第１２卷 第１２期 中 国水运 Ｖｏ１．１２ Ｎｏ．１２ ２０１２笠 １２月 Ｏｈ ｉ ｎａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１ ２ 浅谈港口工程灌注桩施工钢平台的设计与验算 张加喜 （福建省港口工程公司，福建福州３５００００） 摘要：结合工程实际， 介绍了港口工程灌注桩施工钢平台的设计与施工，并对钢平台构件验算的内容及具体方法 进行了阐述。 关键词：灌注桩；设计； 施工；验算 中图分类号：ＴＵ９７４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９７３（２０１２）１２－０２４１—０２ 一、工程概况 台面标高：设计高水位为７．４５ｍ，极端高水位水位为８．５８ｍ， 本工程位于江阴港区１０＃泊位，地处兴化湾中部北岸的 设计桩顶标高分别为５．６ｍ，码头平台施工平台面高程为 福清江阴岛壁头角海域，是建滔化工厂的主要配套项目。本 ７．４５ｍ＋１．Ｏｍ＝８．４５ｍ，取８．６ｍ。 工程建设规模为５万ｔ级液体化工泊位一个（同时兼靠２艘 考虑过渡墩、控制平台、栈桥的设计桩顶标高分别为９．９ｍ、 １，０００￣５，０００吨级船舶），码头进港航道和停泊水域近期按２ ８．６ｍ、８．９５ｍ，施工平台面高程分别取１ ｌｍ、１０ｍ、１０ｍ。 万ｔ级考虑，近期码头年设计货物吞吐能力为９０万ｔ，随着 （２）平台平面布置 江阴工业区的不断发展，相关产品市场规模的逐步扩大，预 为了节省投资，平台分８个施工段搭设，组织流水施工。 留远期发展至年通过１４０万ｔ的能力。 第ｌ段：引堤２８￣２９排架、栈桥２７排架；（１＃平台） 本工程码头平台长２２２ｍ，宽２７ｍ。平台分３个分段， 第２段：栈桥２６排架、栈桥２５排架；（２｝｝平台） 码头结构型式为高桩梁板式结构，桩基为 １，８００钻孔嵌岩 第３段：栈桥１排架及控制平台（６轴、８轴）；（３＃平台） 灌注桩，灌注桩顶标高为５．６ｍ。排架间距１Ｏｍ，每个排架 第４段：系缆墩１轴、２轴；过渡墩３轴；（４＃、５＃平台） ４根灌注桩，共２４个排架，桩数为９６根。 第５段：码头平台４～１４轴（６｝｝、７＃、８＃、９＃平台）； 工程包括系缆墩３座，基础为 １，８００钻孔嵌岩灌注桩， 第６段：码头平台１５Ｎ２２轴（１０＃、１ｌ＃、１２＃、１３＃平台）； 平面尺寸为ｌＯｒｅ １ ｌｍ，灌注桩顶标高为５．６ｍ，平台桩数 第７段：码头平台２３～２９轴（１４＃、１５＃、１６＃平台）； 为每个墩４根，共１２根。 第８段：系缆墩３０轴、３１轴；系缆墩３２轴、３３轴。 工程控制平台基础为 １，２００钻孔嵌岩灌注桩，平面尺 （１７＃、１８＃平台） 寸为１ ｌｍ １ ｌｍ，灌注桩顶标高为８．