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高桩码头桩基关键技术环节研究

2020-05-26 02:07:27 《中国水运》 2020年3期

刘嫔

摘 要:在开展港口工程设计工作的过程中,很多机构对于高桩码头桩基设计都没有给予足够的重视,普遍存在桩基设计合理性和完整性不足的问题。针对这种情况,在充分考虑国家相关规定的前提下,文章主要从桩基实力层的选择、桩基承载力的计算、桩身强度的复核、桩基质量的检测几个方面出发进行了具体的研究,希望能够有效提升高桩码头桩基的整体设计质量,保证高桩码头桩基设计的合理性。

关键词:高桩码头;桩基承载力;桩身强度;桩基质量

港口工程中,高桩码头是最常见的一种形式,而在这种结构中,桩基又是最重要的一个组成部分。本文主要针对高桩码头桩基设计过程中关键的技术问题进行研究,虽然国家相关标准已经对这些问题作出了规定,但是在实际操作的过程中出现疏漏的情况依然十分普遍。为了使桩基设计的合理性和完善性能够得到有效提升,设计人员首先要做的就是做好对各个设计环节的考量工作,从整体的角度出发,保证设计的合理性。

1合理选择桩基持力层

在桩基持力层的选择方面,国家已经做出了明确规定,涉及到灌注桩和打入桩的使用,必须选择密实沙层、碎石类土、中密沙层、硬粘土层或是风化岩层。

设计人员在实际开展设计工作的过程中,普遍存在这样一个误区,即认为持力层的深度越深,稳定性越高,过度关注工程地质勘查报告中提出的适合的桩基持力层,在这样的情况下,实际操作的过程中非常容易出现沉桩不到位的情况,导致高程远超出实际的需要,不仅会使实际施工的成本增加,也非常不利于桩基整体质量的提升。针对这种情况,研究人员经过研究提出以下建议:

首先,在勘察要求的编写方面,针对桩端极限阻力指标的测量要保证多样性,多个图层都要进行测量,设计人员要最大限度地降低对勘察报告的依赖度,在此基础上,有效提升持力层选择的合理性。

其次,在选择桩基持力层的过程中,需要重点考虑弹性长桩的入土深度,在此基础上,保证所设计的结构能够具有较强的便利性以及可实施性,因此,在实际设计高桩码头的过程中,结构因素不应该是设计人员考虑的唯一因素,还需要提前对桩力的设计进行考量,提前给出明确的桩基底高程参数[1]。在设计的最初阶段,要提前测定不同桩基的承载能力,在此基础上,做好桩基布置工作和排架间距选择工作,使桩基承载力能够最大限度地满足桩基结构的需要。

最后,要合理控制桩基中桩端的阻力以及侧摩阻力,确保桩径能够真正满足现实需要,避免桩基落入的深度超过实际需要,影响后期施工工作的正常展开。例如:高桩码头桩基设计过程中一项最常见的内容就是引桥灌注桩的设计,当持力层的深度提高到一定程度,混凝土浇筑、钢筋笼沉放、声测管设置、成孔、护孔等环节的施工也会相应的受到影响。因此,在实际开展设计工作的过程中,要加大对这一问题的关注程度,保证设计的合理性。如图1所示,选择桩基持力层,需要对施工环境进行细致的勘察研究,结合工程地质勘察报告,选择恰当合理的持力层,根据设计特点,了解桩基承载力,利用公式进行计算,作出恰当的选择,确保持力层的稳定性,确保决策的科学合理。除此之外,根据不同土层土质的特点,进行不同的计算,确保桩基持力层计算的准确性与科学性。在计算过程中,还需要注重与工程相结合,由于工程设计与桩基持力层的受力程度存在着密切的关系,因而,展开针对性研究,保证研究效果与质量是高桩码头桩基施工的关键环节技术。

2合理计算桩基承载力

国家相关标准规定,非特殊情况下,单桩轴向承载力的设定要充分考虑静荷载实验的相关结果。这是国家强制要求的一个条款,但是,在具体落实的过程中,经常因为工程设计单位的试验费用不足或工期需要而无法得到全面落实[2]。例如:在计算打入桩承载力的过程中,很多设计人员都没有考虑到抗力的因素,且一些设计单位在最终的设计结果中只标注了最终的计算值,却没有完整体现计算过程,导致桩基设计的合理性无法得到充分的确定。要有效解决上述问题,具体可以从以下两个方面着手:

首先,在计算桩基承载力的过程中,国家规定有四种情况可以不进行静荷载实验,而从现实的角度来看,在实际计算的过程中依然需要应用到静荷载实验结果的参数,只是可通过其他手段替代静荷载实验。在对项目进行调研的过程中,可以对施工地点周边的其他工程情况进行分析,以此为参考,选择合适的桩基荷载力计算公式,确保国家的相关规范能够得到不折不扣的落实。

