鋼樁尖在拋石層地質工程的應用實例范文

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《世界地質》2018年第2期

摘要：本文結合兩個工程實例，敘述了重力式碼頭擴建時由于地質變化較大，擴建結構采用高樁碼頭，銜接段由于存在較厚拋石層，相鄰高樁碼頭的基樁沉樁存在較大困難。而采用合理的鋼樁尖型式，施工可以順利穿透拋石層，保證結構安全，并相應節省投資及縮短工期，可為今后類似的工程設計或施工提供參考。

關鍵詞：鋼樁尖；高樁碼頭；拋石層

0引言

重力式結構和高樁結構是碼頭工程中兩種常見的結構型式。重力式結構應用于中粗砂、粘土、砂質粘性土等較好地質中，高樁結構在淤泥、軟粘土等軟弱地質中應用廣泛。而在地質情況變化較大地區或特殊的使命要求下，兩種結構可能同時采用。高樁碼頭的基樁一般采用預應力混凝土方樁、預應力混凝土管樁及鋼管樁等類型。鋼樁尖一般指預應力管樁或預應力混凝土方樁的樁尖，焊接在樁基的前端，帶樁身進入土層，以免造成樁頭破壞及樁身傾斜，起引導和封堵作用。鋼樁尖常用型式包括十字型、四棱錐型、六棱錐型、H鋼型、圓筒型等。圖1為幾種典型鋼樁尖型式。本文結合具體工程實例，簡要介紹鋼樁尖在重力式結構和高樁結構連接處拋石層地質中的應用，并作為相似地質情況下應用鋼樁尖的參考。

1工程實例一

1.1工程概況

某碼頭工程位于湛江市開發區海濱東二路15號，即湛江渡口西岸碼頭北側。碼頭總長度241.2m，分為滾裝登陸碼頭和裝卸碼頭，兩碼頭相接，裝卸碼頭為后建部分。滾裝登陸碼頭采用重力式沉箱結構，沉箱基礎采用拋石基礎，拋石頂標高-5.0m（當地理論基準面，下同），長55m；裝卸碼頭采用高樁（Ф600預應力混凝土方樁）梁板結構，設計底標高-8.0m，長186.2m，寬20m，碼頭后方設承臺，后方承臺采用連片式，寬度12.95m。后方承臺與護岸采用簡支板連接。

1.2地質情況

該工程區域土的類型以中軟土為主，場地類別為三類。揭露的地層為第四系全新統海積層（Q4m）和第四系下更新統湛江組海陸交互沉積層（Q1zmc），按土層的地質年代、成因類型及工程性質自上而下分為7層組（其中③、⑦層均分為3個亞層、④層分為2個亞層）。①層為淤泥、淤泥質土，厚度較大，②層中粗層為可液化土層，其余中粗砂層為不液化土層。工程區域內不存在滑坡、崩塌、沉陷等地震穩定性問題。

1.3施工情況

根據使用要求，滾裝登陸碼頭竣工驗收后進行裝卸碼頭施工。由于工程區域內淤泥層較厚，滾裝碼頭拋石基床開挖至中粗砂層，約-7.0m，拋石頂標高-5.0～-2.5m。相鄰裝卸碼頭設計底標高為-8.0m，滾裝碼頭和登陸碼頭相接部位沉樁區域存在約2.0～5.5m厚拋石層。登陸碼頭的后方承臺方樁（共四根）距登陸碼頭側邊約3.8m，沉樁穿透拋石層存在較大困難，且沉樁產生的振動將影響原碼頭結構安全。針對這一困難，設計采用混凝土方樁前端焊接長1.5mH型鋼樁尖以增強預制樁的穿透力。方案設計中曾考慮采用沖孔灌注樁方案進行比較，但該方案雖然解決了拋石層的穿透問題，但存在投資高，工期長以及沖孔產生振動影響等缺點。此類型基樁于2012年7月份完工，并進行觀測及低應變檢測，各樁情況見表1。從施工情況來看，采用預應力混凝土方樁加H型鋼樁尖穿透塊石層技術上是可行的，并通過對滾裝碼頭監測顯示，原碼頭的結構基本無位移沉降影響，對比灌注樁方案大大節省工程投資且縮短工期，但應注意塊石層厚度過大會引起沉樁偏位，建議厚度不宜超過5.0m。

2工程實例二

2.1工程概況

某碼頭位于江門新會區的崖門水道古井河段左岸外側江邊，新會市古井鎮牛怙（hù）嶺西側，距崖門水道與虎跳門水道的交匯處約10km。建設規模為碼頭長300m，寬12m；引橋長157.87m，寬8m；護岸長約769.8m。碼頭采用φ800PHC管樁，原設計鋼樁尖采用十字型鋼樁尖，持力層為全風化花崗巖。

2.2地質情況

在鉆孔深度范圍內，共分為三大地層單元，即第四系河流沖積層（Q4al）、花崗巖殘積土（Q1el）、燕山期花崗巖；四個主層位，四個亞層。

2.3施工情況

混凝土管樁強度等級C80，共180根。由于工程區域地質情況復雜，且存在較厚風化巖層，針對這種地質條件管樁前端一般焊接長700mm十字型鋼樁尖以增加穿透能力。由于新建碼頭北側為原沉箱重力式碼頭，兩碼頭建成后將順接起來，而原沉箱外側7m范圍內存在2.3m～5.6m厚拋石層。靠近原碼頭的3根管樁距原沉箱4.6m，若按原有樁尖方案施工穿透拋石層過程中可能產生較大振動，影響原沉箱結構的安全。設計時將該區域的管樁樁尖由原十字型鋼樁尖改成長1.0m圓筒型鋼樁尖，增大管樁的穿透力，且能有效減輕基礎振動。2014年4月樁基施工完成后，對其進行低應變和高應變檢測。從施工情況來看，管樁穿透拋石層厚約3.2～5.6m，可以滿足設計要求。

3結語

重力式碼頭改擴建時，由于地質情況變化或特殊功能要求，改擴建碼頭采用高樁碼頭，兩種碼頭結構相接處往往存在較厚的拋石層，或者在原有拋石岸坡基礎上建設樁基結構建筑物，常規的樁身結構存在穿透困難或投資較高。而選取合理的鋼樁尖型式，可順利完成一定拋石層厚度（一般不大于5.0m）的樁基施工，保證結構安全，節省工期，并可相應減少工程投資，為類似工程設計和施工提供經驗參考。

參考文獻：

[1]JTS167-2-2009，重力式碼頭設計與施工規范[S].

[2]JTS167-1-2010，高樁碼頭設計與施工規范[S].

[3]JTS-4-2012，港口工程樁基規范[S].

[4]《粵西某碼頭工程施工圖》及施工沉樁記錄（2012年7月）.

[5]《1809工程施工圖》及施工沉樁記錄（2014年4月）.

作者：羅楚遙 單位：湖南農業大學工學院