灌注桩钢护筒在高桩码头施工平台中的应用

杨清平，邱和生

（广州南华工程管理有限公司，广东 广州 510230）

灌注桩钢护筒在高桩码头施工平台中的应用

杨清平，邱和生

（广州南华工程管理有限公司，广东 广州 510230）

在高桩码头水上冲孔灌注桩施工过程中，利用灌注桩钢护筒进行水上施工平台搭设，是确保施工质量、工期和安全的关键。文章对直线段和接岸段施工平台进行结构设计，并进行波浪作用下稳定性验算，沉降位移量均满足设计及规范要求，水上施工平台稳定安全，并在施工检测成果中得到验证。

高桩码头；水上施工平台；钢护筒

1 工程概述

该工程为新建海监高桩码头，总长 264.963m，堤身段宽 12m，顶标高 9.0m，东侧挡浪墙顶标高 9.50m。码头内侧设置 2 个码头泊位，其中 1个 3 000 吨级海监船靠泊泊位，1 个 1 500 吨级海监船靠泊泊位。码头内侧停泊水域底标高-5.60m。码头外侧预留 3 000 吨级和 1 500 吨级海监船靠泊泊位各 1 个，水工结构均按 3 000 吨级海监船设计，码头直线段（长 240m）采用带挡浪板的透空式高桩梁板式结构，排架间距4m，共4个分段，基桩采用 φ1 300mm 灌注桩，每榀排架设置 3 根桩，均为直桩。码头接岸段（长 24.963m）结构形式同直线段，1 号~6 号排架基桩采用 φ1 300mm灌注桩，每榀排架设置3根桩，均为直桩。

根据水工主体设计施工图纸在灌注桩位置均设有 φ1 300mm 钢护筒（壁厚 12mm），钢护筒采用 D62 柴油锤（三档）锤击施打，按最后 10 击平均贯入度≤1 cm 控制[1]。

2 水上施工平台结构设计

2.1 直线段施工平台

水上施工平台用于水上冲孔灌注桩施工，施工内容包括成孔桩机冲孔，钢筋笼安放，灌注桩桩身混凝土浇筑等。设计施工平台宽度 16.0m，西侧 5.1m 作为人行通道及车辆运输通道（其中西侧 1.5m 作为人行道，东侧 3.6m 作为汽车行走通道），东侧 10.9m 作为成孔桩机操作平台。在平台内外两侧每间隔 60m 外挑设置 2m ×3m 平台作为二级配电箱放置及操作平台，外挑平台共10个。水上施工平台总长 265m，平台搭设总面积4 268m2。

结合本工程水工主体设计施工图纸，水上施工平台基础利用3根灌注桩钢护筒做支撑，并在港池内侧每 2 个灌注桩排架内侧插打一排 φ630 × 8mm钢管桩做施工通道的支撑。

平台结构从上至下依次为 ［20a 槽钢，I36b工字钢纵梁，I36b 工字钢横梁，桩顶纵梁为双排单层贝雷桁架，桩基为灌注桩钢护筒及 φ630 × 8mm钢管桩。

面板：面板采用 ［20 a槽钢焊接，槽钢搁置并焊接在纵梁上，槽钢中心间距 250mm，槽钢之间间距50mm。

纵梁：纵梁采用 I36b 工字钢焊接，纵梁搁置并焊接在横梁上。西侧人行道及行车道纵梁间距 500 mm，东侧成孔桩机操作平台纵梁间距1 000 mm。

横梁：横梁采用 I36b 工字钢焊接，横梁一端搁置并焊接在灌注桩钢护筒顶部的牛腿上，另一端搁置并焊接在钢管桩顶纵梁上。每根灌注桩钢护筒南北两侧各焊一根横梁。

桩顶纵梁：桩顶纵梁由双排单层贝雷桁架构成，搁置并固定在两端 φ630 × 8mm 钢管桩顶部钢板上，纵梁跨度 8.0m。

钢管桩：每 2 个灌注桩排架西侧 4.0m 处插打 1 根 φ630 × 8 mm 钢管桩，钢管桩中心间距8.0m，钢管桩顶部焊接厚度 10 mm 钢板做搁置平台。

