杜靜 廣東省航運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司

隨著交通強(qiáng)國(guó)概念的引進(jìn)，使得我國(guó)港口經(jīng)濟(jì)迎來(lái)了新的機(jī)遇。天然形成的港口幾乎被占據(jù)使用，因此，我們不得不修建一些人工港口來(lái)供經(jīng)濟(jì)發(fā)展使用。調(diào)查表明，海岸線多為軟土地基，這種地基適用更輕便的高樁碼頭。但高樁碼頭耐久性差，比較容易受到損壞。近些年來(lái)我們一直在優(yōu)化高樁碼頭的施工工藝，但并沒(méi)有有效的控制，因此筆者就高樁碼頭施工中常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了一些建議，希望可以為從事相關(guān)工作的人員提供一些幫助。

1.高樁碼頭的發(fā)展及特性

海岸經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展推進(jìn)了我國(guó)港口工程的建設(shè)。當(dāng)下碼頭建設(shè)發(fā)展趨于深水化、開(kāi)敞化。而港口延伸主要是借助噸位比較大的船舶來(lái)操作，因此操作難度高。當(dāng)下，對(duì)于軟土地基我們只能采用高樁碼頭，得益于其波浪反射小，透空的特點(diǎn)高樁碼頭已廣泛應(yīng)用于當(dāng)下碼頭的建設(shè)。

高樁碼頭采用的是透空式的結(jié)構(gòu)，這類(lèi)結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑹芰c(diǎn)分散，且大大減少自重，因此對(duì)于軟弱土地基來(lái)說(shuō)，能夠很好的支撐起這類(lèi)結(jié)構(gòu)的碼頭，且位移沉降很小。同時(shí)也是由于其透空式結(jié)構(gòu)，波浪反射程度小，不論是對(duì)挖泥超深的適應(yīng)性，還是大水位差的適應(yīng)能力都會(huì)大大增強(qiáng)。相較于其他類(lèi)型的碼頭，高樁碼頭用料節(jié)省，造價(jià)成本低，非常適用于那些軟土地基的碼頭或者是作業(yè)面狹小、垂直方向向上的油氣化工碼頭。但也是因?yàn)楦邩洞a頭的透空式結(jié)構(gòu)，使得它容易出現(xiàn)耐久性差、部件出現(xiàn)難以修復(fù)的問(wèn)題、荷載力敏感等特點(diǎn)，且針對(duì)這些容易出現(xiàn)的問(wèn)題，到目前為止并沒(méi)有一個(gè)高效的修復(fù)辦法。因此對(duì)高樁碼頭這一工程來(lái)說(shuō)，找出提升其穩(wěn)定性，解決沉降位移或破壞等解決措施尤為重要。

2.高樁碼頭的結(jié)構(gòu)組成

高樁碼頭由三部分構(gòu)成。最底層起到地基作用的是樁基，上部結(jié)構(gòu)主要是將樁基與海岸連接起來(lái)，最上層則是接岸結(jié)構(gòu)。我們一般會(huì)使用鋼管樁預(yù)應(yīng)力混凝土樁、大管樁，或者是非預(yù)應(yīng)力混凝土樁嵌巖樁、灌注樁等來(lái)用作高樁碼頭的樁基，因?yàn)闃痘瞧鸬街纹鸶邩洞a頭整體結(jié)構(gòu)的作用，所以一定要牢牢地固定在海岸下，而為了加強(qiáng)其固定力，我們會(huì)采用叉樁及直樁的混合布置結(jié)構(gòu)，并且在樁基施工時(shí)會(huì)使用柴油打樁錘，液壓錘或者是在樁中鑲嵌巖石、錨桿等處理方式加強(qiáng)樁基的密度。

