邊超 于連娜

摘 要：在碼頭建設(shè)過(guò)程中，地連墻樁碼頭最為常見。地連墻樁碼頭結(jié)構(gòu)受力的有效控制直接影響到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。針對(duì)地連墻樁碼頭結(jié)構(gòu)作用展開分析，結(jié)合具體工程概況，碼頭設(shè)計(jì)采用了分離卸荷式地連墻板樁結(jié)構(gòu)，此處碼頭區(qū)域內(nèi)使用地連墻板樁結(jié)構(gòu)型式具有良好的適應(yīng)性，相對(duì)于重力式沉箱結(jié)構(gòu)、高樁梁板結(jié)構(gòu)，采用板樁結(jié)構(gòu)型式具有一定的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：分離卸荷式板樁結(jié)構(gòu);適應(yīng)性;優(yōu)越性

中圖分類號(hào)：U656.1? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）01-0093-03

依照中國(guó)鹽城港在濱海港區(qū)中所構(gòu)建的某10萬(wàn)t級(jí)的一個(gè)通用碼頭項(xiàng)目，需要對(duì)其施工和碼頭情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)。在鹽城港濱海港區(qū)這一新的港區(qū)，在建工程項(xiàng)目包括了1個(gè)l0萬(wàn)t級(jí)散貨碼頭，其主要使用的是重力式沉箱構(gòu)造，而待建的工程項(xiàng)目則是1個(gè)5000t級(jí)雜貨碼頭，采用的是高樁梁板結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目合并的碼頭區(qū)域，有三種不同結(jié)構(gòu)類型的板樁結(jié)構(gòu)，針對(duì)碼頭構(gòu)造所需的穩(wěn)定性與安全性進(jìn)行結(jié)構(gòu)類型的選擇，從而使其具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)良的效果。

1研究背景

1.1 工程概況

鹽城港濱海港區(qū)北區(qū)通用碼頭一期工程，建于濱海港現(xiàn)有防潮大堤以東、北防波擋沙堤南側(cè)的多用途作業(yè)區(qū)內(nèi)，是為滿足濱海港總體規(guī)劃要求，進(jìn)一步發(fā)揮濱海港區(qū)臨港工業(yè)功能而建設(shè)的10萬(wàn)噸級(jí)通用泊位。本工程使用的碼頭布置形式是順岸布置，其達(dá)到的年卸船量有330萬(wàn)噸。其中，碼頭的總長(zhǎng)達(dá)到310m，并且在碼頭前沿部分大致處于21m的區(qū)間內(nèi)設(shè)置的碼頭面標(biāo)高達(dá)到5.0m，而依照碼頭前沿線21m界限內(nèi)設(shè)計(jì)的后方陸域區(qū)域，在標(biāo)高上從原本的5.0m慢慢轉(zhuǎn)變成5.5m，碼頭前沿地底標(biāo)的高度設(shè)置為-15.5m，碼頭西側(cè)一個(gè)直立段堵頭長(zhǎng)度為75m。由于需要對(duì)碼頭所具有的停泊水域進(jìn)行挖掘，同時(shí)在其下期泊位做好建造工作，在碼頭東側(cè)位置進(jìn)行120m左右的過(guò)渡期建設(shè)。

碼頭前沿線以及前軌道梁存在4.0m的距離，通過(guò)在碎石基床中進(jìn)行鉸接梁構(gòu)造現(xiàn)澆的方式，在前軌道梁當(dāng)中采用倒T狀，具備1.60m梁高，1.60m的底寬，前軌道梁荷載通過(guò)下部為碎石基礎(chǔ)傳到卸荷承臺(tái)上;后軌道梁基礎(chǔ)采用直徑1.2m的灌注樁，在樁頂部分設(shè)置樁帽，規(guī)格為1.6m×1.6m，縱向灌注樁大多采用4.5m的間距，且樁底標(biāo)高為-33.5m。圖1、圖2為工程全貌圖。

2工程特點(diǎn)

（1）設(shè)計(jì)水深大：碼頭前沿最大水深為19.76m（碼頭極端高水位為4.26m）。

（2）潮差較大：潮位差平均值為1.76m（基準(zhǔn)采用實(shí)際當(dāng)中理論潮面最低值，下同），低潮位的平均值0.90m，高潮位平均值為2.66m。

