高桩码头设计相关问题探讨

高桩码头设计相关问题探讨

王良平

浙江交通勘察设计有限公司浙江杭州310014

摘要：高桩码头属于深水码头的一种重要形式，在无掩护的河域以及内河码头的应用都极为广泛，高桩码头的设计要考虑到各个方面的作用力及受力问题，但现今，我国对于高桩码头的设计理论还不太完善，因此，高桩码头修建的实践过程中也遇到许多麻烦和问题，本文就高桩码头设计中遇到的若干问题作出了相关的分析，并以实例进行了高桩码头的方案分析。

关键词：高桩码头的设计；若干问题；设计要点

开敞式高桩墩式码头是高桩码头的一种，在码头修建中的应用也较为广泛，因此，以开敞式高桩墩式码头为例分析其设计过程中的计算过程，要综合考虑波浪和建筑物的作用力和反作用力、桩和土的作用力和反作用力以及结构空间的受力等各个方面的问题，才能较为准确的分析出码头的整体受力状况，合理的安置每一根地桩，避免资源的浪费，这对于节约建设成本也具有重要的意义。

1高桩码头设计施工中的常见问题

1.1前期准备工作不充分

高桩码头的建设需要以当地的地质条件为基础，并根据地质条件的不同采取不同的设计方案，而在现实的高桩码头设计施工过程中，相关的设计人员却未考虑到当地地质条件的特殊性，而是根据通常的设计思路进行高桩码头的设计，加上缺乏试桩的相关资料，在设计过程中容易出现桩长过大的或过小的情况，造成建设资源的浪费和施工延误。

1.2桩基问题

桩基在长期的承载过程中，受到水平力的作用以及沉桩能力的制约作用，桩基的承载力严重不足。在实际案例中，某码头的桩基采用的是沉桩工艺，该工艺采用的是先用水冲再进行锤击的方法，该工艺方法的工序虽然较为简单，但始终存在握裹力不足以及承载力低的问题，因此在使用过程中，桩基结构容易开裂和错位，桩基结构受损和不稳定直接会影响到码头的正常使用。

负摩擦力也会对桩基带来影响。负摩擦力的出现是在桩身穿过新沉积的或者人工填筑的土层时，而附近的地面有大面积的堆载时产生的作用力，该作用力也会造成桩基结构的错位甚至造成桩基下沉，对于向岸斜桩倾斜度较大的桩基的破坏性极大，因此，考虑到负摩擦力的影响，在桩基设计时，最好是减小向岸斜桩的倾斜度或者直接采用直桩以避免桩基受到破坏，承载力降低。

桩基结构的稳定性还受到边坡的影响，而边坡结构的稳定性又跟地基的处理有极大的关系，如果地基的处理方式不当，造成地基不稳，边坡的稳定性也会随之降低，桩基也会因此而受到挤压和破坏。

在桩基的预制和沉桩的过程中，由于施工能力或施工保护措施的不恰当，导致桩身出现断裂或某些局部的损坏，破坏了桩身的完整性。施工能力的不足表现在：桩的调运过程中出现的强烈碰撞、沉桩过程偏离桩心进行锤击等；施工保护措施的不当表现在：施工保护层的厚度设计不足、施工完成后未在桩顶设置警示灯、未考虑到特殊天气原因如台风产生的巨大风浪对桩身的破坏等。

1.3码头的设计和后期保护的问题

叉桩及叉桩平面扭角的设计会直接影响到码头的水平承载力，如果码头的承载力水平过低，在码头使用过程中就会出现码头整体位移的现象，这不仅会影响码头的使用寿命，还会影响到码头使用的安全性。除此之外，在高桩码头的设计过程中要尽量的避免采取复杂的结构式设计，讲求码头的实用性和有效性，建设过程中对码头各个构件要有相应的保护和防腐措施，码头投入使用后也要定期的检测和维护，及时的处理好码头使用过程中出现的问题。