６ｍ，桩数为４根。 前沿线距前沿桩中心线２．５ｍ，平台后沿线距后沿桩中 工程设计过渡墩１座，基础为 １，０００钻孔嵌岩灌注桩， 心线２．５ｍ。 平面尺寸为５ｍ ２ｍ，灌注桩顶标高为９．９ｍ，桩数为２根。 施工平台上共布置钻机１２台，计划第１段布置１台钻机， 工程计划栈桥长４２０ｍ，宽１２ｍ，栈桥与码头衔接处１ 第２段布置１台钻机，第３段布置１台钻机，第４段布置１ 排（第１排）３根 １，０００钻孔嵌岩灌注桩组成，栈桥与引 台钻机，第５段布置２台钻机，第６、７、８段根据进展情况再 堤衔接处３排（第２５排、２６排、２７排）由９根 １，０００ 各布置２台钻机，共１２台，施工中如遇到特殊情况再作调整。 钻孔嵌岩灌注桩组成。栈桥灌注桩顶标高为８．９５ｍ，桩数为 本施工平台的荷载，未考虑大型起重机械作用在施工平 １２根。引堤长７０ｍ，宽１２ｍ，引堤与栈桥衔接处２排（第 台上，各种材料设备的吊运考虑从水上施工船舶进行吊运。 ２８排、２９排）由６根 １，０００钻孔嵌岩灌注桩组成栈桥灌 钢平台的荷载考虑人行荷载、水泥泵管荷载、工具机具自身 注桩顶标高为３．６ｍ，桩数为６根。 荷载、钢平台自重等荷载。 二、灌注桩施工钢平台的设计与施工 （３）临时钢平台结构 １．设计 灌注桩施工平台为型钢组合的桁架式结构。主梁、次梁、斜 码头平台、控制平台、系缆墩、过渡墩为顺岸式高桩（灌 撑等节点问的连接均采用焊接连接，具体结构详见附图。基础采 注桩）梁板式结构，码头灌注桩施工钢平台后沿距引堤４２０ｍ。 用０５００ｘ １０ｒａｍ钢管桩，采用ＤＺＭ一６０振动锤振动沉桩，激 码头平台、控制平台、系缆墩、过渡墩桩区地表标高 振力４７７ＫＮ。钢管桩沉桩后，主梁底面高程处剖口或焊接牛腿， 一６．６ｍＮ．８．４ｍ，平均高程一７．５ｍ。栈桥、引堤桩位区地表高程 支撑主梁，固定横撑、纵撑及斜撑。纵、横撑为１４ｂ槽钢，斜 一２．４ｍ￣一４．２ｍ，平均高程一３．３ｍ。拟将施工平台钢管桩打入粉 撑采用７０ｘ７０Ｘ８ｍｍ角钢，主梁采用４０工字钢梁，次梁为 质粘土层（标高约达到一１７ｍ左右）以作为钢管桩的持力层。 ３２ｂ槽钢铺设在主梁上，间距ｌｍ，面层铺设１．２ｃｍ厚钢板。 （１）临时灌注桩钢平台平台面高程 ２．施工 根据灌注桩施工要求，码头平台、系缆墩、引堤施工平 灌注桩施工平台采用钢管桩做基础施工，根据平台平面 收稿日期：２０１２—０７—２８ 作者简介：张加喜（１９６９一），男，福建省港口工程公司工程师，从事港口工程施工。 ２４２ 中国水运 第１２卷 布置和高程，从岸到海，从西到东，逐排进行沉钢管桩，沉 桩采用水上６０吨级起重船，沉钢管桩控制以ＤＺＪ６０振动锤， 连续振动２０ｓ无明显下沉为准。同一排架钢管桩全部打完并 截桩，栈桥、控制平台钢管桩桩顶高程＋９．