码头桩基类型及常见问题探讨

张斌

摘要：随着我国对外开放的逐渐深化，码头成为我国对外贸易不可或缺的重要基础设施。码头桩基作为我国码头设施建设的重要组成部分，在我国现代建筑行业发展的影响下，码头桩基类型也变得越发多元，但在具体建设和应用过程中却会受到安排以及波浪和船舶等因素的影响而出现问题，这会影响到我国码头设施的安全、稳定运转。故此，本文基于码头桩基类型和相关问题研究，首先利用文献资料法和定性研究法简单分析了常用的预应力混凝土空心桩基、PHC管桩以及混凝土大管桩等常见的桩基类型，分别从地质状况、桩基特性、码头结构以及承载力三个方面分析了码头桩基选择必须要考虑的基本因素。在文中针对岸坡、船舶、船舶和回填土对于码头桩基使用带来的各种问题，以灌注桩为例，从何施工建设过程中的准备阶段、钻孔阶段、钢筋笼制作混凝土浇筑和检测等多个环节中提出了码头桩基应用的具体控制措施。

关键词：码头桩基；常见类型；问题；技术控制

随着我国对外贸易和运输事业的持续发展，在沿海、河口和长江中下游这类软土地基上建设码头设施时，高桩码头应用频率明显提升，一般包括上部结构、桩基两个组成部分，其中桩基主要发挥的价值是与上部结构进行连接，确保产生上部结构荷载力和外力能够传递到地基工程上。由此不难发现，在高桩码头建设和运行过程中，桩基是一种传递媒介，也是整个高桩码头结构不可或缺的重要组成部分。随着我国现代建筑业的持续发展，高桩码头的桩基类型变得更加丰富，常见的预应力混凝土空心桩基、PHC管桩和混凝土大管桩、灌注桩得以在高桩码头建设中逐渐应用。但岸坡、海浪和回填土等都会影响到码头桩基的正常使用。故此，本文通过研究码头桩基的常见类型及各种相关问题，针对灌注桩的施工阶段各个环节提出了技术控制措施，以便为今后我国码头桩基的高质量建设以及应用提供参考。

1、常见的桩基类型

1.1预应力混凝土空心桩基

预应力混凝土空心桩基是由专业厂商分别使用先张法、蒸汽养护和离心成型等产品生产工艺形成的混凝土预制构件[1]。作为码头建设过程中常用的桩基类型，预应力混凝土空心桩基在承载能力、产品生产周期、产品生产技术以及工程造价等方面存在明显的优势。但在具体应用过程中，预应力混凝土空心桩基后期维护工作难度较大，且耐久性较差。以目前我国高桩码头的建设看来，预应力混凝土空心桩基在部分地质较为复杂的环境中应用相对较为广泛。一般而言，在精密砂土中，预应力混凝土空心桩基在承载能力、工程造价等方面的优势更加明显。此外，我国相关专家和学者针对我国存在的各种复杂地质条件中预应力混凝土空心桩基的使用可行性进行了全方位的研究，同时我国部分码头建设也已经取得了相应的成功案例，由此不断发现，预应力混凝土空心桩基在高桩码头建设中对于复杂地质条件有着良好的适应性。

1.2PHC管桩

先张法生产的预应力管桩可以细分为PC、PTC和PHC三种管桩。 PC管桩实际上是预应力混凝土管桩，其中使用的混凝土强度等级不得低于C50。在我国建筑行业发展过程中，相关人员在合力创新、改造PC管桩的前提下形成了先张法预应力混凝土薄壁管桩，也就是人们最常见的PTC管桩。用于PTC管桩的混凝土材料强度需要高于C60。PHC管桩是从国外引进的预应力高强度混凝土管桩，目前我国在引入产品生产线后，结合我国工程管桩建设的具体需求针对PHC管桩进行自主研发，与之相关的各种产业已经成为国家重点推广项目。用于PHC管桩的混凝土强度需要超过C80，且对产品的生产制造工艺有着较高的要求[2]。PHC管桩是一种利用先张法在经过蒸汽养护处理之后形成的空心圆筒混凝土构件。PHC管桩在高桩码头建设中有着单桩承载力、耐久性和施工周期方面的优势，但这类管桩在抗弯能力、施工要求方面存在着明显劣势，在具体运用过程中会出现挤土效应及土塞等问题。以目前我国高桩码头的建设看来，PHC管桩在工程建设过程中的应用相对较为广泛。

