高桩码头设计论文

摘 要：优秀的设计方案能够缩短工期、降低工程费用以及保证工程质量。调整方案及时可行，比较容易实施，得到各方面的一致支持与肯定，并得到业主的迅速批准。设计单位在优化建议的基础上进一步优化，每个墩台的桩数从10 根减少为 8 根，墩台上的混凝土立柱改为钢管支柱，形成更加节省、更有利施工的设计成果，经各方共同努力，按期顺利完成施工任务。

一、前言

高桩梁板式码头是一种常见的码头结构型式，对其整体的板、梁格、桩基、构件尺寸以及配筋率等参数进行优化设计或优化比选， 将能有效地降低造价。在计算机辅助的结构分析基础下运用数学规划原理进行优化， 不仅能得到造价最优的设计， 而且能方便地调整设计方案， 缩短设计周期， 减轻设计者的负担。

二、工程概况及设计方案

1、开敞式高桩墩式码头设计过程中存在的问题

某开敞式码头设计主要控制荷载是具有比较强的波浪力，设计波高达10.4 m。设计的主导思想是满足结构的使用耐久性要求，从容易维护、减少使用期维修工作。在开敞水域引桥结构的初步设计过程中，拟采用预应力混凝土梁结构，引桥的跨度设计为40 m，本引桥共有18跨。然后分别布置这18跨对应的水上墩台，用三根梁高为2.0 m的预应力混凝土T梁将这些墩台连接起来。项目开工后，波浪对沉桩施工影响很大，打桩船沉桩困难，而且打桩船沉桩过程容易将桩顶打卷，

影响正常沉桩。另外，高桩码头在施工过程中容易发生结构位移，码头的横向水平位移产生原因、预防措施和沉降控制也是今后设计、施工中要解决的重要问题之一。

2、水上平台沉桩方案

为避免水上风浪影响、加快项目施工进度，业主单位决定采用2 座升降式打桩平台配置液压打桩锤和吊机，进行打桩和上部结构施工。其中一座大型打桩平台由国外引进，采用专门设计、制作的打桩导架，通过临时支撑固定在水上，打设系缆墩的基桩；另一座中型打桩平台在国内进行必要的改造和加固，采用固定在平台上的专门的打桩导架，打设引桥墩和工作平台的基桩。采用拖轮、驳船、锚艇配合平台移位、供桩、起锚和抛锚等作业。为了配合打桩平台打桩，业主还专门采购 HHK-12、HHK-9 液压打桩锤各一套，包括桩锤、发电机、液压驱动系统等。形成设备比较先进、配置齐备、规模较大的良好局面。将在水上工作地点固定好的打桩平台提升到波浪不会对其造成不良影响的高度，使沉桩质量得到切实有效的保证。另一方面也可以将良好的工作条件提供给平台工作人员。在有纵向桩和横向桩布置的每个引桥墩上，打设平台的一个位置是墩台正面，另一个位置是墩台侧面，需要进行再次的移位和升降。由于平台的升降在平台支腿结构弱于平台本体的情况下极易受到波浪和水流力作用的直接影响，因此应该严加控制风浪，只有这样才能顺利完成平台的升降和移位过程。在开敞的、具有较大波浪的海域中，这是升降式打桩平台工作的一个弱点。

3、高桩式码头优化设计措施

3.1抓住有利工况的时机。如果开敞水域的工况较为恶劣，则应该时刻把握工况良好时的时机，从而将一个墩台的施工问题有效解决掉，否则将会使工期延误1天以上，施工方就需要付出极大的代价。监理工程师在施工的过程中应该充分重视各方面的紧密合作关系。最大限度地合理应用材料，避免材料浪费造成后续施工材料不足的现象。坚持定期观察工况并注意天气变化，把握好春季到夏初的有利时机，从而按期完成平台的移位就位、安装、沉桩等工作。

