鄧安兵 DENG An-bing;楊珠女 YANG Zhu-nv
(中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司廣州分公司,廣州 510330)
近年,游艇產(chǎn)業(yè)作為新興和朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)越來(lái)越得到關(guān)注及重視,游艇項(xiàng)目也逐漸由高端旅游消費(fèi)走向大眾消費(fèi),從而為許多城市發(fā)展新型服務(wù)性產(chǎn)業(yè)帶來(lái)一定契機(jī),其配套的游艇碼頭建設(shè)也將有助于我國(guó)游艇旅游業(yè)的快速發(fā)展。一般游艇碼頭為浮式結(jié)構(gòu),浮橋通過定位樁進(jìn)行錨定,錨定樁的合理選型影響到碼頭結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)適用性、美觀性等,因此在進(jìn)行樁基選取時(shí)要重點(diǎn)分析研究。本文以珠海某游艇碼頭為例,基于港內(nèi)自然條件、技術(shù)條件、景觀效果等原因,并在考慮節(jié)省投資的情況下,主要采用了變截面形式鋼管樁,針對(duì)部分區(qū)域復(fù)雜地質(zhì)條件下設(shè)計(jì)了組合樁,并進(jìn)行相應(yīng)的價(jià)格分析,以期為類似情況項(xiàng)目提供參考。
該工程位于廣東省珠海市,共建設(shè)游艇泊位120個(gè)。根據(jù)工程所在區(qū)域的自然條件,碼頭泊位采用梳形的布置形式,主浮橋?qū)挾热?~4m,支浮橋?qū)挾热?.5~2.0m。游艇碼頭采用鋼筋混凝土浮箱結(jié)構(gòu),浮橋通過鋼管樁、組合樁(上部鋼管樁+下部灌注嵌巖樁)進(jìn)行固定,碼頭區(qū)域共布置定位樁207根。
本工程設(shè)計(jì)水位按當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵嫫鹚悖O(shè)計(jì)高水位為2.6m,設(shè)計(jì)低水位為0.2m,極端高水位為3.7m,極端低水位為-0.5m。
據(jù)地勘報(bào)告揭示,本工程港內(nèi)地質(zhì)自上而下為含淤泥中砂、淤泥、粗砂、粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖。在場(chǎng)地東南側(cè)舊碼頭、防浪堤附近分布有較厚填石,粒徑5~40cm,最大可達(dá)100cm,該層系新近堆填而成,結(jié)構(gòu)呈松散狀態(tài)。根據(jù)地形測(cè)量圖,港池底高程在-4.0~-9.0m。
該游艇碼頭位于現(xiàn)有防波堤掩護(hù)的水域內(nèi),結(jié)合碼頭平面布置情況,在工程水域范圍內(nèi)布置了波浪觀測(cè)點(diǎn),進(jìn)行了波浪數(shù)學(xué)模型試驗(yàn)研究。據(jù)數(shù)模分析結(jié)果,碼頭主要受來(lái)自E向和NNE向浪影響,截取了碼頭水域最大波高位置及波要素統(tǒng)計(jì)值,見表1。
表1 游艇碼頭水域最大波高對(duì)應(yīng)位置及波要素統(tǒng)計(jì)值
根據(jù)各點(diǎn)波要素統(tǒng)計(jì),在ESE、SE、N、NE、ENE向浪作用時(shí),港內(nèi)水域均可滿足泊穩(wěn)條件;在E、NNE向浪作用時(shí),2年一遇設(shè)計(jì)高水位下H1%波高均可滿足泊穩(wěn)條件,50年一遇波浪極端高水位、設(shè)計(jì)高水位下H1%波高部分特征點(diǎn)不滿足《游艇碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范》最大橫浪0.5m波高要求。為使用安全,需對(duì)現(xiàn)狀港池防波堤進(jìn)行優(yōu)化改造,以降低港池水域50年一遇最大H1%波高至0.5m以下?,F(xiàn)狀條件下本項(xiàng)目游艇在港就地防臺(tái)等級(jí)為9級(jí)風(fēng)(對(duì)應(yīng)波高≤0.5m)。