高桩码头位移原因分析及其预防措施.doc

高桩码头位移原因分析及其预防措施 摘 要：高桩码头是建立在水陆接壤的岸坡边的码头，是一种连片式结构。其作为主要码头结构形式之一，在码头建设中具有广泛的应用价值。然而，由于受到各种因素的影响，高桩码头位移现时有发生，影响着码头的使用安全。为此，文章首先阐述高桩码头位移原因，然后提出针对性防治策略，以望对后期的码头建设工作提供借鉴。 关键词：高桩码头；位移原因；对策 近年来，随着码头建设规模的不断扩大，高桩码头作为透空式码头结构，具有建设速度快、构件受力明确、泊稳条件好及投资少的优点，在软土地基中得到广泛应用。然而，由于高桩码头建立在水陆接壤的滩涂地界，极易受到接岸方式的影响，在岸侧土压力作用下产生位移现象，对码头安全造成较大威胁。因此，要想防止高桩码头位移现象，加强施工全过程的质量控制、提高监测力度显得尤为重要。 1 高桩码头位移原因 1.1 自然现象 尽管高桩码头在施工过程中采用了低水位设计，但由于受到潮汐的骤降、陆域吹填及其暴雨降水等因素的影响，使得回填渗透性较差，产生较大的渗透水压力，增加滑坡力矩。根据计算结果可得水头差为1.8m时，其渗流力可降低码头安全系数，在低潮时诱发滑坡事故，威胁周围人员的生命及财产安全。此外，对于地震及放炮等突发因素也可影响高桩码头安全，由于强大的地震波可加大颗粒孔隙水压力，降低抗剪强度，使岸坡失去稳定性，致使码头发生位移。 1.2 设计不科学 首先，桩基布置不合理。岸坡土体对桩施加水平推力，主要是由设在前承台或前沿的斜桩承受，其土体推力沿着后承台的连线上，若岸坡的水平推力与其桩连线成一角度，则可减弱排桩的抗力。若排桩结构的抵抗力减小到近30%，是不可取的，禁止出现此种设计。其次，岸坡稳定计算参数选取不科学。在码头设计中高桩码头的岸坡稳定是其设计重点，也稳定性可参照一般平面问题，若整体沿圆弧面滑动，可采用瑞典条分综合应力法对其进行计算。岸坡稳定系数一般控制在（1.0-1.3），应根据码头建设的实际情况进行设计。但在实际的系统计算中，由于选取不当，降低了安全度，或者岸坡发生变形，导致码头位移。 再次，接岸结构型式选择不当。高桩码头最为主要的部位为接岸结构，也是高桩码头较容易出现问题的部位。由于在选择结构型式时没有考虑压力大小、地基应力及施工环境等综合因素，导致发生位移。最后，没有充分考虑施工中的荷载。码头岸坡由于受到回填土、挖泥及吹填土等影响，而在实际的施工过程中并没有将这些因素考虑在内，导致工程事故的发生。 1.3 施工不合理 首先，岸坡变陡。岸坡自身倾斜，受到自身重量及外力作用的影响，使整个土体容易从高处滑动，若土体内某个面的换动力超过土体抵抗滑动力，或者挖泥深度过深，坡面遭到冲刷等，都会改变土体内部应力，使某些面的剪应力达到土体极限抗剪度，破坏土体稳定平衡性，发生滑坡现象。其次，打桩。高桩码头位移的重要原因之一为打桩，通过打桩容易引起岸坡的变形，使码头桩基受损。其作用如下：当封闭尖桩打入时，其排开土的体积为入土桩的体积，可产生较高的孔隙水压力，降低抗剪低强度。若打桩速度过快，土体中超孔隙水的压力累计也较快，加上水土挤压产生较大的超静水压力，进而导致水平位移。最后，抛填。由于抛石前并没有对桩间淤泥层的厚度及其土体力学指标进行检测，当回淤较厚时，并未对其清除，容易对抛石体的稳定及后方抛石量增加引起变形。同时，抛填速率将直接影响施工期的码头位移量，若回填速度过快，就会增加岸坡荷载，而支承荷载的地基在短时间内并不能够得到固结，加上受到土压力作用，进而引起位移。 