3.2结合工程实践，减少施工工程量。原引桥采用40m 跨度，主要立足于采用预应力混凝土T梁有利于耐久，避免采用钢结构造成维护麻烦。然而，引桥跨度 40m 偏小，不仅增加墩台数量，也增加桩基和上部结构工程数量，材料费用增大了，平台移位和打桩数量增多，这必然增加施工时间，延长了工期，平台和船机费用也将显著增大。对于改用平台和大批配套设备的沉桩工艺来说，小跨度引桥方案已经明显不合理，在降低工程费用、缩短工期是不利的。因此，根据引桥波浪力大，使用荷载比较小，设备投入大，基础造价高、工期紧迫等特点，建议采用大跨度结构方案。墩台跨度从40m增大为80m，这样，墩台数量、钢管桩、平台就位次数都减少50%，材料费用、施工费用、工期显著节省，这对解决本项目遇到的困难是非常有效的。为了配合大跨度结构方案。在施工过程中应该避免设置上部结构为预应力混凝土结构，大跨度钢结构应该成为其上部结构设置的首选，并采取必要的措施加强防腐工作，只有这样才能有效配合大跨度结构方案。运用

原来54条预应力混凝土梁的1/6的钢结构，虽然需要加大安装的起重船，但是能够促进安装数量的显著减少和工期的有效缩短。将上部结构设置为大跨度钢结构，预应力混凝土T梁的高度明显高于只有0.3 m高的钢结构下弦杆的高度，通常情况下上部结构不会受到波浪的不良影响，同时钢结构所具有的抗冲击力是较强的，结构的安全能够在这种情况下得到切实有效的保证。

3.3、有礁盘分布在防波提部分，具有较大的地形起伏和较复杂的变化，在这种情况下可以将成片礁石直接利用起来，将其作为防浪墙的基础，将锚杆打设在其表面之后对防浪墙进行认真细致的浇筑，从而最大限度地减少工程量。用礁石将护面结构直接构筑起来，然后将支护结构设置在扭王块的边缘部位，这些扭王块是在礁盘上分布着的，从而对扭王块的失稳或位移进行有效的预防和避免。

3.4、该泊位工作平台，受到靠泊船舶的撞击力作用，水平力为控制荷载，但原设计布置直桩过多、叉桩太少，因此，提出将4根直桩修改为1对叉桩和2 根直桩，使每个墩台有2 对叉桩，很好地解决船舶撞击力过大的问题。

三、高桩码头工程一些经验教训

高桩码头在设计施工过程中的经验教训，可归纳为以下几个方面：

（1）桩基结构承受长期水平力，受制于沉桩能力，桩的抗拔、抗压的承载力不足。如湛江老码头工程，上部结构直接承受土压力，桩基是先水冲沉桩后锤击，造成在使用期结构不断位移、开裂，严重

影响码头正常使用及其耐久性。

（2）地基处理不当，造成边坡稳定性不足，引起桩基损坏。常见的是边坡位移后造成上部结构开裂，严重情况下边坡失稳滑动，造成桩基破坏。

（3）边坡缺乏足够的稳定性，损坏桩基。造成这一现象的原因是没有恰当地处理地基。常见的情况是上部结构在边坡位移后开裂，严重时桩基在边坡失稳滑动的作用下被破坏。

（4）施工过程不重视防台风，导致桩基未形成整体即遭受台风破坏。有些桩基被施工船舶撞击造成破坏，或者由于波浪流作用而损坏。

（5）混凝土在海水环境的作用下过早开裂，结构使用年限很短，远远达不到设计要求。造成这一现象的原因是混凝土缺乏足够的轻度密实性、钢筋具有过小的保护层、接头混凝土具有较差的质量等。

四、总结：

上述案例证明优秀的设计方案能够缩短工期、降低工程费用以及保证工程质量。调整方案及时可行，比较容易实施，得到各方面的一致支持与肯定，并得到业主的迅速批准。设计单位在优化建议的基础上进一步优化，每个墩台的桩数从10 根减少为 8 根，墩台上的混凝土立柱改为钢管支柱，形成更加节省、更有利施工的设计成果，经各方共同努力，按期顺利完成施工任务。

参考文献：

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