浅谈大管桩在港口工程中的应用

杨日发

【摘 要】 港口工程是工程建设中的重要组成部分，而大直径预应力混凝土管桩（简称大管桩）在港口工程中发挥了举足轻重的作用。大管桩作为20世纪80年代研制的新型管桩，其各项技术性能和经济指标都明显优于其它管桩。大管桩对港口工程的建设工期、工程质量以及工程造价都有积极影响。大管桩是港口工程中最有前途的一种桩型，值得在港口工程建设中推广应用。

【关键词】 大管桩； 预应力混凝土； 港口工程

前言

大直径预应力混凝土管桩是上世纪80年代研制出的新型管桩。大管桩是在制作过程中经管节离心、高压养护、后张法灌浆拼接等工艺生产出的空心环形混凝土构件。与传统的混凝土预制桩及钢管桩相比，大管桩在制作工艺、技术性能、荷载承受能力、适用土层、耐腐蚀性、经济指标等方面都优于传统桩型。大管桩在制作时管理严格，机械化程度较高，管桩质量稳定；大管桩的桩长可按设计长度拼接各单管节，使得大管桩在改变桩长上极为灵活；大管桩适用任何土层，其承载力及耐腐蚀性均强于钢管桩；大管桩工程造价低，用钢量仅为同样规格钢管桩的1/8～1/6，成本为钢管桩的1/3～1/2。大管桩的诸多优点使得该桩型在国内外得到广泛应用。大管桩在东南沿海地区的推广应用取得良好的社会效益和经济效益，正向全国各地区推广。

1 大管桩的简介

1.1 大管桩的常用型号

大直径预应力混凝土管桩分A，B，C三种型号；A1，A2，B1，B2，C1，C2六种规格。其中A型桩是每个预留孔中只设置1股钢绞线的单股钢绞线管桩；B型桩是每个预留孔内设置2股钢绞线的双股钢绞线管桩。

大管桩的主筋多沿周长均匀布置，采用单股或双股钢绞线；扎筋做成螺旋式，采用直径大于6mm的一级钢筋；预留孔的灌浆必须密实，灌筑材料的强度须高于40MPa。

1.2 大管桩的生产工艺

大管桩的生产工艺是一项实用性很强的工程技术。为适应不同环境的港口工程项目和不同的经济条件，都对大管桩的生产工艺提出更高的要求。

大管桩的生产工艺主要表现为大管桩的管节制作和拼装工艺。大管桩的桩身混凝土须进行离心、振动、碾压复合作用，从而使得桩身混凝土具有高强度、高密实度、低渗透性、耐海水腐蚀等特性。各管节在拼装时用的预应力钢绞线必须进行外观和性能检验；钢绞线施加预应力，采用2 次张拉；灌筑后，在浆体抗压强度大于28MPa时，方可拆卸锚具，保证钢绞线的握裹力。

1.3 大管桩的性能

大管桩的管节制作工艺先进、机械化程度高，使得大管桩在成型后具有很好的抗弯及耐锤击等性能。大管桩在拼接过程中可按照设计桩长来进行任意管节的拼接，这使得大管桩的拼接极为灵活。大管桩具有很强的实用性，可作为摩擦桩、端承桩及嵌岩桩使用。在相同的工作环境下，大管桩比同规格的钢管桩的荷载承受能力高；大管桩应用于海港中时，本身不用作防腐处理。大管桩的各项性能都比较优越，在港口工程、桥梁基础工程、岸壁工程中得到广泛应用。

2 大管桩在港口工程中的应用

大管桩通常是指外径大于800mm的管桩，港口工程中应用大管桩时，需根据桩长、桩型及工程项目的具体情况，合理的发挥大直径预应力混凝土管桩的作用，使得工程项目的桩基工程质量可靠且造价合理。大管桩已在东南沿海地区的大中型码头建设中得到广泛应用。在目前30座已建成的大管桩码头中有5个10万吨级的特大深水泊位。

2.1 大管桩的桩基布置

大管桩通过革新施工工艺、灌筑材料等方法，不断提高桩基的施工技术，为港口工程提供可靠的安全保证。大管桩的桩基布置须考虑大管桩的承载力。我们在选择管桩类型时，可根据设计的需求，计算管桩的竖向承载力。在确定大管桩的竖向承载力时还需考虑桩体本身的材料强度，以及地基土的支承力，最后取最小值。高应变法静载实验可以快捷的确定单桩竖向承载力的标准值，且实验成本较低。