其次就是上部結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，與環(huán)境相關(guān)性很強(qiáng)。根據(jù)環(huán)境的不同，一般會(huì)使用板式、墩式或者是梁板式的上部結(jié)構(gòu)。在正式搭建上部結(jié)構(gòu)之前，我們需要預(yù)測(cè)是否有足夠的承壓能力，因此需要給結(jié)構(gòu)預(yù)先施加一定的壓力來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)，而根據(jù)預(yù)測(cè)的情況不同，將上部結(jié)構(gòu)分為了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。同時(shí)由于地基材質(zhì)的不同，我們對(duì)上部結(jié)構(gòu)的安裝和澆筑工藝也不盡相同，常見(jiàn)的有預(yù)制安裝，疊合和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)這三種澆筑工藝。而根據(jù)上部結(jié)構(gòu)在建筑上使用的材料差異，將上部結(jié)構(gòu)分為了普通混凝土結(jié)構(gòu)和高性能混凝土結(jié)構(gòu)。對(duì)于所需支撐力更強(qiáng)的接岸結(jié)構(gòu)一般會(huì)使用高性能混凝土結(jié)構(gòu)。如果在上部結(jié)構(gòu)基本搭建形成后，發(fā)現(xiàn)牢固性較差，還可以采用重力式結(jié)構(gòu)或者卸載平臺(tái)，最后則是接岸結(jié)構(gòu)。為了能夠讓其他結(jié)構(gòu)與軟土地基更好的適應(yīng)，一般會(huì)使用斜坡式的接岸結(jié)構(gòu)。同時(shí)相較于其他形式的接岸結(jié)構(gòu)，斜坡式可以很好的避免由于邊坡過(guò)陡造成的碼頭位移，或者是對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定程度的損害。為了能夠更方便后期操作，我們還會(huì)采用板樁卸載平臺(tái)以及重力式結(jié)構(gòu)等形式。由于軟土地基支撐力弱，容易發(fā)生樁基位移，所以我們會(huì)采取開(kāi)挖換填或者是拋沙墊層等方式來(lái)改善軟土地基的支撐力，進(jìn)而增強(qiáng)碼頭的承載力。我們一般會(huì)在接岸結(jié)構(gòu)的上部分，安裝一些小型的擋土結(jié)構(gòu)，這樣碼頭之間就能夠做到很好的過(guò)渡，為了避免結(jié)構(gòu)的沉降，我們也會(huì)在簡(jiǎn)支板的下方安裝一些橡膠支座，來(lái)作為后續(xù)加固處理。

由于軟土地基的條件，再加上長(zhǎng)期遭遇風(fēng)吹和海水拍打。高樁碼頭的損害和位移程度較其他碼頭都會(huì)要嚴(yán)重一些。所以我們也可以設(shè)置一些擋土結(jié)構(gòu)來(lái)盡可能的減少碼頭與海岸銜接的距離。同時(shí)可以從一定程度上加固碼頭。而對(duì)于環(huán)境比較差的地區(qū)，為了避免碼頭被海水中的化學(xué)物質(zhì)侵蝕，我們還需要建設(shè)一些岸坡結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行固定和銜接。

3.高樁碼頭施工中的常見(jiàn)問(wèn)題

3.1 裂縫問(wèn)題

對(duì)于地基采用鋼筋混凝土的高樁碼頭來(lái)說(shuō)，很容易出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。大面積使用混凝土的部位，由于散熱差，水熱化后的熱量容易發(fā)生聚集，并且水下封閉的條件使得這些熱量難以揮發(fā)，就會(huì)導(dǎo)致碼頭地基內(nèi)部的溫度上升，而內(nèi)外巨大的溫差會(huì)使得碼頭結(jié)構(gòu)出現(xiàn)熱脹冷縮，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的拉應(yīng)力，而當(dāng)內(nèi)部的拉應(yīng)力大于碼頭與海岸的拉抗力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)壓力差，強(qiáng)烈的壓力差很容易使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。一旦產(chǎn)生裂縫，碼頭結(jié)構(gòu)的承載力就會(huì)迅速下降。而如果是面板產(chǎn)生裂縫，并且沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)救，會(huì)導(dǎo)致面板在工作過(guò)程中無(wú)法承受外界的載荷而發(fā)生破裂。同時(shí)，對(duì)于因溫度差而產(chǎn)生的裂縫，一般沒(méi)有規(guī)律可循，受到不同的溫度影響，產(chǎn)生的裂縫大小差別很大，所以很難做到預(yù)測(cè)和防范。

要想避免產(chǎn)生裂縫問(wèn)題，在施工過(guò)程中就要盡可能的控制材料的選取?？梢赃x用普通的硅酸鹽水泥，對(duì)于施工過(guò)程中的粗骨料，要盡量選用碎石或者卵石這一類(lèi)不容易產(chǎn)生裂縫的材質(zhì)，細(xì)骨料盡量選用含碳低、顏色淡且質(zhì)量穩(wěn)定的砂石或者是粉煤灰和木鈣堿水劑。這些材料能夠有效的散熱，降低因水化熱形成的溫度差，同時(shí)這些材料由于質(zhì)量比較穩(wěn)定，硬度強(qiáng)，也可以增加后期的支撐強(qiáng)度。而對(duì)于避免裂縫的產(chǎn)生，要盡可能的去減少水化熱的聚集現(xiàn)象?？梢栽跀嚢璐止橇虾图?xì)骨料時(shí)加入緩釋劑，混凝土凝固時(shí)間的減慢，可以有效增大散熱量，減少水化熱的集中。同時(shí)混凝土中還可以加入少量的鋼筋或者纖維材料，將混凝土可能產(chǎn)生的溫度裂縫控制在不會(huì)嚴(yán)重?fù)p害碼頭結(jié)構(gòu)的范圍之內(nèi)。但需要注意適量，因?yàn)殇摻詈屠w維材料會(huì)大大加重碼頭結(jié)構(gòu)，而對(duì)于軟土地基來(lái)說(shuō)，支撐力比較弱，難以支撐起過(guò)重的結(jié)構(gòu)。碼頭結(jié)構(gòu)的裂縫，不僅僅會(huì)影響碼頭的正常使用，還會(huì)對(duì)碼頭的連接結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很強(qiáng)的破壞力，大大降低碼頭承載力的同時(shí)，還會(huì)加速碼頭的位移和沉降。

