摘要：在土木工程建设过程中，桩基础应用较广泛，在港口工程中对桩基础进行充分应用，能在极大程度上提高港口工程的施工质量。在当前的港口工程中所利用的桩基主要包括预应力混凝土桩、PHC桩、钢管桩及钻孔灌注桩。在施工过程中需要对不同的桩基础特点进行研究和分析，同时掌握港口工程桩基础的设计要点，才能保证港口工程桩基础得到充分利用，从而提高港口工程的整体施工质量及安全性，对促进港口工程建设水平的提升有重要帮助。
关键词：港口工程； 桩基设计； 施工特点； 工艺质量
Abstract:In the course of civil engineering construction,the pile foundation is widely used,especially in port engineering,which can greatly improve the construction quality of port engineering.The pile foundations currently used in port projects include prestressed concrete,PHC,steel pipe and cast in place bored piles.In the process of construction,it is necessary to study and analyze the characteristics of different pile foundations,and master the design essentials of pile foundations in port engineering,so as to ensure the full utilization of pile foundations in port engineering,so as to improve the overall construction quality and safety of port engineering.This is of great help to promote the construction level of port engineering.
Keyword:port engineering; pile foundation design; construction characteristics; process quality;
目录
1港口工程桩基础概述……………………………………………………………………1
2影响港口工程桩基设计的因素……………………………………………………………………2
3港口工程桩基础设计要点……………………………………………………………………3
4常见的港口工程桩基础施工特点……………………………………………………………………4
4.1预应力钢筋混凝土桩……………………………………………………………………5
4.2 PHC桩。……………………………………………………………………5
4.3钢管桩……………………………………………………………………5
4.4钻孔灌注桩……………………………………………………………………5
5结束语……………………………………………………………………6
参考文献……………………………………………………………………7
随着我国土木工程行业的快速发展，桩基础在各个领域中的应用更加广泛。桩基的功能也较多，能承受轴向压力作用，同时能承受水平荷载作用。在港口工程中对桩基进行有效应用能充分发挥各类桩基的优势，保证上部结构物的安全性，需对各种桩基的特点进行准确掌握，提高桩基应用的经济性及合理性。
1 港口工程桩基础概述
在港口工程施工过程中，桩基础施工技术的应用比较普遍，尤其是在高码头施工中桩基础发挥着至关重要的作用，在实际应用过程中，桩基础除了作为基础工程进行施工外，还是港口工程的重要荷载承受结构。在对桩基础进行利用的过程中，可将在上部结构产生的荷载传到地基深处，确保岸坡的稳定性及安全性。在码头结构中对桩基础进行合理布置，可以在最大限度上提高码头结构的受力性能。在码头工程中对桩基础进行设计时，必须重点考虑桩基础本身的承载力，确保在同一状态下每1根桩都能够均匀受力。这样能防止在码头使用过程中，桩基础出现不均匀沉降变形，确保码头结构的稳定性及经济效益。