1.3混凝土大管桩

从施工工艺的差异出发，可以将管桩分为后张法及先张法预应力管桩两种，而前者又以混凝土大管桩为主。混凝土大管桩是将经过离心振动和辊压这类复合生产工艺处理之后的管节，随后通过使用后张法预应拼接关节形成管桩。混凝土管桩管节之间的衔接较为方便，并且生产技术发展成熟，有着良好适用范围。但混凝土大管桩整体的造价成本投入相对较高，且沉桩施工难度较大[3]。针对混凝土大管桩在高桩码头建设中存在的各种问题，我国相关专家学者针对大管桩的嵌岩以及大管桩应用方面的问题进行了深入的研究，并提出了相应的建议和对策。

1.4灌注桩

灌注桩在码头工程建设中是在桩位的设计位置上直接进行开孔，随后在其中放置钢筋笼，并借助混凝土浇筑形成的桩基。灌注桩又可以分为钻孔、沉管及人工挖孔等多种形式。在目前的码头工程建设过程中，存在着一种嵌岩灌注桩。这种关注张是将一定长度的管桩下端在岩体的钻孔灌注桩中进行浇筑，这类灌注桩在码头工程建设过程中应用相对较为广泛。在施工的便利性、承载能力方面有着明显的优势，但整体的施工工艺相对较为复杂，且工程造价提升十分明显。

2、码头桩基选用的基本考虑因素

2.1地质状况

我国海域面积位居世界前列，意味着各个地区的码头工程施工存在着明显的差距，桩基必须要结合目标施工区域的地质状况科学进行选择。相关人员在选择码头桩基类型之前，需要对桩基工程目标建设区域的地质状况利用各种现代检测技术和设备进行全方位的数据收集以及分析，确保技术人员能够在始终遵循实事求是原则要求的前提下，结合分析得到的数据结果分别从工程造价、施工难度以及耐久性等方面科学的选择桩基类型，进一步提升码头工程的建设质量。

2.2桩基自身特性

现如今，用于码头工程建设的桩基类型多元化特征更加明显，桩基特性方面的差异意味着适用范围存在着明显的不同。在进行码头部分桩基工程施工时，相关人员必须要科学地选择桩基种类，借此持续提升码头整体工程的建设质量。总体而言，从桩基的特性出发，码头桩基的类型可以分为如下三个方面：第一，预应力管桩。这种管桩的基本形式与我国陆地建筑工程使用的钢管桩较为类似，其承载力相较于钢管桩较低，施工难度较大，导致运营力管桩在码头工程建设过程中应用范围较为狭窄。第二，水冲桩。从形式角度看来，水冲桩的形式与我国陆地工程的钢筋混凝土形式较为类似的，这类桩基通常在基数较大的沙土地质结构中应用较为频繁，整体的施工控制工作难度较大[4]。第三，大管桩。大管桩本身的密实性较为优秀，在码头工程建设过程中展现出了良好的低渗透性和承载力，一般在海洋工程和海岸桩基工程施工过程中广泛应用。

2.3码头结构及其承载力

在码头工程施工过程中，桩基部分施工区域主要是在不同区域的码头进行。在桩基类型选择过程中，相关人员不仅需要对码头区域地质状况进行分析，同时也需要结合码头的具体结构及其承载力水平进行桩基类型的科学选择。码头结构类型的差异意味着其需要的桩基类型存在着明显的不同，在工程施工建设前期，相关人员需要对码头整体结构进行全方位分析，在全面掌握码头结构分布和承载力的前提下，科学的选择桩基类型，推动后续施工工作的有效落实。

