重件码头设计中桩基的应用

刘元红

摘 要：随着社会需求的不断增加，我国化工、石油、冶金、电力等行业的规模越来越大，使用的工业产品体积和质量也在不断增加，动辄数百上千吨的重量以及数十米的长宽给设备的运输和安装带来了很大的困难。该文针对重件码头的设计问题进行了分析，并对桩基技术在其中的应用进行了探讨。

关键词：重件码头 设计 桩基 应用

中图分类号：U656 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（c）-0043-01

在经济发展的带动下，我国的交通运输行业得到了巨大的发展和进步。对于重大件的运输，常用的方式包括公路运输、铁路运输和水路运输，但是公路运输和铁路运输都受到了相应的限制，一般只能用来进行短途运输或者重件运输，对于长途运输和重件则无能为力。而水路运输虽然也在一定程度上受航道深度以及桥梁净空高度等的限制，但是对于1 000～3 000DWT船舶而言是完全可以满足其运输要求的，这里结合相应的工程实例，对桩基在超重件码头设计中的应用进行分析和讨论，希望可以为相似工程的设计提供参考。

1 工程概况

某上市企业在江苏南通投资建设的重件码头，货种主要为钢材、石材、机械设备等，码头年总吞吐量达到250万吨/年。由于工程所处地理位置附近没有铁路线，如果由公路运输，不仅成本巨大，而且耗时较长，而工程所处地点正位于长江下游南通河段的新开沙夹槽北岸，所拥有较好的自然条件，岸线前沿水深条件也较好，对此，企业决定利用现有的岸线建一座重件码头，利用水路运输降低企业集疏运成本。在该重件码头设计中，采用了高桩梁板结构的形式。桩基工程是码头设计的重要组成部分，其设计的合理性直接影响着码头的成本甚至工程的成败，需要设计人员的充分重视。

2 桩基在重件码头设计中的应用

针对码头复杂的地质条件，如砂层相对较厚，前方覆盖层较浅，码头土层偏软等，以及重件码头自身受力较大的的特点，在工程设计中，对于不同的受力部位，采取了不同的桩基型式，从而满足了工程的实际需求，同时有效降低了工程造价。

2.1 码头排架位置

该重件码头的设计是针对原有码头的改造，改造完成后码头原有的功能并不会消失，也就是说码头兼顾了两种功能，设计荷载大而且非常复杂。在设计前，需要首先明确码头的设计荷载：

（1）15 000t级散杂货船舶荷载；

（2）50t门座式起重机，轨距均为10.5m，基距：10.5m，最大轮压250 kN；

（3）40t平板拖挂车，45t牵引车，30t自卸汽车；

（4）1.3m/s的水流力。

考虑上述荷载作用，加上地质勘查的相关数据，排桩基础的设计长度达到了47-49m，如果采用普通的混凝土，很难满足码头的设计需求。对此，设计人员参考相似工程的设计，结合该工程的数据信息，对其进行了周密计算，发现排架的桩基桩头弯矩较大，需要对桩基施加一定的预应力，才能够保证其稳定性和强度。经分析和讨论，最终决定采用Φ800PHC桩，这种桩属于大直径预应力高强混凝土管桩，具有抗锤击性能好、承载能力大等优点，是目前桩基施工中技术较为先进的一种桩型。对其在偏心受压条件下的破坏情况进行了实验分析，得出了其在不同荷载组合下的破坏情况。然后，对设计荷载进行了组合，并将各种组合情况代入了排架之中，进行计算分析，最终得到了排桩的设计参数：前三排和后一排均为直桩，桩体长度为48m，中间4排为叉桩，桩体长度49m，桩斜度5：1。

2.2 门座式起重机基础

门座式起重机轨道基础部分的桩基设计是码头设计中的关键部分，需要充分考虑码头的整体结构，避免对于排架整体性的破坏。如何在这相对有限的空间内，对桩基进行合理布置，是门座式起重机轨道基础设计的重点和难点。在充分考虑各方面的因素后，在码头整体结构计算中，考虑直接将50t门座式起重的最大轮压250kN并入结构整体性计算中，并考虑轨道梁基础处主要承受竖向荷载，拟将桩基定为直桩，计算得出轨道梁和横梁的最大正弯矩、最大负弯矩、最大剪力设计值，以及Φ800PHC管桩的最大设计桩力设计值，再根据桩在此土层中所拥有的单桩垂直极限承载力设计值予以校核是否满足。最终计算确定，轨道梁基础所在范围的码头前沿三排桩基采用直桩，后四排采用斜桩，这样可以最大限度地发挥预应力桩的强度。以便于进行设备的运输和安装。

2.3 重件引桥位置

在重件引桥位置，采用Φ1000钻孔灌注桩，此种桩基广泛应用用于工业建筑、高层楼宇、水利水电及桥梁码头等工程建设中，本工程钻孔灌注桩是通过机械钻孔在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。在该工程中，引桥的长度约为56.4m，净宽近14m，共有跨度5跨。在充分考虑后方长江大堤、泄洪、通航等功能的基础上，桩基的自由长度达到了50m，结合重件设备通过引桥时对其施加的荷载进行计算，最终确定引桥与高桩码头相接的两跨桩基采用Φ800PHC管桩，一共需要11根，桩长为50m，其余3跨桩基为Φ1 000钻孔灌注桩，桩长为50m，一共16根。

2.4 其他位置

由于该码头南侧相邻处为一浮码头，为了避免在较强风浪下，浮码头船舶在停靠过程中碰撞到该码头平台，因此在该码头上游两端侧打两根Φ900钢护角桩，用于对码头平台的防护，桩长为37m。

3 结语

工程施工完成后，经过数年的运营，桩基工程没有出现任何问题，完美通过了考验。对此，相关设计人员可以用作相似工程设计的参考案例，结合工程的各种参数和性能要求，对桩基型式进行合理选择和设置，确保工程设计的合理性和使用的稳定性，推动我国水路交通运输的持续发展。

参考文献

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