高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工問題的探討

高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工問題探討廣州華申2012年12月規(guī)范和相關(guān)的參考書高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范港口工程樁基規(guī)范港口工程灌注樁設(shè)計(jì)與施工規(guī)程港口工程嵌巖樁設(shè)計(jì)與施工規(guī)程港口工程預(yù)應(yīng)力混凝土大直徑管樁設(shè)計(jì)與施工規(guī)程港口工程荷載規(guī)范水運(yùn)工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范水運(yùn)工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，施工規(guī)范參考規(guī)范：國(guó)家和其他行業(yè)如公路、建筑、水利、電力、鐵路等發(fā)布的相關(guān)規(guī)范；參考書：港口工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算例海港工程設(shè)計(jì)手冊(cè)（中）港口水工建筑物樁基工程手冊(cè)高樁碼頭結(jié)構(gòu)型式樁基、上部結(jié)構(gòu)、接岸結(jié)構(gòu)、岸坡、碼頭設(shè)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(jià)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(jié)構(gòu)計(jì)算與施工結(jié)構(gòu)計(jì)算施工應(yīng)特別注意：1.樁與上部結(jié)構(gòu)的連接；2.斜樁的斜度和扭角的準(zhǔn)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(yīng)：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(shí)，樁端距軟弱層越近，端阻力會(huì)越低。2成樁效應(yīng)：打入樁（擠土），砂土：樁側(cè)阻力增加；粘土：時(shí)間效應(yīng)；3荷載工況特性對(duì)灌注樁（靜荷載試驗(yàn)，極限）：砂土Qu1<Qu2，粘土Qu1>Qu24尺寸效應(yīng)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(fā)生一定的沉降而達(dá)到穩(wěn)定，樁側(cè)、樁端阻力總和與樁項(xiàng)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(gòu)筑物、水流、波浪、風(fēng)、能見度、地質(zhì)條件樁基施工——前期計(jì)劃和準(zhǔn)備基本要求1、選擇打樁船型號(hào)，樁錘型號(hào)和相應(yīng)的施工工藝；2、合理安排沉樁順序；進(jìn)行碰樁驗(yàn)算；3、合理布置船拋錨帶纜位置；4、合理安排樁的裝運(yùn)和堆存，使之與沉樁順序相適應(yīng)；5、考慮各施工船舶的干擾和施工船舶的避風(fēng)錨地；6、檢查待沉樁的質(zhì)量；對(duì)周邊影響采取的措施1、采用對(duì)岸坡穩(wěn)定和鄰近建筑構(gòu)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(shí)施工；5、進(jìn)行岸坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)；6、沉樁區(qū)與現(xiàn)澆混凝土區(qū)間隔至少30m以上；樁基施工——施工過程中的注意事項(xiàng)樁基施工——錘型1、能量滿足；2、總錘擊數(shù)不宜過多；3、錘擊應(yīng)力小于樁材的強(qiáng)度；4、最終樁的貫入度不能太??；5、軟土地區(qū)樁錘不宜太大；6、要考慮噪音控制樁基施工——收錘標(biāo)準(zhǔn)1、貫入度：鋼管樁，一般5mm以下，PHC或預(yù)應(yīng)力大直徑管樁5－10mm；2、標(biāo)高：（1）樁尖位于堅(jiān)硬、硬塑粘土、碎石土、中密以上砂土或風(fēng)化巖等土層時(shí)，以貫入度控制為主，樁尖進(jìn)入持力層深度或樁尖標(biāo)高可作參考；（2）貫入度已達(dá)到，而樁尖標(biāo)高未達(dá)到時(shí)，應(yīng)繼續(xù)錘擊三陣，每陣10擊，平均貫入度不大于規(guī)定的數(shù)值；（3）樁尖位于其他軟土層時(shí)，以樁尖標(biāo)高控制為主，貫入度可作參考；（4）標(biāo)高已達(dá)到，貫入度相差較大，應(yīng)繼續(xù)沉入，至貫入度不大于某一數(shù)值；（5）打樁時(shí)，如控制指標(biāo)已符合要求，而其他的指標(biāo)與要求相差較大時(shí)，應(yīng)會(huì)同有關(guān)單位研究處理；（6）貫入度應(yīng)通過試樁確定，或做打樁試驗(yàn)后，與有關(guān)單位商定。樁基施工——鋼管樁的特點(diǎn)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(dá)1100t;3、具有較高的水平抗力；4、設(shè)計(jì)的選擇余地較大；5、樁的長(zhǎng)度容易調(diào)節(jié)；6、接頭牢靠，適應(yīng)長(zhǎng)樁施工；7、容易與上部結(jié)構(gòu)結(jié)合；8、沉樁過程中排土量少；9、運(yùn)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(xiàng)，輔助手段注意事項(xiàng)1、沉樁過程中，應(yīng)注意是否有異常情況。如鋼樁下沉過快、發(fā)生傾斜、樁錘反跳過高、樁架不穩(wěn)，若有，應(yīng)立即停止；2、打入過程中，應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)期的停歇（如高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)準(zhǔn)備不足）；3、接樁時(shí)，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(shè)加強(qiáng)箍樁基施工——鋼管樁沉樁的問題的對(duì)策1、鋼管樁打壞頂部失穩(wěn)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(wěn)：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(duì)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(yīng)事先在外層設(shè)加強(qiáng)箍；（2）貫入度小，難以達(dá)到標(biāo)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(diǎn)和適用性特點(diǎn)：?jiǎn)螛冻休d力高；設(shè)計(jì)選用范圍廣；單位承載力造價(jià)較低；運(yùn)輸?shù)跹b方便；成樁長(zhǎng)度受限較?。粯渡砟痛?，穿透力強(qiáng)；成樁質(zhì)量可靠；不宜應(yīng)用的地質(zhì)條件：孤石和障礙物較多的地層；有堅(jiān)硬夾層時(shí)；從松軟突變到特別堅(jiān)硬的地層；樁基施工——PHC和大直徑管樁的特點(diǎn)PHC大直徑管樁生產(chǎn)工藝離心、振動(dòng)，一次成型離心、振動(dòng)、輥壓，分節(jié)預(yù)制，拼接成型預(yù)應(yīng)力先張法后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋高強(qiáng)螺旋槽鋼棒高強(qiáng)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(jié)、排氣孔混凝土強(qiáng)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(duì)策沉樁深度達(dá)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(yīng)力超高——貫入度極小、遇堅(jiān)硬夾層或硬層之間的軟弱夾層；樁身材料質(zhì)量，樁身缺陷；判定斷裂后：可考慮樁內(nèi)部澆鋼筋混凝土，或補(bǔ)樁的措施；樁基施工——樁基檢測(cè)高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)——高應(yīng)變檢測(cè)實(shí)際上是用重錘錘擊樁頂，使樁產(chǎn)生一個(gè)位移，同時(shí)測(cè)出樁身中錘擊應(yīng)力隨時(shí)間的變化及樁身質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度隨時(shí)間的變化，在經(jīng)過數(shù)值擬合計(jì)算，確定單樁承受力。Case法（擬合法確定阻尼系數(shù)）；

