高桩码头设计与施工问题的探讨

高桩码头设计与施工问题探讨广州华申2012年12月规范和相关的参考书高桩码头设计与施工规范港口工程桩基规范港口工程灌注桩设计与施工规程港口工程嵌岩桩设计与施工规程港口工程预应力混凝土大直径管桩设计与施工规程港口工程荷载规范水运工程抗震设计规范水运工程混凝土结构设计规范，施工规范参考规范：国家和其他行业如公路、建筑、水利、电力、铁路等发布的相关规范；参考书：港口工程结构设计算例海港工程设计手册（中）港口水工建筑物桩基工程手册高桩码头结构型式桩基、上部结构、接岸结构、岸坡、码头设备高桩码头——桩钢筋混凝土桩（方桩、管桩——PHC，大直径管桩）：耐久性好，造价低，但抗变性能较差，耐击打性差。钢管桩：受力好，较易施工，但耐久性较差。结构计算与施工结构计算施工应特别注意：1.桩与上部结构的连接；2.斜桩的斜度和扭角的准确性，特别是两端斜桩；3.桩的入土深度；桩的承载力（竖向）Quk=Qsk+Qpk影响因素：1深度效应：均匀持力层中，极限端阻随深度线性增大，但大于某一深度，极限端阻保持恒定值。持力层下有软弱层时，桩端距软弱层越近，端阻力会越低。2成桩效应：打入桩（挤土），砂土：桩侧阻力增加；粘土：时间效应；3荷载工况特性对灌注桩（静荷载试验，极限）：砂土Qu1<Qu2，粘土Qu1>Qu24尺寸效应随着桩尺寸的加大，桩端极限阻力变小。5荷载传递特性桩顶受力，桩发生一定的沉降而达到稳定，桩侧、桩端阻力总和与桩项荷载平衡。桩基施工——施工条件与地基持力层施工条件：水域、水深、周边构筑物、水流、波浪、风、能见度、地质条件桩基施工——前期计划和准备基本要求1、选择打桩船型号，桩锤型号和相应的施工工艺；2、合理安排沉桩顺序；进行碰桩验算；3、合理布置船抛锚带缆位置；4、合理安排桩的装运和堆存，使之与沉桩顺序相适应；5、考虑各施工船舶的干扰和施工船舶的避风锚地；6、检查待沉桩的质量；对周边影响采取的措施1、采用对岸坡稳定和邻近建筑构物、地下管线影响较小的施工方法和顺序；2、削坡减载3、控制沉桩速率和间隔打、停停打打的方法；4、利用高潮位时施工；5、进行岸坡稳定监测；6、沉桩区与现浇混凝土区间隔至少30m以上；桩基施工——施工过程中的注意事项桩基施工——锤型1、能量满足；2、总锤击数不宜过多；3、锤击应力小于桩材的强度；4、最终桩的贯入度不能太小；5、软土地区桩锤不宜太大；6、要考虑噪音控制桩基施工——收锤标准1、贯入度：钢管桩，一般5mm以下，PHC或预应力大直径管桩5－10mm；2、标高：（1）桩尖位于坚硬、硬塑粘土、碎石土、中密以上砂土或风化岩等土层时，以贯入度控制为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考；（2）贯入度已达到，而桩尖标高未达到时，应继续锤击三阵，每阵10击，平均贯入度不大于规定的数值；（3）桩尖位于其他软土层时，以桩尖标高控制为主，贯入度可作参考；（4）标高已达到，贯入度相差较大，应继续沉入，至贯入度不大于某一数值；（5）打桩时，如控制指标已符合要求，而其他的指标与要求相差较大时，应会同有关单位研究处理；（6）贯入度应通过试桩确定，或做打桩试验后，与有关单位商定。桩基施工——钢管桩的特点1、能承受较大的锤击力；D100，D1202、具有较大的垂直承载力；Φ1000，极限承载图可达1100t;3、具有较高的水平抗力；4、设计的选择余地较大；5、桩的长度容易调节；6、接头牢靠，适应长桩施工；7、容易与上部结构结合；8、沉桩过程中排土量少；9、运输、装卸及堆放方便。桩基施工——钢管桩沉桩过程中的注意事项，辅助手段注意事项1、沉桩过程中，应注意是否有异常情况。如钢桩下沉过快、发生倾斜、桩锤反跳过高、桩架不稳，若有，应立即停止；2、打入过程中，应避免长时期的停歇（如高应变动力检测准备不足）；3、接桩时，桩端不宜停留在硬土层中；辅助手段钻孔取土法锤击沉桩射水沉桩桩尖设加强箍桩基施工——钢管桩沉桩的问题的对策1、钢管桩打坏顶部失稳原因：锤击次过多、钢管桩壁厚过薄、锤击力偏心、桩锤落距太高；闭口钢管桩断面失稳：壁厚，障碍物；开口桩尖卷曲：壁厚薄或障碍物（如石块、混凝土块）；桩基施工——钢管桩沉桩的问题的对策2、沉桩困难（1）穿越中间硬土层；一般中间硬土层在地表下20m左右，可以穿透，N>50的砂层，厚度大于5m，较困难，下为软层，较易穿透；应事先在外层设加强箍；（2）贯入度小，难以达到标高首先考虑桩锤击能力和桩的垂直度、斜度等是否满足要求；其次，采用辅助方法。桩基施工——PHC或大直径管桩特点和适用性特点：单桩承载力高；设计选用范围广；单位承载力造价较低；运输吊装方便；成桩长度受限较小；桩身耐打，穿透力强；成桩质量可靠；不宜应用的地质条件：孤石和障碍物较多的地层；有坚硬夹层时；从松软突变到特别坚硬的地层；桩基施工——PHC和大直径管桩的特点PHC大直径管桩生产工艺离心、振动，一次成型离心、振动、辊压，分节预制，拼接成型预应力先张法后张法预应力钢筋高强螺旋槽钢棒高强低松驰的钢铰线桩身配套钢板箍、钢桩靴、排气孔钢板箍、钢桩靴、顶端纤维混凝土管节、排气孔混凝土强度C80C50锤击性能好好抗弯性能好好桩基施工——PHC或大直径管桩沉桩施工问题的对策沉桩深度达不到要求；桩顶位移或倾斜；桩身破坏：偏心打桩——施工工艺；锤击应力超高——贯入度极小、遇坚硬夹层或硬层之间的软弱夹层；桩身材料质量，桩身缺陷；判定断裂后：可考虑桩内部浇钢筋混凝土，或补桩的措施；桩基施工——桩基检测高应变动力检测——高应变检测实际上是用重锤锤击桩顶，使桩产生一个位移，同时测出桩身中锤击应力随时间的变化及桩身质点振动速度随时间的变化，在经过数值拟合计算，确定单桩承受力。Case法（拟合法确定阻尼系数）；