（3）波浪條件適中：設(shè)計(jì)高水位時(shí)碼頭前沿 50 年一遇H1%=3.1m，同時(shí)具備8.1S的波浪周期。

（4）地質(zhì)條件較好：表層中粉砂居多，一些粉砂土層存在夾層粉質(zhì)淤泥質(zhì)粘土的情況，最大夾層厚度為1.4m，層底高程為0.22～-2.64m;其次是粉土、粘土等 ，具備穩(wěn)定的土層以及優(yōu)良的指標(biāo)。

（5）土地的寬度要求：圍墻到北部堤斜齒輪軸距離是150米，它被設(shè)置為對(duì)接編組站區(qū)域。

（6）碼頭面設(shè)計(jì)使用荷載較大：在碼頭前沿線周邊21m區(qū)間內(nèi)荷載的平均值是20kPa，而超過(guò)21m區(qū)域的則為80kPa的外均載。

平面布置如圖3所示：

3結(jié)構(gòu)選型研究探討

3.1重力式沉箱結(jié)構(gòu)

碼頭建造過(guò)程中的難度主要是因?yàn)殛P(guān)鍵持力層為粉砂層，因而選擇重力式碼頭構(gòu)造具備一定的實(shí)際價(jià)值。此外，企業(yè)在拋石施工方面選擇的是基本沉箱構(gòu)造形式，在墻后部進(jìn)行10kg至100kg的塊石拋填，因而具備較好的耐久性和整體性等特性。加之所在地石料相對(duì)較少，采石費(fèi)用較高，而在沉箱施工的過(guò)程中必須運(yùn)用到船舶機(jī)械裝置和沉箱專業(yè)大型預(yù)制場(chǎng)，以及淤泥面高的天然環(huán)境，所以修筑碼頭的準(zhǔn)備階段需建設(shè)一定的棄土場(chǎng)地和疏?？臻g。

3.2高樁梁板結(jié)構(gòu)

按照項(xiàng)目所處的地質(zhì)特性，選擇了較為普通的高樁項(xiàng)目，在進(jìn)行沉樁的過(guò)程中難度較大，必須通過(guò)鋼管樁，且在同一時(shí)間要確保使用施工場(chǎng)所的寬度。此構(gòu)造具備的優(yōu)勢(shì)包括管理施工經(jīng)驗(yàn)完善、工程建設(shè)水平以及整體性較高等，不過(guò)同樣也具有一定的不足，就是必須使用專業(yè)化的碼頭構(gòu)件和大型施工船機(jī)，且工程步驟繁瑣等。

3.3 地連墻板樁結(jié)構(gòu)

此構(gòu)造采用完全的陸地化作業(yè)模式，無(wú)需使用大型船機(jī)裝置，工程裝置管理較為簡(jiǎn)易，同時(shí)建設(shè)碼頭時(shí)能夠減少回填以及挖掘的工作量，充分發(fā)揮地形的實(shí)際效用來(lái)降低回填陸地的情況。

3.4 結(jié)構(gòu)確定

以上三種方案可滿足大水深碼頭的設(shè)計(jì)要求，經(jīng)概算比較分析，碼頭使用地連墻板樁結(jié)構(gòu)更加經(jīng)濟(jì)，采用每米分卸式連樁墻方案的成本為347500元，重力式沉箱方案和高樁梁板結(jié)構(gòu)方案每延米造價(jià)分別為40380000元、568000元。加之地連墻結(jié)構(gòu)施工不受天氣和風(fēng)浪影響，施工技術(shù)相對(duì)更加便捷且速度快，且可利用現(xiàn)有地形減少陸域回填，待碼頭工程施工人員完成再開挖港池。

4 結(jié)構(gòu)形式

一般來(lái)說(shuō)，碼頭施工過(guò)程中會(huì)通過(guò)胸墻、鋼拉桿、導(dǎo)梁、錨碇樁墻、灌注樁樁基、卸荷承臺(tái)以及前墻作為主體構(gòu)造，其中地下連續(xù)墻構(gòu)造部分則有錨碇樁墻以及前墻，如圖4所示：