６ｍ，过渡墩钢管 桩桩顶高程＋１０．６ｍ，引堤、系缆墩、码头平台钢管桩桩顶高 程＋８．２ｍ，钢管桩施工后，应根据潮位及时焊接牛腿或钢管 剖口及纵横撑、斜撑和铺设次梁、面层槽钢。 三、钢平台构件验算内容 本工程钢平台包括由栈桥灌注桩平台、码头灌注桩平台 和系缆墩灌注桩平台，根据钢平台平面布置方案，施工钢平 台主梁跨度按照为９．３０ｍ为最不利且代表作业面较大，本次 验算按９．３０ｍ进行复核验算。验算内容主要为荷载、【３２ｂ 槽钢次梁内力验算，主梁内力和钢管桩长及承载力验算。 １．计算荷载 单跨活荷载：１０ＫＮ； 单跨次梁［３２ｂ槽钢６根自重：６ ６ ４３．２／１，０００ ９．８＝ １５．２４ＫＮ； 单跨Ｉ４０ｂ工字钢２根自重：９．３ ２ ２ ７３．８／１，０００ ９．８＝ ２６．９ＫＮ； 单跨钢板（５ １２）自重：９．３ ６．５ ０．０１２ ７．８５ ９．８＝ ５５．８ｌｋＮ； ｑ＝（１０＋１５．２４＋２６，９＋５５．８１）／９．３＝１ １．６ｌｋＮ／ｍ 按１台钻机自重１２０ＫＮ（考虑１．１冲击系数和１．４的 安全系数，计算时按最不利荷载综合考虑）得： Ｐ总＝１２０ １．１ １．４＝ｌ８４．８ｋＮ； ２．ｆ３２ｂ槽钢次梁内力验算（按简支梁考虑） 【ｏｌ＝８４ＭＰａ，Ｍ＝４５ＭＰａ Ａ＝５５．１ｃｍ。，ｂ＝９ｃｍ，ｄ＝ｌｃｍ， Ｉｘ＝８ １４４ｃｍ 。 Ｓｘ＝３０２．５ｃｍ３， Ｗｘ＝５０９ｃｍ３， Ｉｘ／Ｓｘ＝２６．９ｃｍ Ｉｙ＝３３６ｃｍ。，ｉｘ＝１２．１ｃｍ，ｉｙ＝２．４７ｃｍ， 排架间跨距为３．５ｍ，采用６根［３２ｂ槽钢，取跨长４．Ｏｍ 计算 传给单根纵梁的最大反力为： ｑ＝（１Ｏ＋１５．２４＋５５．８１＋１８４．８）／６＝４４．３１ＫＮ 最大弯矩：Ｍ＝ｑ１２／８＝４４．３１＂４ ４／８＝８８．６２ＫＮ・Ｍ； 最大剪力：Ｑ＝ｑｌ／２＝４４．３Ｉ ４／２＝８８．６２ＫＮ； ｎ：Ｍｍａｘ／（Ｗｘ［ｏ１）＝８８．６２ １，ｏｏｏ／（５０９ ８４）＝２．１ 根＜６根 剪应力Ｔ＝７２．５６ １，ｏｏｏ／ｏ．２６９／０．０１＝２６．９７ＭＰａ＜Ｑ 通过验算，证明其满足要求。 ３．主梁内力验算（按简支梁考虑） 按跨度９．３ｍ计算，得： Ｐ＝１８４．８／４＝４６．２ｋＮ： ｑ （１０＋１５．２４＋５５．８１）／９．３＝８．７２ｋＮ／ｍ； 最大弯矩：Ｍ＝ｑ１２／８ ｐｌ／２：８．７２ ９．３２／８＋４６．２ ９．３ ／２＝３０９．１ｋＮ・Ｍ； 最大剪力：Ｑ＝￣／２＋Ｐ＝８．７２ ９．３／２＋４６．２＝８６．７５ｋＮ・Ｍ； 依据Ｉ４０ｂ工字钢截面特性参数： 计算单跨需用工字钢根数： ｎ＝Ｍｍａｘ／（Ｗｘ［ｏ１）＝３０９．１ １，ｏｏｏ／（ｉ，ｉ４０ ｉ４５） ＝ｉ．