高桩码头工程施工方案优化分析

肖冉

（长江武汉航道局，湖北 武汉 430014）

近年来,随着国家“一带一路”以及交通强国战略部署的提出，我国航运业、港口经济也迎来了新的发展，大量天然地基优良的港口几乎建设殆尽，目前岸线多为软弱地基，因此，高桩码头因其透空的环保型结构，对波浪和水流的影响较弱，不影响泄洪等优势，得以广泛应用。随着建筑市场逐步开放,高桩码头的整体施工工艺有所改进,但施工工艺的精细化理念出现弱化趋势,致使质量通病不能得到有效控制,工程观感得分率不高,甚至影响了使用功能及耐久性。

1 高桩码头的发展及特性

近年来，我国港口工程建设和建港技术迅速发展，码头向离岸、深水化、开敞发展，靠泊船舶吨位大型化、标准化，内河港口码头不断向大水位差地区延伸。高桩码头因其透空、波浪反射小、适用深水和软弱土地基条件等特点，被广泛采用。

高桩码头因其透空式结构、受力均匀、自重小，适用于软弱地基，结构位移沉降相对较小，对波浪反射小，对挖泥超深适应性强，适应大水位差能力强，砂石料用量少，造价成本低等优点，被在对使用要求较高的集装箱码头，作业面狭小、垂直方向上的荷载度小的油气化工码头，或者外海开阔地域的码头等广泛采用。但因其存在结构相对薄弱，对外在荷载力相对敏感，结构复杂、耐久性较差，部件极易出现问题且难以修复，施工工序多，工期较长等，高桩码头需注意稳定性、回填沉降、位移或破坏等问题。

2 高桩码头结构组成

高桩码头主要由桩基、上部结构和接岸结构三部分组成。桩基作为高桩码头最重要的构件，通常呈现的形式为钢管桩、预应力混凝土方桩、大管桩、PHC桩、非预应力混凝土方桩、嵌岩桩及灌注桩、木桩等，目前较常见的有叉桩及直桩的混合布置结构，在桩基施工中有柴油打桩锤、液压锤的沉桩方式，或在沉桩之后，在桩中实行嵌岩、锚杆施工等进行桩基处理。

上部结构一般分板式、墩式与梁板式。根据预应力情况不同，分预应力、非预应力结构。根据安装和浇注工艺不同，分预制安装、叠合与现浇结构。根据材料使用差异，分普通混凝土、高性能混凝土结构。还可采用重力式结构或板桩卸载平台等方案进行后续施工。

接岸形式较常见的是斜坡式，主要是与其地基软弱性相适应，又可避免由于边坡过陡而产生码头位移和桩基损坏。还可采用板桩卸载平台、重力式结构等形式。一般为改善地基条件，将基础部分实行开挖换填，或抛砂垫层，以排水板加强软土应力，上部则采取小型直立式的挡土结构，实现与码头之间的过渡。为方便斜坡和码头之间良好过渡，应该考虑在简支板的下方设置橡胶支座来解决沉降问题。

除上述三部分外，高桩码头还应设置挡土结构以减小码头的宽度、与岸坡衔接距离，保证整体足够的稳定性，对破浪、水流大的地方和地质差的情况，还需建设岸坡结构，以免受冲刷。

3 高桩码头施工中常见问题分析

3.1 裂缝问题

裂缝是钢筋混凝土中较为常见的一种现象，在大体积混凝土中，水化后的热量聚集在混凝土内部不容易挥发，导致内部温度急剧上升，而其表面散热比较快，内外温差增大，热胀冷缩，表面产生一定的拉应力，当内部拉应力大于抗拉力时，裂缝就产生了，极易引发码头结构承载力下降，并且面板在施工过程中产生的砌缝，如果其中没有砂浆或者是砂浆不够的情况容易导致面板在实际工作过程中无法承受外界的载荷。同时温度裂缝一般没有规律，裂缝的大小不一样，受温度影响也不一样。

主要预防措施：尽量选择450kg/m3以下的普通硅酸盐水泥，粗骨料选用碎石或卵石，细骨料选用中砂，还要选用细度小、颜色淡、含碳低、质量稳定的优质Ⅰ级粉煤灰和木钙减水剂来降低早期的水化热，增强后期的强度。在搅拌的时候加入缓凝剂，减慢混凝土的凝固时间，减少水化热的集中产生。混凝土中加入少量钢筋或纤维材料会使混凝土温度裂缝控制在一定范围。钢筋混凝土裂缝可能对码头的正常使用及其安全产生影响，并会沿着接岸结构对前方码头结构产生影响或破坏，降低高桩码头承载力，出现倾斜、沉降、转动或位移。