其次,在实际开展设计工作的过程中,要考虑到施工地点是否有新近的回填土层,若存在收益問题,则需要考虑到后期沉降对工程整体质量状态可能带来的影响,有效测定桩侧受固结沉降问题的影响而产生的摩擦力,这里是设计人员在实际开展工作的过程中经常忽视的一个问题。

此外,从打入桩的角度来讲,结束沉桩工作之后,需要采用合理的方式计算桩基承载力,确保设计标准能够通过相关实验检测,使桩基的轴向力以及桩基的承载力鞥够最大限度的保持一致。根据单盘承载力法计算模型,进行科学合理的计算,可以确保桩基承载力在合理范围内,保证荷载效果,增强工程的稳定性,以免影响工程施工质量。此外,在计算完成之后,还需要进行实验检测,确保计算的准确性,保证工程的有序开展。

3有效复核桩身强度

在对桩使用内力进行计算的过程中,不仅要考虑到桩固有的内力,同时需要考虑到工期的问题。对于这一问题,相关设计人员并没有给予足够的重视,多数设计单位出具的设计文件中对此都没有做出明确的说明,甚至在设计工作开展过程中忽略这部分内容的计算工作。针对这种情况,提升桩身强度复核的合理性十分有必要,具体可以从以下两个方面入手:

首先,在施工期,设计人员要注意跟进桩身强度的复核工作,在吊运核算工作开展的基础上,还需要符合不同情况下桩基的受力状态,具体包括在波浪力作用下、在水流力作用下、在斜桩自重偏心荷载力的作用下、在冰荷载力的作用下相关内力的产生情况[3]。

其次,工程投入使用之后,设计人员同样需要定期对桩身强度进行核算,除了要考虑桩体上部结构的情况之外,对所产生的其他内力也要有充分的考量。当需要停靠较大吨位的船舶时,或船舶的长度较大时,斜桩桩身强度的有效复核不可忽视。

最后,部分工程的泥面以上桩长度较长,针对这种情况,应该以国家相关规定为基础,同时在充分考虑实际需要的基础上,对桩基的压屈稳定性进行有效核算。如图2所示,对桩身强度进行复核,考虑到桩身的稳固性非常重要,可以明确桩基的受力状态。充分考量桩基的承受能力。再结合实际基础的基础上,提升桩基的稳定性,确保工程施工质量。

4做好桩基质量检测工作

桩基质量检测工作开展过程中,设计人员同样需要全程参与,具体需要关注以下几方面的内容:

首先,从打入桩的角度来讲,当桩底端高程较大或是贯入度较高的情况下,若实际超出了国家相关规定提出的标准值或是设计值的规范时,需要依据高应变动力实验法重新复核单桩轴向承载力,尤其是在达到停锤标准的情况下,不能因此而忽视相关工作的开展。

其次,从灌注桩的角度来讲,从国家规定来看,要保证灌注桩的完整性,检测结果必须具有较高的合理性,其中,最常用的方法是超声波检测方法或低应变动力检测法,在桩的入土深度不超过30米时,通常情况下采用低应变动力法进行检测,在桩的入土深度超过30米时,超声波检测法最为常用。

此外,从嵌岩桩的角度来讲,在对嵌岩桩的完整度进行检测的过程中,超声波检测法最为常用。从现实的情况来看,很多单位在开展检测工作的过程中都会将主要的注意力放在嵌岩段,事实上这种方法是不可取的,还需要加大对于钢筋笼内部混凝土的完整性进行检测。

在此过程中,设计人员需要密切关注检测结果,从整体的角度出发对相关数据的合理性进行考量,在此基础上,使工程整体设计能够最大限度的趋于合理,保证桩基稳定性的同时,提升高桩码头整体的运营质量。

5结语

综上所述,相比于陆运以及空运,水运的方式有其固有的特点,因此,在对高桩码头进行设计的过程中,要确保桩基的承载力能够真正满足现实的需要,在此基础上,有效提升整体设计方案的质量,最大限度地避免后期因设计方案不合理而给实际施工工作的开展带来的不利影响。

参考文献:

[1]杨宏赋.浅谈高桩码头桩基设计及施工特点[J].中国水运,2019(08):66-67.

[2]关兴.高樁码头桩基损伤形状及大小对结构的影响分析[J].中国水运(下半月),2019,19(05):138-139.

[3]罗年生.高桩码头桩基设计关键技术环节[J].水运工程,2018(08):76-79+91.