2 防治高桩码头位移对策 2.1 做好施工前的勘察工作 在决定施工前应做好勘察工作，对施工地形、地貌及水文等现象进行调查，对调查资料进行综合分析，了解拟建码头是否存在对岸坡稳定不利的因素，若存在应及时给予解决措施。应对软弱层的深厚、被掩埋的古河道排水沟及受水流冲淘的岸坡进行勘察。此外，勘察工作不应仅仅限于码头施工区，还应多码头周围的地形及地貌等进行整体分析评估，了解码头岸坡的冲淤情况。 2.2 做好施工设计工作 高桩码头设计时要想达到减少地基沉降的目的，应在基桩施工前加固地基，可采用打砂井、打挤密砂桩或深层水泥拌合法对堤基加固，进而增加岸坡的整体抗滑稳定性；增加地基承载力，减小地基沉降所产生的摩擦力；对码头岸坡的进行检测，确定坡度适宜；明确规定回填土及抛石的高度及间隔时间；接岸结构与码头、桥梁之间的连接采用渡板简支结构，进而减小不均匀沉降问题；为了防治码头不均匀沉降，应将码头基桩打入硬土层或在同一持力层；可采用真空预压法在土体深层产生真空度，通过打桩消散打桩而产生的超空隙水压力，进而提高岸坡的稳定性。 2.3 加强施工质量控制 首先，加强施工过程中的制度建设，要求施工人员、施工单位按照规章制度进行科学施工；其次，提倡采用利于边坡稳定的施工方法及程序，禁止采用“上填、中振、下挖”的施工方法，若遇到此种施工手段，应加大处罚力度，加以惩戒；再次，为了减轻打桩振动所带来的影响，可采取重锤低击、间隔跳打、停停打打及削坡减载的方式，禁止使用两台以上桩架打桩。在已有码头后方陆上打桩，应由码头近处开始，向远处扩散打，使孔隙水压力迭加最大值产生在离码头较远处。最后，若发生滑坡现象，在而应根据实际情况采取紧急措施，如：坡脚进行压载、暂停打桩或者削坡及卸去顶部荷载等方式，并相应做好地面排水工作，做好水下工程的抢救工作。 2.4 加强后期使用管理 后期高桩码头管理则应按照设计要求进行使用，不得长期改变使用性能，或发现超载。一旦发现大面积超载则会加速岸坡的变形及位移。因此，应加强后期监测及管理。常用的几种位移监测方法有视准线法、前方交会法、极坐标法、GPS测量及支距法。其中GPS测量是当前应用广泛且提倡使用的方法。加上当前GPS系统不断完善，软件性能得到不断改进，GPS数据可对基准点及监测点进行采集。为了有效提高监测的可靠性及精确度，选用两个基准点，且所选取基准点的位置条件要好，能够满足GPS测量条件。通过利用GPS测量提高观测数据的准确性。此种观测方法可全天候作业，不易受到码头离岸距离的影响，能够提高观测精确度。当码头位移范围超过规定要求时，可相应采集措施加以制止，确保高桩码头稳定性。而视准线法原则上两个基点之间的距离大于码头的长度，且码头的变形不会影响到基点。在其中1个基点上安置经纬仪，照准另一个基点上设置的标志，构成方向线。方向线通常垂直于码头的最大位移方向。两基点原则上设在码头两侧，有时因受地形限制设于码头同侧，或将另一个基点设在码头轴线的垂线上。 3 结束语 高桩码头作为我国码头结构型式的一种，在现代港口建设中得到广泛应用。鉴于高桩码头发生位移受到自然现象、设计及施工的共同影响，文章特从施工前的勘察、施工设计及施工过程中的质量控制及后期使用管理四方面进行详细阐述，旨在将可能发生位移的因素降到最低，确保码头的安全及稳定。 参考文献 1张瑞霞.水上高桩码头桩基安全性评价J.铁道建筑，2012（10）：36-39. 2陈胜.高桩码头位移原因及监测J.中外企业家，2013（17）：197-199. 3吴红霞，邓先乔.高桩码头岸坡滑动位移原因及对策研究J.中国水运（下半月），2011，11（11）：234-235. 4杨有军.高桩码头柔性高桩承台和桩基在水平力作用下的计算研究D.南京：河海大学，2005.