为加强桩顶纵梁（贝雷梁）及横梁稳定性，在钢管桩与横梁内外侧各设置斜撑2道。斜撑采用槽钢 20 a，一端焊接在钢管桩上，另一端焊接在横梁底部。平台四周焊接防护栏杆，栏杆高度 1.2m。

2.2 接岸段施工平台

接岸段施工平台采用贝雷桁架做主梁，总长12m，采用 4节贝雷桁架拼接形成。贝雷纵梁一端搁置在护岸上，另一端搁置在第3排架的横梁上。上部为工字钢横梁、无扣纵梁和方木面层。平台结构形式同直线段。

3 水上施工平台稳定性验算

水上施工平台稳定性验算主要是计算平台的桩基在水平力荷载情况下，平台能否保持稳定。水平荷载主要包括风、波浪荷载。

由于施工平台顶面高程较低，顶高程为+7.3 m，且平台为透空式钢结构，风荷载对施工平台的作用可忽略不计。因此本工程水上施工平台主要验算在波浪作用下的稳定性。

施工平台使用期为6个月，为确保结构安全，验算在 10 a一遇的波浪情况下平台的稳定性。

施工平台在波浪作用下产生的水平力和力矩主要靠桩基在土层中的静止土压力来平衡。因此，施工平台的稳定性验算可归纳为桩基在假想嵌固点以上土层的静止土压力能否抵抗 10 a一遇波浪作用下的水平力和力矩。计算简图如图1所示。

图1 稳定性验算简图Fig.1 Sketch ofstability checking calculation

3.1 波浪力计算

作用在桩上任一点任一时刻的波浪力的计算按照下式计算[2]：

P= αPD+ γPPI

经计算，η =1.38m。

波浪水流力参数见表 1，波浪对桩基各点作用力如表2。

水平波浪力合力 FX=38.98 kN；水平波浪力对泥面处合力矩 M=195.53 kN·m。

波浪力为对桩底的作用力可简化为集中力。

表1 波浪水流力参数表Table1 Parametersof thewaves flow force

表2 波浪对桩基各点作用力表Table 2 Acting force of thewaveson pile foundation atevery point

3.2 假想嵌固点及桩内力和变形计算

根据 JTS 167-4—2012《港口工程桩基规范 》采用假想嵌固点法时钢护筒内力和变形的计算[3]。

经查，φ1 300mm 钢护筒（壁厚 12mm）弹性模量 Ep、惯性矩 Ip、花岗岩残积黏性土 m 值、桩的换算宽度 b0的取值分别为：

由波浪力计算结果得，M0=195.53 kN，H0= 38.98 kN，故

查表 C.3.2，m 法计算用无量纲系数表得，h=

即桩基在泥面以下 4.66 m 处为假想嵌固点，距泥面 1.52 m 处的弯矩最大，最大值为231.42 kN·m。

3.3 土压力计算

根据土力学公式，假想嵌固点以上静止土压力计算公式如下：

式中：γ为土层浮重度，取花岗岩残积黏性土为γ =（19-10.25） =8.75 kN/m3；H 为土层厚度，H= t=4.66m；φ 为土层内摩擦角，φ =18.3°；

将土压力转化为集中力：P=52.97 × 1.3=68.87 kN

土压力作用点距离假想嵌固点高度为：

3.4 稳定性验算

稳定性验算简图如图2。

图2 稳定性验算简图Fig.2 Sketch ofstability checking calculation

波浪力作用于泥面处的力矩：

M波浪=P × L=38.98 × 5.0=195.53 kN·m

假想嵌固点以上土压力作用于泥面处的力矩：M土=P × Z=68.87 ×（4.66-1.55）=214.19 kN·m

M波浪M土

M桩＞M土

桩基在假想嵌固点以上土层的土压力能够抵抗 10 a一遇波浪力产生的作用力，桩基内力弯矩也能抵抗假想嵌固点以上土层的土压力，因此，桩基在波浪作用下稳定性满足要求，桩基稳固可靠[4]。