在桩基施工过程中，需要考虑到其可操作性以及方便布置的原则，因为港池开挖及打桩过程会影响岸坡的稳定性，在港口工程中对桩基础进行设计时，需要采取有效措施确保岸坡的稳定性。在港口工程施工过程中，可以利用各种方法保证岸坡稳定与牢固性，同时充分考虑桩所产生的负摩擦力及群桩效应和桩抗拔性的影响。在高桩码头设计过程中，要根据工程的实际地质情况及码头排架所承载的船舶撞击力及作用力在码头上部结构上的荷载等情况，对桩型进行充分考虑，才能保证桩型确定的科学性及合理性。在当前港口工程施工过程中常用的桩基础类型主要包括预应力钢筋混凝土桩、PHC桩、钢管桩以及钻孔灌注桩等。
2 影响港口工程桩基设计的因素
在桩基设计过程中，需要充分考虑桩型及桩长2个因素，只有保证桩基桩型及桩长设计能满足港口工程中对桩基础的质量要求，才能保证后续施工质量符合建设要求。首先，在设计桩基础过程中，需要对桩基础的力学性能进行充分考虑，根据桩基础的受力情况，可将其分为横向受力桩、竖向受力桩及斜向竖力桩。而不同方向的受力桩面积也不相同，在受力过程中产生的应力分布也存在较大差异。设计过程中必须以港口工程的具体荷载科学选择桩型，保证桩基础设计效果。
其次，在对桩长进行设计中，需要对工程断面以及地基的持力层厚度和沉降方式进行综合考虑。尤其是要分析桩长设计工作与断面、地基持力层厚度和沉降方式之间的关系。要根据施工环境的具体情况加强对地层情况的研究和分析，才能保证桩长设计的科学性以及合理性。在对桩基础设计过程中，设计人员需以掌握的港口工程施工设计方案为基础，开展施工现场勘查作业，然后对不同的施工设计方案进行对比分析，同时根据工程的实际情况对桩型和桩长的科学性以及合理性进行对比研究，这样才能选择出最佳的桩型及桩长设计方案，保证其能符合港口工程的设计要求。
3 港口工程桩基础设计要点
在桩基设计过程中，需注意从以下设计要点出发，确保能科学设计桩基础。
首先，需重点考虑桩基础本身的性能参数，保证性能参数的准确性以及科学性是提高桩基础整体设计水平的重要内容。在桩基础性能参数设计过程中，主要是对桩基的变形系数、桩身挠曲长度以及桩顶的高度计算结果等。
其次，需对施工现场的水文地质条件进行全面准确勘测。桩基设计的准确性以及科学性与施工现场的具体情况密切相关。不管是利用钻孔灌注桩，还是预制桩、钢筋管桩，在设计过程中都要对港口码头的地质结构、水文状况及土壤构成等进行充分考虑，要以港口工程的地质勘察报告为基础。在高桩基设计以及规划过程中，重点考虑其安全性及施工进度。最后，在相邻桩基施工过程中，如果2个桩基的地质条件存在较大差异，在设计过程中需要以具体的地质条件为基础进行区别化设计。设计人员可根据掌握的具体地质情况完成桩基础设计作业，确保每1个桩基的设计效果，保证桩基整体的施工质量。
4 常见的港口工程桩基础施工特点
4.1 预应力钢筋混凝土桩
预应力混凝土桩由工厂进行预制生产，主要包括先张法及后张法。先张法预应力钢筋混凝土桩桩身质量相对稳定，承载力较强，使用寿命长，适合的地质环境为基岩埋藏有一定深度、强风化岩层以及风化土层中。后张法预应力混凝土桩直径比钢管桩大，耐久性能优良。在应用后张法预应力钢筋混凝土桩时，以拼装方式为主。在施工中，需连接标准长度为4 m的预制管桩，预制钢筋混凝土桩移动到施工现场后，要严格按照设计图纸施工，用可调性接桩小车完成接桩作业。为确保接缝强度，在管节端面处理时要进行磨平，并且在边缘处要做1 cm倒角。
在对预制管节进行连接时，需使用环氧树脂粘结剂。为保证连接效果，可在预制管节端面涂抹偶联剂。在沉桩作业中可利用外力将预应力混凝土桩沉入地基中，一般常用的方法为锤击成桩法，在施工中需要应用的机械设备为打桩机、打桩架及其他设备。
在高桩码头预应力混凝土桩施工中，打桩船必须完成水上作业。在港口岸边水深较小的情况下，打桩船不能靠近岸边，但距离岸边的距离相对较短，可利用吊龙口进行作业。桩锤一般包括蒸汽锤、柴油锤、液压锤。在对桩锤进行选择时，要以试桩效果为基础，保证桩锤选择的合理性。选择的桩锤需克服沉桩阻力，且沉桩速度及沉桩质量必须符合施工要求，才能保证桩身的完整性，同时提高沉桩效率。
4.2 PHC桩
