浅谈高桩墩式与重力式沉箱码头结构比选

陈家贵杨璧榕

中交第二航务工程勘察设计院有限公司广州分公司广东广州511400

摘要：在水运工程中，码头结构的选型是重中之重，本文以珠海某项目作为研究对象，仅对码头设计方案中两种结构的施工技术要点和工程造价进行比较分析，研究对码头结构选型的主要影响因素，为合理的控制投资成本，以取得最大的投资效益。

关键词：高桩墩式；重力式沉箱；施工技术；结构比选

1工程概况

珠海某项目，拟建设一座长300.1m的防波堤，港内共布置27个游艇泊位，并建设钢引桥、导助航设施、进港航道以及配套水、电设施等。

2主要结构方案

根据本工程地质资料，工程区附近土层分布自上而下大致可分为淤泥、粉砂、砾砂、砾质粘性土、全风化花岗岩、强风化花岗岩、微风化花岗岩。砾质粘性土或以下土层承载力较高，可作为防波堤的持力层，持力层埋深适中，均适宜采用直立式与斜坡式结构。斜坡式结构需占用到较大的港池面积，使得游艇泊位数减少。考虑到尽量扩大港内水域面积，并综合考虑上述地质条件、泊位布置及景观性要求，防波堤拟采用直立式结构。

防波堤采用高桩墩台结构和重力式沉箱墩台两个结构方案进行比选。

（1）高桩墩台结构方案

防波堤堤顶面高程4.6m，栏杆处挡浪板顶高程5.1m，采用灌注桩墩台结构方案。灌注桩直径1.6m，间距2.2m，终孔时桩底标高不得高于设计标高，进入全风化及以下岩层1.5倍桩径。桩顶上部浇注墩台连成一个整体，现浇墩台厚2.6m。墩台下部海侧安装预制挡浪板，预制挡浪板底高程-0.5m。

（2）重力式沉箱结构方案

防波堤主体结构采用重力式沉箱结构。基础持力层为砾质粘性土或全风化花岗岩，基槽开挖至砾质粘性土层或全风化花岗岩顶标高处，换填中粗砂振冲密实后抛填10~100kg块石并夯实形成基床，基床顶标高-4.10m。基床上安放钢筋混凝土沉箱，沉箱主尺度为：长×宽×高=10×8×5.9m，单个沉箱重约300t。沉箱内回填中粗砂。在沉箱间增设4m宽的档浪板。防波堤上部采用混凝土胸墙，胸墙顶高标高4.6m，栏杆处防浪墙顶标高为5.1m。

3施工技术要点分析

3.1高桩墩台结构施工

（1）灌注桩施工

为钻孔而搭建的临时工作平台不得建于钢护筒上，平台须安全、稳固，能承受施工过程中的任何动载、静载。钻孔过程中应采取适当的措施以控制钢护筒内的水头；灌注桩成孔应防止破坏相邻钻孔并确保相邻灌注桩混凝土的正常固结。清孔时，应保持一定的水头以防塌孔，清孔后孔底的沉渣厚度不得大于5cm。

安放钢筋笼前，承包商应请监理工程师现场目测检验，每根桩浇筑混凝土前须由监理工程师在检验表格上书面批准。

现浇灌注桩混凝土强度为C30；桩顶标高须高于设计标高0.5m以上，截除超高部分并保证桩身在截桩时不受损伤。灌注桩混凝土必须连续灌注，严禁有夹层和断桩。每孔实际灌注方量严禁小于计算体积。灌注桩桩顶浮浆和疏松砼全部凿除干净，并要求桩顶混凝土的强度达到设计强度。

（2）模板施工

本工程墩台为不规则曲线，模板制作应采用有足够强度的坚固材料制作，并应适当支撑支护以保证在混凝土浇筑和密实过程中的刚度，并无明显变形。模板制作需保证拆模时不会对混凝土造成振动及撞击。所有结头要紧密连接以防漏浆，且施工缝处模板应紧密贴紧已浇筑或已硬化的混凝土，以防混凝土外表形成台阶或棱边。

模板安装时应为混凝土浇筑时变形留有一定余地。水下部分的模板要完全密封，应保证浇筑前后最短两小时内不能进水。下部模板不得用于支撑上部结构，除非另行批准。浇筑前，模板应彻底清洗。清冼后，模板应用批准的脱模油涂覆，但不得将其涂在钢筋和其它预埋件上。脱模油使用前应由监理工程师批准。

3.2重力式沉箱结构施工

（1）基槽挖泥

基槽开挖实行标高与土质校核双控。基槽开挖必须开挖至砾砂、砾质粘性土层且基槽底标高不高于设计底标高；基槽开挖的尺寸不应小于设计规定。

（2）沉箱预制及安装

码头沉箱可就近预制，通过气垫或其它运输方式运移至半潜驳，由半潜驳运至现场待安。沉箱安装采用现场浮运灌水安装。

沉箱预制应采用混凝土地坪作底模，其允许高差为0.5cm，底模表面应采取妥善的脱模措施。不得采用含降低预制构件底面摩擦系数的油毡或类似性质的材料作脱模层。沉箱混凝土宜一次浇筑完成。

安装前必须对基床和沉箱进行检查，应清除沉积在基床上和沉箱底部的泥土或其他杂物。安装沉箱应整平一段安装一段以免淤泥沉积。安装时应分段控制其位置和长度，以减少累积误差；应控制沉箱底面与基床斜度一致，以免挫坏基床；不得在沉箱底面局部加垫调整偏差。沉箱安放后，应及时进行箱内回填，以保证施工期沉箱稳定；应进行水下检查。如果安装时出现两个沉箱间的安装缝大于100mm时，应及时联系设计人员并对其采取必要的处理措施。

4结构造价分析

本工程的投资概算仅对两种结构方案的工程费用进行分析比较，详见表1：

由上表可知，高桩墩式结构造价约为12.58万元/延米；重力式沉箱结构造价约为15.1万元/延米，高桩墩式结构较重力式沉箱结构每延米节省造价约16.7%。

5方案比选

从工程建设的设计及施工方面考虑，两种结构方案均满足结构设计及使用要求，但二者的优缺点如下：

（1）高桩墩式结构能较好适应圆弧长度布置；用海面积少；结构简单，设计及施工技术经验较成熟，景观性较好且工程造价较低，能有效控制投资成本。

（2）重力式沉箱结构简单，沉箱预制安装施工技术成熟，但施工时需大型施工机械，用海面积大，且工程造价较高，不利于成本控制。

综合所述，在基于考虑实际使用需求、控制投资成本及施工简便等要求，推荐高桩墩式结构为实施方案。

6小结

在国民经济迅猛发展下，港口码头是综合交通运输体系内的一种重要枢纽。在设计阶段应对水工建筑物的选型上，需充分考虑其特点，结合工程所在地的自然条件、施工技术条件以及对码头结构的使用要求等因素综合考虑，并通过投资估算、风险评估比选方案，选定最佳方案以期达到缩短工期、降低投资成本的目的。

参考文献

[1]韩理安.《港口水工建筑物》.北京,人民交通出版社,2008.10.

[2]李家法.无掩护状态下高桩码头施工技术总结[J].水科学与工程技术,2015(2)：69-71.

[3]王磊.浅谈码头施工中沉箱的预制和安装方法[J].中国科技信息,2009(11).