3.2 钢筋锈蚀和混凝土碳化

钢筋锈蚀和混凝土碳化在高桩码头中较为常见，可能导致混凝土剥落、裂缝，造成钢筋与混凝土之间粘结力降低、丧失，承载外压能力降低。经研究数据显示，如碳化深度接近或超过混凝土保护层厚度，则表明混凝土结构中的大部分钢筋已锈蚀。如果混凝土裂缝较多，将加速钢筋锈蚀的程度。

3.3 剥蚀现象

高桩码头支座遭到破坏，支座将发生偏离，支撑能力不足，基本功能丧失，垫块压碎。相关研究表明，若混凝土外观出现漏石、酥松起落、蜂窝麻面、剥落，高桩码头断面尺寸将开始缩小，同时若钢筋混凝土中的钢筋处于较为潮湿的环境则容易导致钢筋锈蚀。

3.4 结构的破坏

高桩码头若出现关键结构构造不合理，施工技术不过关，不足以支撑外界载荷，或实际载荷严重超过设计载荷，引起结构老化、变形。

3.5 地基的不均匀沉降

高桩码头若不重视地基建设易出现不均匀沉降，产生裂缝、倾斜。

3.6 其他

（1）桩基结构长期承受水平力，桩的抗压、拔力不足。

（2）若桩基深度不够，后方回填较大，造成堆场较大沉降，给码头的基桩带来负摩擦力，造成上部结构开裂、位移及桩基沉降，影响码头正常使用及其耐久性。

（3）地基处理不当，会造成边坡稳定性不足，如，边坡位移造成上部结构开裂、边坡失稳滑动，引起桩基损坏。

（4）不注意重要天气防范，导致桩基未形成整体就遭受破坏。

4 高桩码头优化措施要点

4.1 灌注桩的施工控制

在灌注桩施工过程中，要严格控制护筒沉放，利用施工直角强化对桩位的控制。在沉放过程中，利用垂球检测护筒在下放过程中垂直度变化状况，出现偏差及时调整。在灌注桩钻孔过程中，确保钻机和护筒的中心线处于同一条直线，成孔后进行沉渣厚度和泥浆比重检测，合格后再安装钢筋骨架。一般采取导管法浇筑，对首罐混凝土量实行精准测量，确保连续浇灌，避免出现断桩。

4.2 岸坡稳定性的控制

在码头施工期间，为控制岸坡稳定性，重视开挖工序，对挖泥过程进行严格分层分段控制，合理安排打桩施工工序，减少打桩震动对岸坡稳定性的影响，同时加强监测，发现问题，及时调整工序。

4.3 沉桩施工

首先，需根据设计报告，对土层质量、分布、土质，硬夹层范围及厚度等指标详细分析，如不合规范，应补钻探；其次，如果由试桩成果来决定单桩的承载力，则须保证沉桩时使用的工具型号、桩尖进入土层的深度、力度等相一致；再次，如果持力层的土质较坚硬，且没有试桩、试验数据参考，可在进行沉桩之前先做试验；最后，应考虑到土层变化的无规律性，最终确定土层标高。

4.4 墩台施工

墩台作为高桩码头重要部件，需在施工过程中不断优化工艺，表面采取除锈和磨砂等处理方式，避免在模板表面出现锈蚀，及由于墩台底部的受力不均而导致悬臂下沉，并在墩台的底部使用八字角，竖直角上采取圆角处理，防止船只碰撞或拆模过程中产生的破坏。

4.5 有关材料的措施

（1）尽量选450kg/m3以下的普通硅酸盐水泥，粗骨料选用碎石或卵石，细骨料选用中砂及细度小、颜色淡、含碳低、质量稳定的优质Ⅰ级粉煤灰和木钙减水剂，并在搅拌时加入缓凝剂，减少裂缝或混凝土碳化及钢筋锈蚀。

（2）在混凝土中加入钢筋阻锈剂，防止锈蚀。

（3）对外漏钢筋进行外涂隔离层，防止侵蚀。

4.6 有关工艺的措施

（1）大体积混凝土施工采取分层浇筑时，应清除浇筑表面的浮浆、软弱土层及松动的石子，均匀露出粗骨料，在上层混凝土浇筑前，应用压力水冲洗混凝土表面的污物，充分湿润，但不得有水。

（2）对非泵送及低流动度混凝土，在浇筑上层混凝土时，应采取接浆措施。

（3）当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外应力和温度应力，加快散热。

5 结语

随着我国国民经济及水运事业的高速发展，对高桩码头结构型式的革新及施工都提出了更高要求，应加强对现场的施工监理，特别是施工及地质条件差等情况，要加强现场旁站监理，确保工程质量。充分了解地质情况杜绝截桩现象，严格按照施工工序要求，按照相关规范规章，合理控制施工节奏，保证码头施工完结之后的可靠性和稳定性。