现阶段，从国外引进的新型桩是一种高混凝土强度等级的桩基，其最大强度达到C80,即PHC桩。这种高强度预应力混凝土桩有2次长压以及高压蒸汽养护，能在短时间内达到养护28 d龄期的工程强度。PHC桩在港口工程中的应用优势是强度高，耐久性强，工程造价适中。我国生产的PHC桩的桩径能达到1.2 m,整根无接缝桩长超过50 m,可以做嵌岩桩进行应用。
4.3 钢管桩
钢管桩与混凝土桩相比成本较高，且用钢量较大，但其强度高，具有较强的抗水平荷载能力以及抗弯能力，能够最大限度上减少船舶的撞击力。钢管桩的施工工艺相对简单，可保证施工效率，缩短工期。
一般情况下，钢管桩多应用在外海大型港口的码头施工中。这一类型的码头在施工过程中受洋流、潮汐、冰凌及波浪的影响较大，利用钢管桩进行施工可以保证施工效率与施工安全。在钢管桩施工中使用的材料为A3钢或其他合金钢卷焊成型。对钢管桩直径进行控制时，需要根据工程的具体情况，最大桩长在60 m以上，可作为嵌岩桩应用，钢管桩需在预制厂进行制作，制作成单节管桩后，运送到施工现场进行拼装焊接。为保证两单节桩接头处的稳定性及牢固性，可以在接头处加上衬套。
在钢管桩施工作业中，需对其进行绑扎，在打桩前将桩帽放置在钢管桩桩头，还要将减震垫安装在桩帽上。在打桩过程中，缓慢间断试打，打入地层一定深度后再以连续击打的方式进行施工，防止出现贯入量较大而引起空挡情况。为确保钢管桩沉放位置的准确性，需使用经纬仪对桩的垂直度进行校正。在打入时，如桩位不正或者倾斜，要及时拔出钢管桩重新打入。
需注意，在对钢管桩进行应用时，钢管桩的防锈问题以及桩尖形式会在其他程度上影响钢管桩的应用效果。
首先，钢管桩的防锈措施是影响钢管桩使用寿命以及稳定性的重要因素。因为港口工程中的桩基长期处于水下环境中，其出现腐蚀的可能性较大。在对钢管桩进行维护作业时，需人工对腐蚀部位进行处理，提高钢管桩的应用性能，确保码头构筑物的安全性。现阶段，防腐涂层以及阴极保护措施的应用比较普遍。防腐涂层在应用时需在钢管桩表面涂防腐涂层，使钢管桩不与外界直接接触，从而减缓钢管桩遭受腐蚀的速度。对防腐涂层保护措施的应用比较广泛，因为这种工艺操作方式简单，在现场施工时可以直接应用。在操作过程中连接钢管桩与提供阴极保护的电流活性金属，可在出现腐蚀时损耗阳极，减缓阴极受腐蚀的速度，达到保护钢管桩的目的。这种防腐措施的操作过程比较简单，对工作人员的要求相对较低，能够达到一次安装、长期保护的目的。外加电流保护措施是一种应急性的防腐措施，在操作中需人为提供保护电流，将整个钢管桩作为阴极，利用特定材料作为阳极，防止钢管桩受外界环境影响而出现腐蚀问题。但是这种防腐措施操作过程复杂，受外界环境的影响较大，必须由专业技术人员对其进行定期维修与管理。
其次，桩尖形式主要包括全封闭式、半封闭式以及开口形式。全封闭钢管桩在沉桩时会出现挤土作用，沉桩作业比较困难，但其承载能力较高。而开口形式的沉桩施工作业简单方便，能贯入到硬土层，基础作用力较小，施工速度较快，但承载力会受到一定影响。而半封闭式桩尖的中间会装空心管芯，其余部分全部封闭，能消除水浮力的影响，同时能减弱打桩的阻力，适合在硬质土层沉桩中应用，这种桩尖形式不仅能保证施工效率，同时能确保钢管桩的承载能力。
4.4 钻孔灌注桩
在开展钻孔灌注桩施工作业时，所需施工设备相对简单，并且不需在预制厂完成生产作业，仅利用打桩船和其他辅助船舶完成施工作业。在施工过程中的冲击作用不会对岸坡的稳定性产生较大影响。钻孔灌注桩的主要施工程序是首先进行钻孔作业，并且利用水泥护壁保证钻孔作业质量。然后进行钢筋笼下放作业，同时进行二次清土和水下混凝土浇筑作业。需注意，钢筋笼下放过程中要保证钢筋笼的长度与桩尖之间存在一定距离。一般下放到地面以下1/3的入土深度即可进行水下混凝土浇筑作业。
5 结束语
在港口工程施工过程中，桩的受力情况比较复杂，桩身自重以及承台上部的荷载和船舶荷载都会对桩基产生一定影响。此外波浪力、水流作用以及地震荷载也会对桩基础的稳定性产生影响。
因此，确保桩基础的施工质量是保证港口工程整体质量的关键。这就需要对桩基础的设计要点进行充分掌握，同时根据预应力混凝土桩、PHC桩、钢管桩以及钻孔灌注桩的不同特点，充分考虑港口工程的具体要求，选择科学合理的桩基础形式。这样才能保证桩基础的整体施工数量，从而确保港口工程的建设水平。
参考文献
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