當(dāng)本項(xiàng)目港內(nèi)最大波高>0.5m時(shí)(對(duì)應(yīng)風(fēng)速為九級(jí)風(fēng)V≧22m/s),所有游艇需離港或上岸避風(fēng)。待后期改善港內(nèi)水域泊穩(wěn)條件后(50年一遇極端高水位H1%波高≤0.5m),50m長(zhǎng)游艇在港就地防臺(tái)等級(jí)仍為9級(jí)風(fēng),30m長(zhǎng)及以下游艇在港就地防臺(tái)等級(jí)為12級(jí)風(fēng)。
浮碼頭人行荷載q=3kN/m2;波浪荷載H1%波高=0.5m;風(fēng)荷載按重現(xiàn)期50年一遇、12級(jí)風(fēng)速37m/s計(jì)算;18m及以下游艇按18m游艇船舶荷載考慮,21~30m游艇按30m游艇船舶荷載考慮,50m游艇按50m游艇船舶荷載考慮。
本項(xiàng)目游艇碼頭區(qū)域共布有207根定位樁,考慮節(jié)省工程投資,并結(jié)合現(xiàn)狀地質(zhì)情況、自然條件特點(diǎn)及停泊船型設(shè)計(jì)了5種樁型。
30m長(zhǎng)及以下游艇泊位采用Φ700mm鋼管樁(A型樁)或Φ600mm鋼管樁(B型樁)進(jìn)行定位,定位樁以強(qiáng)風(fēng)化巖層作為持力層;結(jié)合地勘資料和計(jì)算分析,對(duì)于強(qiáng)風(fēng)化巖面較高、以上覆蓋層地質(zhì)較差的定位樁采用下部Φ800mm+上部Φ600mm變截面鋼管樁(C型樁,變截面分界處高程為-4.0m);風(fēng)化巖面較高、上部有較厚拋石的區(qū)域,定位樁采用下部Φ1200mm灌注嵌巖+上部Φ600mm鋼管組合樁(D型樁,灌注樁頂高程為-5.0m),上部鋼管樁嵌入灌注樁深度為3m,下部灌注樁底段嵌入中風(fēng)化層不小于2倍樁徑(即2.4m);對(duì)于50m長(zhǎng)游艇泊位,設(shè)計(jì)采用兩組Φ1000mm鋼管混凝土樁簇(E型樁)作為靠船設(shè)施,每組樁簇由兩根斜樁及一根直樁組成,樁之間通過φ426鋼管聯(lián)系桿件連接,樁簇以強(qiáng)風(fēng)化巖層作為持力層,其中直樁端部需采用Φ900mm芯柱嵌巖6m。
各類型鋼管樁壁厚均為18mm(局部加厚至24mm),鋼管樁內(nèi)均需灌注C25樁芯素砼至樁頂。定位樁結(jié)構(gòu)見圖1、圖2。
圖1 A、B、C、D型樁結(jié)構(gòu)圖
圖2 E型樁結(jié)構(gòu)圖
鋼管樁防腐涂層采用HZF-101海工專用無(wú)溶劑型環(huán)氧重防腐涂料,浪濺區(qū)及水位變動(dòng)區(qū)段刮涂3道,涂層的厚度大于1500um,水下區(qū)段刮涂2道,涂層厚度大于1000um。鋼管樁預(yù)留腐蝕厚度為6mm,鋼管樁防腐涂層設(shè)計(jì)使用年限為20年。
沉樁應(yīng)以貫入度為主,標(biāo)高控制為輔,最小入土深度要求:A、B型樁需以強(qiáng)風(fēng)化巖作為持力層,樁端需進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖不少于1m,且樁端入土深度至少為20m;C型樁樁端需進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖不少于1m,且樁端入土深度至少為15m;D型樁以中風(fēng)化層為持力層,嵌入中風(fēng)化層不小于2倍樁徑(即2.4m);E型樁簇以強(qiáng)風(fēng)化巖作為持力層、且樁端需進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖不少于1m。
基于現(xiàn)場(chǎng)情況,鋼管樁等材料需通過駁船拖運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)、船機(jī)水上施工。