８７根（取２根） 剪应力ｔ＝８４．４７＊１０３／０．３３６／０．０１２５＝２０．１ １ＭＰａ＜ 【ｔ】：８５ＭＰａ 验算结果：满足要求。 ４．钢管桩桩长及承载力验算 Ｉ４０ｂ工字钢下方设置外径ｄ＝５００ｍｍ钢管桩，由以上 计算可知，钢管桩桩顶最大受力Ｐ＝（３．５＋３０．４８＋２６， ９＋５５．８１）／４＝２９．１７ＫＮ，考虑结构安全，取单桩设计承载 力为２００ＫＮ，选用钢管外径Ｄ＝５００ｍｍ，壁厚６＝１０ｒａｍ。 Ｉｘ＝４６，２ １９．８９６ｃｍ ，ｉｘ＝１７．３２７ｃｍ，Ｉｐ＝９２，４３９．７９２ ｃｍ ， Ｗｘ＝３，６９７．５９ｌｃｍ。，Ａ＝１５３．９３８ｃｍ２，ｇ＝１２０．８４１ ｋｇ／ｍ （１）按地质资料计算的单桩承载力确定钢管桩长度 打入桩的容许承载力为： 【Ｐ】＝１／２（ｕ∑ａｉ ｆｉ Ｌｉ＋ＡＡＲｏ） Ｑｉ、Ｑ一分别为打入桩对各土层桩周摩阻力和桩底承载压 力影响系数（ｏｉ、Ｑ在土层埋深≤５ｍ时取０．８，１０ｍ时取１） 打入桩均取１，入：系数，砂类土当Ｄ／ｄ≥１时，入＝１ Ａ一桩底支承面积，Ａ＝０．０１２ ｌｍ ； Ｒ一桩尖土的极限承载力 【Ｐ】一轴向受压桩的容许承载力（ｋＮ）； ｕ一桩身截面周长（ｍ），ｕ＝ｎｄ＝３．１４ ０．５＝１．５７１Ｍ； ｆｉ一桩侧土的极限摩阻力（ＫＰａ）； Ｌｉ一各土层的厚度（ＩＴＩ）； 以粉质粘土层计（ｆｉ＝５５ＫＰａ，Ｒ＝１２０ＫＰａ） 钢管桩打入土层的最小深度计算： Ｌｉ＝（２［Ｐ】一ＡＲＱ）／（ｕ∑ａｉ ｆｉ） ＝（２ ２００—０．０１２１ １２０ １）／（１．５７１ ５５ １）＝４．６１３Ｍ ＜９．４Ｍ（入土深度。 本方案泥面最低标高达到一８．４ｍ，按照桩顶标高为 ８．２ｍ，桩长为２６ｍ，最小入土深度达到９．４ｍ），单桩入土 深度满足要求。 （２）按桩身强度验算单桩承载力 钢管桩按一端自由一端嵌固的截面压杆考虑，杆件取２６ｍ。 杆件长细比 ＝１０／ｉ＝２６／０．１７３＝１５０．２９＜１８０，符合钢 结构受压杆件长细比要求。 根据欧拉公式，计算出临界荷载为：Ｐｃｒ＝ｎ２ＥＩ＝／（４１２） ＝４０７．４４８ＫＮ，（１ａ Ｅ＝２０６ＧＰａ） 取安全系数ｎｓｔ＝２，则钢管桩容许荷载【Ｐｃｒ】＝Ｐｃｒ／ ｎｓｔ＝４０７．４４８／２＝２０３．７２４ＫＮ； Ｐ＜【Ｐｃｒ１，满足要求 四、总结 经对本工程的施工临时平台的设计及计算进行各项验算， 证明其平台的结构稳定性能够满足目前灌注桩施工工艺要求。 参考文献 【１ｊ王静红．ＪＴＪ２４８—２００１，港口工程灌注桩设计与施工规程 【ｓＪ．ＪＴＪ２８５，港口工程嵌岩桩设计与ｇ：ｒ－＃ｚ＃ｉ［ｓ］．人民交 通出版社．２００２．４． ［２】何文芳．港口工程中钻孔灌注桩施工探讨【『１．城市建设理 论研究．２０１１．１５．