3、码头桩基应用中常见的问题

3.1岸坡产生的影响

在我国高桩码头建设过程中，桩基工程通常会受到岸坡的影响，并且我国相关专家学者对于岸坡产生的各种问题也在深入进行研究。目前我国专家学者在针对安坡和桩基二者相互作用进行研究的过程中，对于岸坡产生的影响得出了将会明确的结果。简单而言，在高桩码头桩基应用的过程中，岸坡通常会因为自身原有的重力产生下滑力，且会施加到桩基上，导致桩基不仅需要承担来自码头结构上部的荷载同时需要承受附加荷载。此外，桩基工程附近的土地存在着明显的蠕变性，岸坡也会逐渐产生形变，在桩基达到承载压力的极限的情况下，桩基将会出现明显的变形现象，最终出现桩帽或者是横梁开裂的问题。

3.2船舶带来的影响

在我国码头桩基应用的过程中，船舶同样会产生重要的影响，船舶产生的撞击力将会在桩基上施加一个横向力，这对于桩基工程的横向承载能力提出了更高的要求。我国相关专家学者利用有限元分析方法对于直立架空的码头桩基可靠性进行全方位的研究，并且探讨了船舶撞击力码头形变产生的具体影响。简单而言，船舶对于桩基产生的影响不仅局限在横向荷载力，同时系缆力也是其中的重要组成部分[5]。实际上，在码头桩基工程设计、施工环节，相关人员需要重点考虑船舶桩基力对于桩基部分产生的横向力荷载，因为在日常运行过程中，船舶会对码头产生频繁的桩基作用，导致桩基在长时间运转过程中会出现明显的疲劳损伤。

3.3波浪带来的影响

在我国沿海码头建设运转的过程中，波浪冲击力同样是高桩码头桩基运行不可忽视的重要因素。在我国沿海地区的码头设计施工中，高桩码头应用较为普遍，能够最大限度地降低波浪的反射，但波浪带来的力量对桩基同样会产生明显的影响。简单而言，波浪力对那头桩基会施加较大的作用力，意味着设计人员需要在桩基工程设计过程中，综合考虑沿海地区的风向等多种因素。对于桩基的波浪承受力科学地进行设置，适当的提高桩基的刚度数值。

3.4回填土的影响

在我国码头桩基工程运行的过程中，大面积回填土会对桩基原有的承载力水平产生明显的影响。在我国港口工程和土木工程持续发展的过程中，大面积回填土带来的负摩擦力对于桩基产生的影响始终是建筑行业研究的热门话题。在港口码头桩基工作日常运营的过程中，大面积回填土行为的出现将会导致地基土层出现侧向变形现象，从而对桩基产生挤压力。挤压力的长时间存在会导致桩基出现挠曲或者是断裂的问题。此外，回填土在经过长时间的自重下沉之后，土体将会逐渐固结，导致桩周边的土壤沉降深度明显大于桩基沉降数值，最终产生明显的负摩擦力。

3.5桩基长径

桩基本身的长径对于桩基的承载能力水平也会产生重要的影响，设计人员在雀定桩基尺寸设计过程中，必须要着重考虑桩基的长径比。根据我国相关专家学者的研究结果看来，桩基的长径对于桩基的侧摩擦力会产生明显的影响，最终会折射在桩基的竖向承载能力方面。简单而言，如果桩基的长径比数值过大将会带来桩的屈曲破坏王问题，但如果长径比数值过小意味着桩基工程施工难度也会明显加大，由此不难发现，桩基的长径比合适与否对于桩的稳定运行以及施工工作的顺利推进都会产生明显的影响明显，能够进一步提高码头工程的经济效益。

4、码头桩基应用的技术控制措施——以灌注桩为例

4.1准备阶段

在码头工程的施工过程中，前期准备工作是否能够得到有效落实，对于后续的桩基工程施工工序落实以及提升工程质量有着十分重要的作用。考虑到码头工程项目的建设内容较为复杂，需要施工单位提前进行人力物力、资源的全面准备以及合理配置。一般而言，施工单位需要在码头桩基施工之前全面检验灌注桩的平台，保障灌注桩在施工过程中平台不会出现失稳和弹性过大的现象。此外，施工单位需要对钢护筒的质量全方位进行检查，如果发现钢护筒本身的长度或者是强度不符合相关标准以及工程建设的要求，需要联系供应商及时进行更换。在灌注桩钻孔之前，相关人员需要对码头附近的地质状况进行全方位的勘察，科学地选择施工方法，避免对于岸坡产生负面影响。

