可靠性——分析方法、操作人員設備的水平、檢測過程；2.初打與復打的關系；3.與靜載試樁結果的比較；樁基施工——樁基檢測低應變動力檢測——樁頂施加一個動態力（動荷載），動態力可以是瞬態沖擊力或穩態激振力。樁-土系統在動態力的作用下產生動態響應，采用不同功能的傳感器在傳感器的樁頂測動態響應信號（如位移、速度、加速度信號），通過對信號的時域分析或傳遞函數分析，判斷樁身結構完整性。——反射波法高樁碼頭岸坡穩定岸坡形式：自然

開挖防護形成

推填形成

失穩現象：局部坍塌

沉降和位移

整體滑動

原因：1.水位變化導致的滑動土體重量變化、內外水位差引起的水壓差；2.坡頂加載（堆料等）3.坡底卸載（如超挖或沖刷）

4.打樁震動導致的土體強度降低

岸坡穩定計算的一些問題1.工程勘察的巖土試驗的誤差；2.計算指標的選取；3.計算方法；瑞典法——圓弧滑裂面，不適用于平緩邊坡和高孔隙水壓的情況；畢肖普法——圓弧滑裂面，有數值分析問題陸軍工程師團法——任意滑裂面，折角較大，應導致偏差Spencer法——通用條分法