（1）前墻：地連墻具備-0.2m的頂高程，-30.0m的底高程，1.05m厚。

（2）卸荷承臺(tái)：采用設(shè)置分離后墻以及前墻的形式，1.0m厚，-0.20m底高程，9.5m承臺(tái)寬。

（3）灌注樁樁基：承臺(tái)下當(dāng)中進(jìn)行灌注樁兩排的修建，采用1.3m的直徑，在后軌道梁當(dāng)中進(jìn)行灌注樁一排的修建，采用1.2m的直徑，灌注樁縱向間距4.5m。

（4）錨碇樁墻：0.0m頂高程的墻，-12.0m底高程的墻，1.0m厚的錨碇樁墻。

（5）導(dǎo)梁：錨碇樁墻頂進(jìn)行導(dǎo)梁的澆筑，其具備1.40m的梁寬，2.4m的頂高程。

（6）胸墻：地連墻頂進(jìn)行胸墻的現(xiàn)澆，其具備5.0m的頂高程。

（7）鋼拉桿：在胸墻當(dāng)中1.20m高程位置進(jìn)行鋼拉桿Φ65mm550級(jí)規(guī)格的安裝，在鋼拉桿當(dāng)中保持的距離標(biāo)準(zhǔn)是1.50m。

5結(jié)構(gòu)應(yīng)用

5.1施工工藝

碼頭工程施工技術(shù)工序主要為：碼頭及其外部進(jìn)行臨時(shí)圍埝的修筑→完成圍埝的情況下進(jìn)行土方回填→針對(duì)土方回填開展硬化處理達(dá)到密實(shí)的目的→對(duì)碼頭的發(fā)展前沿地通過(guò)混凝土進(jìn)行澆注，主要包括門機(jī)軌道灌注樁、卸荷承臺(tái)灌注樁、后錨碇墻以及連墻→采用回填的方式改善碼頭開挖產(chǎn)生的影響→施工地連墻的縫隙連接位置后方修筑旋噴樁→通過(guò)混凝土澆注卸荷承臺(tái)、后導(dǎo)梁以及頭胸墻→進(jìn)行防護(hù)罩以及鋼拉桿的安裝→在碼頭后側(cè)位置進(jìn)行填砂交換，同時(shí)采用密實(shí)振沖的方式實(shí)現(xiàn)→從附屬裝置以及內(nèi)部面層構(gòu)造的角度對(duì)碼頭和門機(jī)軌道梁進(jìn)行修建→安裝建設(shè)配套服務(wù)和工藝裝置→對(duì)臨時(shí)圍埝進(jìn)行拆除并開始挖掘港池→驗(yàn)收竣工質(zhì)量。

5.2技術(shù)問題與解決措施

在碼頭施工過(guò)程中主要遇到的兩個(gè)問題和相應(yīng)的措施：

（1）為進(jìn)一步降低拉桿受到的應(yīng)力影響，通過(guò)安裝防護(hù)拉桿裝置的方式，在桿的兩側(cè)砌磚墻，覆蓋混凝土板、地基土，可以有效地減少拉桿當(dāng)中承受的作用力，并提升拉桿的地面負(fù)載作用，避免了拉桿具備較重的填料，選擇通過(guò)向地基土桿的兩端部分進(jìn)行延伸。

（2）地連墻安裝的鋼墊板內(nèi)并未產(chǎn)生銹蝕的路徑，通過(guò)地連墻保護(hù)層板能夠起到類似于鋼墊板的作用，而鋼墊層能夠提升墻體的質(zhì)量以及保護(hù)層的厚度。

6結(jié)語(yǔ)

使用分離卸荷式地連墻板樁結(jié)構(gòu)，是結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀粭l件最經(jīng)濟(jì)合理的碼頭結(jié)構(gòu)型式。該結(jié)構(gòu)的使用，是地連墻板樁結(jié)構(gòu)在江蘇省大型深水港區(qū)的首例應(yīng)用，是對(duì)在類似該區(qū)域自然、地質(zhì)條件下的大型深水式碼頭使用板樁結(jié)構(gòu)型式的嘗試，對(duì)于推廣以及應(yīng)用地連墻板樁結(jié)構(gòu)型式的方面，具有非常重要的實(shí)際作用以及理論價(jià)值的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳福茂，譚慧明，王琰.分離卸荷式板樁碼頭承載特性與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，45（S1）：40-45.

[2]JTS 303.3.2003港口工程地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程 [S].2004.

[3]中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司.鹽城港濱海港區(qū)北區(qū)通用碼頭一期工程初步設(shè)計(jì)[R].2014.