4.2钻孔阶段

钻孔工作作为码头桩基工程施工的重要环节，相关人员需要全面分析当地的地质条件，规避各种不良地质环境对于钻孔工作带来的影响。在正式进行施工之前，施工单位需要安排相关人员进行地质孔钻孔工作，并在工程施工前对目标施工区域的岩土透水性能进行调查和分析。在钻孔施工过程中，相关人员需要利用钢护筒，并对其长度和强度科学进行管控。此外，施工人员需要在正式施工环节需要对于土层的变化时刻进行观察，如果发现了土层即将破出的现象，可以利用回旋钻头继续完成钻孔工作。在钻孔完成之后，相关人员需要对灌注桩的地面标高给予保障，在孔洞内进行灌注泥浆，最后保障沉积物的厚度始终控制在30毫米的范围内，并定期进行钻孔的清洁。施工人员在完成钻孔工作之后，需要针对孔洞的半径以及桩位的半径进行对比，并且桩位和孔洞半径的误差不得超过100毫米。在此之后，施工人员需要对外部的施工环境全方位进行保护，保障钻孔工作符合我国环保部门提出的各项质量要求。

4.3钢筋笼制作

钢筋笼制作作为我国高桩码头建设过程中，灌注桩应用不可或缺的重要环节，施工企业需要利用分段制作的方法，选择应用电焊这类机械设备对于灌注桩接头的数量严格进行设置。在钢筋笼正式制作之前，施工单位需要对于股价进行科学分析，并对其宽度、半径等数值进行测量。在钻孔工作完成之后，施工人员需要以最快的速度完成钢筋笼安放，尽量避免钢筋笼和孔壁出现碰撞现象。在全部完成准备工作之后，可以进行钢筋固定和混凝土浇筑。

4.4混凝土浇筑及检测

为了保障码头桩基的使用寿命能够符合既定的工程要求，在混凝土浇筑环节需要施工单位利用导管的方法完成浇筑工作，并且标高需要限制在0.5米以上。在完成混凝土浇筑工作之后，施工企业需要安排专业人员进行浇筑工作质量的控制和检测。在码头桩基工程的施工环节需要定期安排专业人员进行全面质量检测。在桩身混凝土浇筑工作中，施工人员不仅需要对桩顶标高进行限制，并且要在桩身的角度工作结束后，对于桩身性能指标进行检测，具体包括了混凝土强度、桩顶标高以及桩身的外观质量，保障桩身的各项性能指标符合我国相关标准的要求。桩基在整个码头工程运行中发挥着十分重要的稳固作用，要求相关人员在完成桩基部分施工之后进行全方位检测。施工单位必须要利用科学方法进行桩基质量检测工作。在外观检测工作完成之后，需要分别利用超声波检测和抽样检测的方法对于桩基的内部结构组成和混凝土的浇筑工作质量进行全方位的调查和评价。

总结

总体而言，在我国码头工程施工建设的过程中，桩基工程作为传递媒介能够将码头上部结构的荷载力传递到地基部分，提升我国码头工程使用的安全性和稳定性。预应力混凝土桩基、PHC管桩、混凝土大管桩以及灌注桩等是最为常见的码头桩基类型，在具体施工中，桩基会受到岸坡、船舶、波浪以及回填土等多种因素的影响而产生各种各样的质量问题。故此，施工单位必须要在科学选择码头桩基类型的前提下，针对不同桩基类型的各个施工环节进行全方位管控，提升桩基工程部分的施工质量。

参考文献

[1]张栋,张龙,刘欣昕,程星燎.后方土体淤积下高桩码头桩基变形规律分析[J].水资源与水工程学报,2022,33(01):159-163+170.

[2]纪彬,张新华.高桩码头桩基冲刷的加固措施[J].珠江水运,2020(13):42-43.

[3]刘嫔.高桩码头桩基关键技术环节研究[J].中国水运,2020(03):104-105.

[4]曾智高,朱信华,孙昌利,陈富强.库区环境下某码头桩基受力特性及岸坡稳定分析[J].广东水利水电,2018(05):28-31.

[5]刘颖艳.码头桩基施工技术要点浅析[J].江西建材,2017(10):57+61.