钢桩尖在抛石层地质工程的应用实例范文

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《世界地质》2018年第2期

摘要：本文结合两个工程实例，叙述了重力式码头扩建时由于地质变化较大，扩建结构采用高桩码头，衔接段由于存在较厚抛石层，相邻高桩码头的基桩沉桩存在较大困难。而采用合理的钢桩尖型式，施工可以顺利穿透抛石层，保证结构安全，并相应节省投资及缩短工期，可为今后类似的工程设计或施工提供参考。

关键词：钢桩尖；高桩码头；抛石层

0引言

重力式结构和高桩结构是码头工程中两种常见的结构型式。重力式结构应用于中粗砂、粘土、砂质粘性土等较好地质中，高桩结构在淤泥、软粘土等软弱地质中应用广泛。而在地质情况变化较大地区或特殊的使命要求下，两种结构可能同时采用。高桩码头的基桩一般采用预应力混凝土方桩、预应力混凝土管桩及钢管桩等类型。钢桩尖一般指预应力管桩或预应力混凝土方桩的桩尖，焊接在桩基的前端，带桩身进入土层，以免造成桩头破坏及桩身倾斜，起引导和封堵作用。钢桩尖常用型式包括十字型、四棱锥型、六棱锥型、H钢型、圆筒型等。图1为几种典型钢桩尖型式。本文结合具体工程实例，简要介绍钢桩尖在重力式结构和高桩结构连接处抛石层地质中的应用，并作为相似地质情况下应用钢桩尖的参考。

1工程实例一

1.1工程概况

某码头工程位于湛江市开发区海滨东二路15号，即湛江渡口西岸码头北侧。码头总长度241.2m，分为滚装登陆码头和装卸码头，两码头相接，装卸码头为后建部分。滚装登陆码头采用重力式沉箱结构，沉箱基础采用抛石基础，抛石顶标高-5.0m（当地理论基准面，下同），长55m；装卸码头采用高桩（Ф600预应力混凝土方桩）梁板结构，设计底标高-8.0m，长186.2m，宽20m，码头后方设承台，后方承台采用连片式，宽度12.95m。后方承台与护岸采用简支板连接。

1.2地质情况

该工程区域土的类型以中软土为主，场地类别为三类。揭露的地层为第四系全新统海积层（Q4m）和第四系下更新统湛江组海陆交互沉积层（Q1zmc），按土层的地质年代、成因类型及工程性质自上而下分为7层组（其中③、⑦层均分为3个亚层、④层分为2个亚层）。①层为淤泥、淤泥质土，厚度较大，②层中粗层为可液化土层，其余中粗砂层为不液化土层。工程区域内不存在滑坡、崩塌、沉陷等地震稳定性问题。

1.3施工情况

根据使用要求，滚装登陆码头竣工验收后进行装卸码头施工。由于工程区域内淤泥层较厚，滚装码头抛石基床开挖至中粗砂层，约-7.0m，抛石顶标高-5.0～-2.5m。相邻装卸码头设计底标高为-8.0m，滚装码头和登陆码头相接部位沉桩区域存在约2.0～5.5m厚抛石层。登陆码头的后方承台方桩（共四根）距登陆码头侧边约3.8m，沉桩穿透抛石层存在较大困难，且沉桩产生的振动将影响原码头结构安全。针对这一困难，设计采用混凝土方桩前端焊接长1.5mH型钢桩尖以增强预制桩的穿透力。方案设计中曾考虑采用冲孔灌注桩方案进行比较，但该方案虽然解决了抛石层的穿透问题，但存在投资高，工期长以及冲孔产生振动影响等缺点。此类型基桩于2012年7月份完工，并进行观测及低应变检测，各桩情况见表1。从施工情况来看，采用预应力混凝土方桩加H型钢桩尖穿透块石层技术上是可行的，并通过对滚装码头监测显示，原码头的结构基本无位移沉降影响，对比灌注桩方案大大节省工程投资且缩短工期，但应注意块石层厚度过大会引起沉桩偏位，建议厚度不宜超过5.0m。

2工程实例二

2.1工程概况

某码头位于江门新会区的崖门水道古井河段左岸外侧江边，新会市古井镇牛怙（hù）岭西侧，距崖门水道与虎跳门水道的交汇处约10km。建设规模为码头长300m，宽12m；引桥长157.87m，宽8m；护岸长约769.8m。码头采用φ800PHC管桩，原设计钢桩尖采用十字型钢桩尖，持力层为全风化花岗岩。

2.2地质情况

在钻孔深度范围内，共分为三大地层单元，即第四系河流冲积层（Q4al）、花岗岩残积土（Q1el）、燕山期花岗岩；四个主层位，四个亚层。

2.3施工情况

混凝土管桩强度等级C80，共180根。由于工程区域地质情况复杂，且存在较厚风化岩层，针对这种地质条件管桩前端一般焊接长700mm十字型钢桩尖以增加穿透能力。由于新建码头北侧为原沉箱重力式码头，两码头建成后将顺接起来，而原沉箱外侧7m范围内存在2.3m～5.6m厚抛石层。靠近原码头的3根管桩距原沉箱4.6m，若按原有桩尖方案施工穿透抛石层过程中可能产生较大振动，影响原沉箱结构的安全。设计时将该区域的管桩桩尖由原十字型钢桩尖改成长1.0m圆筒型钢桩尖，增大管桩的穿透力，且能有效减轻基础振动。2014年4月桩基施工完成后，对其进行低应变和高应变检测。从施工情况来看，管桩穿透抛石层厚约3.2～5.6m，可以满足设计要求。

3结语

重力式码头改扩建时，由于地质情况变化或特殊功能要求，改扩建码头采用高桩码头，两种码头结构相接处往往存在较厚的抛石层，或者在原有抛石岸坡基础上建设桩基结构建筑物，常规的桩身结构存在穿透困难或投资较高。而选取合理的钢桩尖型式，可顺利完成一定抛石层厚度（一般不大于5.0m）的桩基施工，保证结构安全，节省工期，并可相应减少工程投资，为类似工程设计和施工提供经验参考。

参考文献：

[1]JTS167-2-2009，重力式码头设计与施工规范[S].

[2]JTS167-1-2010，高桩码头设计与施工规范[S].

[3]JTS-4-2012，港口工程桩基规范[S].

[4]《粤西某码头工程施工图》及施工沉桩记录（2012年7月）.

[5]《1809工程施工图》及施工沉桩记录（2014年4月）.

作者：罗楚遥 单位：湖南农业大学工学院