3.2 鋼筋侵蝕和混凝土碳化

鋼筋和混凝土是碼頭的主要原材料，因鋼筋腐蝕和混凝土碳化導(dǎo)致碼頭結(jié)構(gòu)損壞的情況十分常見(jiàn)。長(zhǎng)期海水的浸泡使得混凝土碳化出現(xiàn)剝落或者裂縫等現(xiàn)象，而鋼筋經(jīng)海水中的化學(xué)成分侵蝕后會(huì)出現(xiàn)與混凝土之間的粘合力下降、承載力降低等現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)剝落或者是承載力下降，將會(huì)威脅到整個(gè)碼頭結(jié)構(gòu)的安全。根據(jù)研究表明混凝土的碳化程度與鋼筋的銹蝕程度呈一定的相關(guān)性?；炷翆?duì)鋼筋也起著一定的保護(hù)作用，混凝土的碳化會(huì)增加混凝土的裂縫，海水通過(guò)這些裂縫進(jìn)入到內(nèi)部來(lái)侵蝕鋼筋，因此鋼筋銹蝕程度也會(huì)加重。

3.3 剝蝕現(xiàn)象

海水浸泡和風(fēng)沙侵蝕容易導(dǎo)致混凝土漏水、酥松起落或者是蜂窩麻面等情況的出現(xiàn)。同時(shí)混凝土的脫落也會(huì)加速海水對(duì)鋼筋的銹蝕，進(jìn)而破壞高樁碼頭支座的支持力，支持力不足會(huì)使得碼頭的接岸結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位移偏離等情況。

3.4 結(jié)構(gòu)的破壞

在進(jìn)行碼頭結(jié)構(gòu)澆筑之前，一定要對(duì)周?chē)沫h(huán)境進(jìn)行嚴(yán)密的勘查。高樁碼頭的結(jié)構(gòu)構(gòu)造與周?chē)沫h(huán)境以及所需要承載力有很大的相關(guān)性。同時(shí)高樁碼頭的施工技術(shù)也會(huì)嚴(yán)重影響碼頭的承載力。一旦出現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)造不合理或者施工技術(shù)錯(cuò)誤等情況，很容易造成碼頭的承載力與所需支撐的外界載荷相差過(guò)大而造成的結(jié)構(gòu)變形，對(duì)于這種情況來(lái)說(shuō)，修復(fù)起來(lái)難度大，危險(xiǎn)性高。

3.5 地基的不均勻沉降

由于結(jié)構(gòu)的特殊性，當(dāng)下的高樁碼頭一般是建立在軟土地基的條件下。而對(duì)于這種地質(zhì)條件，不僅承載力弱，還會(huì)產(chǎn)生不同程度的沉降，因此對(duì)高樁碼頭的地基牢固性要求很高，長(zhǎng)時(shí)間遭受海水的浸泡和軟土地基的位移，碼頭很容易發(fā)生裂縫和傾斜等情況，需要做好防范。

3.6 其他

樁基結(jié)構(gòu)作為高樁碼頭結(jié)構(gòu)中最重要的一部分，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)對(duì)整個(gè)碼頭結(jié)構(gòu)造成不同程度的影響。由于環(huán)境的特殊性，樁基結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期承受壓力和侵蝕后，容易發(fā)生沉降，造成整個(gè)樁基結(jié)構(gòu)的承載力不足。另外如果在前期設(shè)計(jì)時(shí)，樁基結(jié)構(gòu)的深度不夠，后方回填量就會(huì)增大，就會(huì)給碼頭的基樁帶來(lái)一定的負(fù)重，會(huì)形成上部結(jié)構(gòu)開(kāi)裂，影響碼頭的正常使用。而如果在施工過(guò)程中碼頭的地基問(wèn)題處理不當(dāng)，會(huì)造成邊坡穩(wěn)定性不足，引起樁基沉降。