2高桩码头设计要点实例分析

2.1明确设计条件

高桩码头的设计要考虑到码头位置所处的自然地理条件，根据各码头选址的地理条件的特殊性确立设计方案。设计条件主要包括：地质条件、水文条件及气象条件。码头的地质条件的分析主要把包括其地质结构的稳定性及其各个土层的分析；水文条件的分析主要为明确设计的高低水位，因此要清楚该地的极端高水位和极端低水位及其周期性；气象条件的分析主要分析该地的气候类型以了解大体的日照条件和降雨量、风速、雾天以及集中降雨量及其天数。如某高桩码头的地质条件为：拟建工程区域的基层土层主要为近代人工填土层，河流冲击形成的土层主要是淤泥土、斩性土和砂土，而下层基岩为花岗岩；水文条件为：该地的极端高低水位以50年为一个周期分别为4.40m和-2.79m，根据高低潮位资料经分析得出，码头设计的高水位为3.12m，设计低水位为-2.07m；气象条件为：该地属于亚热带季风气候，该气候类型的主要特点是日照充足且雨量充沛，其多年平面气温为17.2℃，累年极端最高气温37.3℃，累年极端最低气温-7.1℃，年平均降水天数为168d，年平均降水量1537mm，历年影响该区域的台风次数为2次左右，多年平均最大风速20m/s，雾天较多，每年能见度小于1000m的天数达29天。

2.2明确设计思路

明确设计思路才能高效的拟定出较好的设计方案。高桩码头的设计首先要了解码头的吞吐量，为后续设计垫底良好的设计基础，其次再进行工艺方案和总平面方案的对比和筛选，最后再进行水工建筑物结构比选。

码头的吞吐量是指码头所能承载的货运数量以及该码头的平均运货数量，如某码头的年吞吐量为60万吨。

装卸工艺的比选要从技术、流程、操作性及操作安全性、各环节的协作能力以及所用设备的便利性和同一性，既需要着眼于当下，考虑到现在的工业规模，又要着眼于未来，为将来的生产和技术管理的提升与进步以及管理模式的革新留下充足的发展空间。

总平面布置的设计要点主要包含码头平台尺度的选择和平面布置方式的选择。码头平台尺度的选择主要包括泊位数量和码头长度的设计，泊位数量和码头长度的设计又与装卸工艺的选择有重要的关系，这连个方面的数据的设计要以装卸工艺设计比选结果为基础，满足装卸工艺的设计条件。如某码头的装卸比选结果显示出，该码头的主要装卸机械为轮胎式及门座式起重机、皮带机，因此，码头平台尺度的选择既要满足起重机的行驶需求，又要满足皮带机的布设要求；平面方式的选择既要满足防洪等基本要求，又要考虑到造价成本的问题。码头平面的设计主要有三种主要的选择方式：满堂式、引桥式以及板桩接岸三种方式，其中，引桥式的平面设计方式既满足了相关的水利要求，具有一定的稳定性，而且造价也比较合理。

水工建筑物的设计要根据其特殊的地质条件，结合各土层的特性，设计出合理的桩基结构，综合考虑，满足水利要求的同时，增加桩基的稳定性。以本文所例举的某码头为例，其下层基岩为花岗岩，花岗岩是一种风化形成的岩石，强度较高，码头结构设计中作为码头的基础持力层，此外，为了确保在防洪期间码头的结构的稳定性，因此采用高桩梁板的设计结构。

3结语

码头的设计是施工前的重要的步骤，关乎到码头施工是否能顺利完成，码头的设计要综合考虑到码头各个方面的问题，既要考虑到每个细节问题又要用整体思维，考虑到各个细节因素的关系和相互的作用及其对整个码头的影响。高桩码头的设计也是如此，此外，还要注意避免出现以上所提到的常见的设计问题，设计者需要在设计前充分了解高桩码头选址的地质条件、水文条件以及气象条件，为设计方案提供数据支持，提高方案的可行性和科学性，同时还要注意影响桩基稳定性的各个因素，建设施工的过程中注意对桩身的保护，减少对桩身的碰撞并，建设后也要注意桩身的保护工作。

参考文献：

[1]王恺.高桩码头设计中波浪力计算方法的探讨[J].水运工程，2013（10）：138-142.

[2]姚文娟，高敏，程泽坤，陈杰.边载作用下高桩码头桩基承载力性能及加固研究[J].水运工程，2010（11）：66-70.

[3]王元战，高树奇，张智凯，孙熙平.梁板式高桩码头极限承载力概率分布[J].水道港口，2012，33（6）：515-522.