①A型樁(Φ700mm鋼管樁)、B型樁(Φ600mm鋼管樁)、C型樁(下部Φ800mm+上部Φ600mm變截面鋼管樁)均采用打樁船進(jìn)行沉樁作業(yè)。主要工序?yàn)椋捍驑洞⑦\(yùn)樁船就位→吊掛鋼管樁至打樁船導(dǎo)向架、確定樁位→鋼管樁沉樁→澆筑樁芯C25素砼至樁頂。
②D型樁(下部Φ1200mm灌注嵌巖+上部Φ600mm鋼管組合樁),下部灌注樁成孔采用沖孔方式。主要工序?yàn)椋捍钤O(shè)水上施工鋼平臺(tái)→埋設(shè)鋼護(hù)筒(護(hù)筒頂高程需高出施工水位0.5m)→灌注樁成孔→下放灌注樁鋼筋籠→灌注樁水下C30混凝土澆筑(澆筑標(biāo)高控制在-5.0m)→吊放上部Φ600mm鋼管樁進(jìn)行固定→切割、吊移-5.0m以上鋼護(hù)筒→澆筑上部鋼管樁樁芯C25素砼至樁頂。
③E型樁(Φ1000mm鋼管混凝土樁簇),每組樁簇由2根斜樁及1根直樁組成。直樁主要工序?yàn)椋捍驑洞?、運(yùn)樁船就位→吊掛鋼管樁至打樁船導(dǎo)向架、確定樁位→鋼管樁沉樁→搭設(shè)水上施工平臺(tái)→鋼管樁內(nèi)進(jìn)行嵌巖鉆孔→下放嵌巖段鋼筋籠→嵌巖段水下C30混凝土澆筑(澆筑標(biāo)高控制在-28.0m~-31.0m)→-28.0m~樁頂澆筑樁芯C25素砼→焊接樁間聯(lián)系桿;斜樁主要工序?yàn)椋捍驑洞?、運(yùn)樁船就位→吊掛鋼管樁至打樁船導(dǎo)向架、確定樁位→鋼管樁沉樁→澆筑鋼管樁樁芯C25素砼至樁頂→焊接樁間聯(lián)系桿。
預(yù)算執(zhí)行交通部水運(yùn)建設(shè)工程概預(yù)算編制規(guī)定及系列配套定額(2019版),基于施工方案及工序,各類型樁主要套取海港水工定額情況如下:
①A型樁(Φ700mm鋼管樁):該型樁平均樁長(zhǎng)為37.06m,沉樁選用定額子目(20275);鋼管樁樁芯素砼選用定額子目(20779);鋼管樁本體費(fèi)為詢價(jià)(含防腐);
②B型樁(Φ600mm鋼管樁):該型樁平均樁長(zhǎng)為35.3m,沉樁選用定額子目(20266);鋼管樁樁芯素砼選用定額子目(20779);鋼管樁本體費(fèi)為詢價(jià)(含防腐);
③C型樁(下部Φ800mm+上部Φ600mm變截面鋼管樁):該型樁平均樁長(zhǎng)為31.82m,沉樁選用定額子目(20272);鋼管樁樁芯素砼選用定額子目(20779);鋼管樁本體費(fèi)為詢價(jià)(含防腐);
④D型樁(下部Φ1200mm灌注嵌巖+上部Φ600mm鋼管組合樁):下部灌注樁施工平臺(tái)、埋設(shè)護(hù)筒、成孔、鋼筋籠、灌注混凝土分別選用定額子目為(20793、20790、20595、20592、20596、20783、20778);上部鋼管樁沉放選用定額子目(20254);上部鋼管樁樁芯素砼選用定額子目(20779),鋼管樁本體費(fèi)為詢價(jià)(含防腐);
⑤E型直樁(Φ1000mm鋼管混凝土樁簇):鋼管樁沉樁選用定額子目(20284);嵌巖段施工平臺(tái)、成孔、鋼筋籠、灌注砼分別選用定額子目(20793、20670、20673、20783、20779);-28.0m以上鋼管樁樁芯素砼選用定額子目(20779);鋼管樁本體費(fèi)為詢價(jià)(含防腐);
⑥E型斜樁(Φ1000mm鋼管混凝土樁簇):鋼管樁沉樁選用定額子目(20284),需進(jìn)行斜樁系數(shù)換算;鋼管樁樁芯素砼選用定額子目(20779);鋼管樁本體費(fèi)為詢價(jià)(含防腐);
綜上,各類型樁單樁費(fèi)用及綜合延米費(fèi)用見表2。
表2 各類型定位樁費(fèi)用表
在自然條件、地質(zhì)變化以及施工條件等復(fù)雜情況下,通過對(duì)比分析各樁型施工成本,有針對(duì)性根據(jù)各船型泊位要求分別提出了其適應(yīng)樁型,在充分保證結(jié)構(gòu)安全前提下,提出變截面形式鋼管樁、鋼管+灌注組合樁等形式有效地節(jié)省了工程造價(jià),碼頭整體起到較好的美觀效果。目前項(xiàng)目正在施工中,據(jù)已施工完成的定位樁入土深度分析,部分C型樁實(shí)際入土深度可達(dá)20m以上,經(jīng)設(shè)計(jì)復(fù)核,相鄰樁位的C型樁可考慮變更為A型樁,以求加快工期。