4.高樁碼頭施工優(yōu)化措施

4.1 灌注樁的施工控制

灌注樁的施工過(guò)程對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)非常重要。所以在施工過(guò)程中，要嚴(yán)格的控制護(hù)筒的沉放以及樁位的確定等。在沉放過(guò)程中，為了保證護(hù)筒垂直，可以采用錘球來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。并在出現(xiàn)偏差的時(shí)候做到及時(shí)調(diào)整。在灌注樁鉆孔施工的過(guò)程中，如果鉆機(jī)和護(hù)筒的中心線不處于同一條直線，那么就容易造成灌注樁歪斜支撐力減弱。成孔后還要進(jìn)行沉渣厚度和泥漿比重檢測(cè)，在檢測(cè)完全合格后才可以安裝骨架。當(dāng)下最常見(jiàn)的澆筑方法是導(dǎo)管法，這種方法不僅可以確保連續(xù)澆灌，危險(xiǎn)性也低，可以有效避免出現(xiàn)斷筑。

4.2 岸坡穩(wěn)定性控制

由于環(huán)境的特殊性，岸坡的穩(wěn)定性很重要。因此在施工期間一定要特別注重岸坡穩(wěn)定性。要對(duì)開(kāi)挖工序進(jìn)行嚴(yán)格的分層，分等級(jí)分段控制，合理的安排工序和人手，同時(shí)在進(jìn)行打樁工程時(shí)，要盡可能的避免打樁震動(dòng)對(duì)岸坡穩(wěn)定性的影響。做好相關(guān)的監(jiān)督工作，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要及時(shí)調(diào)整。

4.3 沉樁施工

在進(jìn)行這一項(xiàng)工程時(shí)，要提前做好設(shè)計(jì)報(bào)告，并對(duì)施工部分的土層質(zhì)量分布和土層范圍等指標(biāo)進(jìn)行細(xì)致的分析，選取合適的鉆探地區(qū)。在正式沉樁前要進(jìn)行試樁，由其結(jié)果決定單樁的承載力。對(duì)于同一片地區(qū)的不同樁基，要保證使用的工具型號(hào)、深度等一致。如果碰到比較堅(jiān)硬的土質(zhì)，可以在進(jìn)行沉樁前做一些試驗(yàn)來(lái)確定能夠進(jìn)入土層的深度和力度。最后還要充分考慮土壤變化的預(yù)防方案，綜合確定土壤層沉樁的標(biāo)高和施工計(jì)劃。

4.4 墩臺(tái)施工

墩臺(tái)作為高樁碼頭構(gòu)建中最重要的一個(gè)部件，需要在施工過(guò)程中盡可能的嚴(yán)謹(jǐn)和采用合適的工藝。墩臺(tái)的表面要做好除銹和磨砂處理，避免因海水風(fēng)沙的長(zhǎng)期侵蝕，出現(xiàn)銹蝕破損等情況。同時(shí)，如果墩臺(tái)底部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)受力不均的情況，墩臺(tái)的懸臂則會(huì)出現(xiàn)下沉、歪斜，很容易發(fā)生安全事故。我們可以在墩臺(tái)的底部使用八字腳來(lái)增強(qiáng)其穩(wěn)定性。也可以在其直角上采取圓角處理，這樣不僅可以大大的減少船只碰撞或者海水侵蝕造成的墩臺(tái)損害，也可以有效地提升墩臺(tái)的承載力和持久力。

4.5 有關(guān)材料的措施

由于碼頭結(jié)構(gòu)需要長(zhǎng)期經(jīng)受海水和風(fēng)沙的侵蝕，所以對(duì)其材料持久性的要求要更高，可以選用450千克每立方米以下的硅酸鹽水泥，這種水泥可以有效抵御水中化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，增加碼頭結(jié)構(gòu)的牢固性。對(duì)于粗骨料的選用可以選取不容易破裂的碎石或者卵石，細(xì)骨料盡可能選用含碳低的，穩(wěn)定性高的粉煤灰和木鈣減水劑，可有效預(yù)防碳化，并在攪拌時(shí)加入一定的緩凝劑，減少水熱化聚集。為了防止鋼筋銹蝕，可以在混凝土中加入一定的阻銹劑，或者對(duì)外露的鋼筋涂隔離層，防止侵蝕。

5.結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)外開(kāi)放的推進(jìn)，推動(dòng)了水運(yùn)市場(chǎng)的發(fā)展，天然碼頭已不能滿足當(dāng)下的需求，我們不得不構(gòu)建更多的人工碼頭。而對(duì)于支撐力和抗壓力都比較弱的軟土地基來(lái)說(shuō)，更適合采用高樁碼頭結(jié)構(gòu)，但當(dāng)下的高樁碼頭仍存在耐久性差，承載力弱和自身容易受到損壞等缺點(diǎn)，所以我們?cè)谑┕み^(guò)程中，一定要確保充分的勘察地質(zhì)環(huán)境，并嚴(yán)格規(guī)范構(gòu)建步驟，盡可能的提高碼頭的可靠性和穩(wěn)定性。