CAPWAPC方法；应注意：1.承载力结果的可靠性——分析方法、操作人员设备的水平、检测过程；2.初打与复打的关系；3.与静载试桩结果的比较；桩基施工——桩基检测低应变动力检测——桩顶施加一个动态力（动荷载），动态力可以是瞬态冲击力或稳态激振力。桩-土系统在动态力的作用下产生动态响应，采用不同功能的传感器在传感器的桩顶测动态响应信号（如位移、速度、加速度信号），通过对信号的时域分析或传递函数分析，判断桩身结构完整性。——反射波法高桩码头岸坡稳定岸坡形式：自然

开挖防护形成

推填形成

失稳现象：局部坍塌

沉降和位移

整体滑动

原因：1.水位变化导致的滑动土体重量变化、内外水位差引起的水压差；2.坡顶加载（堆料等）3.坡底卸载（如超挖或冲刷）

4.打桩震动导致的土体强度降低

岸坡稳定计算的一些问题1.工程勘察的岩土试验的误差；2.计算指标的选取；3.计算方法；瑞典法——圆弧滑裂面，不适用于平缓边坡和高孔隙水压的情况；毕肖普法——圆弧滑裂面，有数值分析问题陆军工程师团法——任意滑裂面，折角较大，应导致偏差Spencer法——通用条分法