4 水上施工平台施工组织

根据水上施工平台施工组织设计方案，本工程 φ1 300 灌注桩钢护筒及 φ630 钢管桩于 2012 年12 月 11 日开始施打，至 2013 年 1 月 22 日全部施打完成，灌注桩钢护筒采用 D62 柴油锤（三档）锤击施打，按最后 10 击平均贯入度≤1 cm 控制，施工过程中严格控制桩位偏差和最后 10击平均贯入度，施打后实际钢护筒底标高为-9.54~-15.53m，桩顶位置处桩位偏差最大值为 117mm （4-Ⅰ），最小值为 0mm （23-Ⅱ），允许偏差值均满足设计及规范要求。

水上施工平台牛腿焊接及纵横梁、面板等平台上部结构项目自接岸向海侧搭设，于 2013 年 1月 3 日开始，2013 年 3 月 30 日全部完成，牛腿焊接及平台搭设施工质量严格按水上平台专项施工方案实施。

灌注桩成孔、钢筋笼安放，混凝土浇筑等工序施工共12台冲孔桩机在水上施工平台上进行冲孔施工，于 2013 年 3 月 1 日开始，至 2013 年 9月8日全部完成，施工期间灌注桩施工过程正常，施工平台结构稳定，安全可靠。

自水上施工平台搭设至拆除期间对水上施工平台进行了持续的沉降位移观测，经观测累计沉降量最大值 8mm，最小值3mm，平均日最大沉降量为 0.047mm/d；累计位移量最大值 9mm，最小值 4mm，平均日最大位移量为 0.053mm/d。沉降位移量均满足设计及规范要求，水上施工平台稳定安全。

5 结语

1） 本工程通过利用灌注桩钢护筒进行水上施工平台搭设，结构稳定，安全可靠。

2） 完成的 198 根钢护筒及冲孔灌注桩施工质量均满足设计及规范要求[5]，经对 198 根灌注桩进行超声波检测结果为Ⅰ类桩 194 根，Ⅱ类桩 4 根。对6根桩进行抽芯检测，结果为Ⅰ类桩5根，Ⅱ类桩1根，其施工质量满足设计及规范要求。

3） 利用灌注桩钢护筒进行水上施工平台搭设，大大缩短了水上灌注桩施工工期，节约了工程施工成本。

[1] 中国海监厦门市支队欧厝维权执法基地维修改造工程水工结构施工图设计[R].中交第三航务工程勘察设计院有限公司，2013. Construction drawing design of hydraulic structure of the renovation project of Oucuo right protection&law enforcement base by Xiamen DetachmentofChinaMarine Surveillance[R].CCCCThird HarborConsultantsCo.，Ltd.，2013.

[2]JTS 145-2—2013，海港水文规范[S]. JTS 145-2—2013，Codeofhydrology forseaharbour[S].

[3]JTS167-4—2012，港口工程桩基规范[S]. JTS 167-4—2012，Code for pile foundation of harbor engineering [S].

[4]JTS167-1—2010，高桩码头设计与施工规范[S]. JTS167-1—2010，Design and construction code for open type wharfon piles[S].

[5]JTS 257—2008，水运工程质量 检验标准[S]. JTS 257—2008，Standard forquality inspection of portand waterway engineering survey[S].

App lication of steel casing of cast-in-p lace pile on high-pile wharf construction p latform

YANGQing-ping，QIUHe-sheng
（Guangzhou Nanhua ProjectManagementCo.，Ltd.，Guangzhou，Guangdong 510230，China）

During the water cast-in-place piles ofhigh-pile wharf construction，using steel casings of cast-in-place piles to built the construction platform overwater，which is the key to ensure the quality，schedule and safety of the construction.This papermakes the structural design of the straight line segment and nearshore segment construction platforms，and carrieson the stability checking calculation under thewaveaction.Both the settlementand displacementmeet the design specification requirements，the overwater construction platform is stable and safe，which hasbeen validated in the construction detection achievements.

high-pile wharf；overwater construction platform；steel casing

U655.544

A

2095-7874（2014）06-0034-03

10.7640/zggw js201406010

2014-03-28

杨清平 （1971 — ），男，四川巴中人，工程师，主要从事港口监理工作。E-mail：908892098@qq.com