CAPWAPC方法；應(yīng)注意：1.承載力結(jié)果的可靠性——分析方法、操作人員設(shè)備的水平、檢測(cè)過程；2.初打與復(fù)打的關(guān)系；3.與靜載試樁結(jié)果的比較；樁基施工——樁基檢測(cè)低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)——樁頂施加一個(gè)動(dòng)態(tài)力（動(dòng)荷載），動(dòng)態(tài)力可以是瞬態(tài)沖擊力或穩(wěn)態(tài)激振力。樁-土系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)力的作用下產(chǎn)生動(dòng)態(tài)響應(yīng)，采用不同功能的傳感器在傳感器的樁頂測(cè)動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)（如位移、速度、加速度信號(hào)），通過對(duì)信號(hào)的時(shí)域分析或傳遞函數(shù)分析，判斷樁身結(jié)構(gòu)完整性?！瓷洳ǚǜ邩洞a頭岸坡穩(wěn)定岸坡形式：自然

開挖防護(hù)形成

推填形成

失穩(wěn)現(xiàn)象：局部坍塌

沉降和位移

整體滑動(dòng)

原因：1.水位變化導(dǎo)致的滑動(dòng)土體重量變化、內(nèi)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(dòng)導(dǎo)致的土體強(qiáng)度降低

岸坡穩(wěn)定計(jì)算的一些問題1.工程勘察的巖土試驗(yàn)的誤差；2.計(jì)算指標(biāo)的選取；3.計(jì)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(shù)值分析問題陸軍工程師團(tuán)法——任意滑裂面，折角較大，應(yīng)導(dǎo)致偏差Spencer法——通用條分法