常见的大管桩的单桩承载力为8000～10000KN。查阅相关资料，上海宝钢三期码头的项目在试桩阶段采用反力架系统加载，在荷载加到10620KN后停止加荷载，桩周土没有破坏，实验的Q-S曲线没有明显的突变；深圳赤湾港同样采用反力架加载，试桩在加载到9003KN时停止实验，桩未破坏，桩顶沉降量为12.62mm，处于可允许范围内。

在同样条件下，大管桩的承载力明显强于传统的混凝土桩及钢管桩。因此在设计码头的排架时，可增大排架的间距，桩基的布置间距一般可取10m。在一般的大管桩码头排架设计中都会设置纵向的叉桩，个别的码头可使用全直桩布置。深圳赤湾港9号泊位采用全直桩布置建成使用已二十多年，目前适用状态良好。码头在使用全直桩布置时，工程的造价较低、施工较方便、工期可大大缩短，已成为目前码头的设计首选方案。

2.2 大管桩的贯入性

大直径预应力混凝土管桩具有承载力高、混凝土强度高、刚性大以及施工方便等特点，但大管桩的脆性也比较大。因此在打桩时，需考虑锤型的选择和打桩的应力控制，避免大管桩桩身出现开裂现象，要全面发挥大管桩的优越性能。大管桩属于预制桩，在锤击沉桩时宜选用D100型桩锤。在锤击时需在桩顶加设钢逃箍，避免出现桩顶局部破损的现象。

大管桩的抗锤击性能较好，可以适用于多种复杂的地质条件；在穿透较厚实的沙砾层时，需要有采取可靠的技术措施，根据实际情况，确定可靠的停锤标准；大管桩的桩靴改造后形成组合桩，可以沉入硬土层且不需作防腐处理，值得推广应用；大管桩在沉桩时，需加强对沉桩的分析，根据地质条件的变化合理调整对沉桩的控制。

2.3 大管桩的结构强度

大管桩可与钢管桩组合，形成大管桩复合桩，即在大管桩的桩底锚接一段钢管桩。这种新型复合桩同时具备了大管桩和钢管桩的各自优点：造价较低，桩体承载力高，可沉入大管桩无法沉入的硬土层，在运营期无需进行防腐维护。新型大管桩改善了原来的功能，扩大了大管桩的应用范围。

大管桩的桩长可以按1m为模数进行不同桩长的拼接，其改变桩长的灵活性极为优越；复合法混凝土大管桩成型工艺比较先进，使得大管桩的耐久性能较好，耐锤击性能较好；复合法混凝土大管桩的适用性较广，适用于任何土层。

复合法混凝土大管桩的研制成功，解决了设计中桩长60m的瓶颈问题，为混凝土大管桩作嵌岩桩创造了有利条件，也使得我国港口工程的桩基施工变得更加容易。其经济技术指标显著优于钢管桩，并以取得很好的社会效益。

3 小结

经过多年实践证明，大直径预应力混凝土管桩在港口工程建设中发挥了巨大的作用。大管桩在港口工程应用中具有很强的优越性。随着经济的发展和对外贸易的往来，港口码头的建设日益重要。因此需要我们针对工程实际情况，创造性的开发和应用新型技术手段解决遇到的难题。

大管桩的施工专业化程度较高，要求设计人员在桩基选型、桩基布置等方面优化设计方案；为确保大管桩的承载能力，宜采用D100锤2档初打最终沉桩，保证桩端阻力充分发挥；沉桩施工中需保证贯入度达到承载力的要求，同时结合地质报告及时分析沉桩结果，适时调整桩长。

大管桩具有桩身质量稳定可靠、单桩承载力高、造价较低、现场湿作业少、运输吊装方便、施工速度快、桩身耐久、穿透能力强、沉桩监测方便等优点，已在港口工程中廣泛应用。加强对大管桩的桩基工程设计和施工的不断改善，可对港口工程产生深远的影响。设计计时工人员也需认真掌握有关大管桩的知识，从而更好的发挥大管桩的优越性能，为港口建设多做贡献。

参考文献

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