第19卷 第11期 中 国 水 运 Vol.19 No.11 2019年 11月 China Water Transport November 2019 沙质海岸板桩码头板桩墙设计 厉泽逸，张 深 （长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010） 摘 要：沙质海岸主要由砂和砾石组成，坡缓水清，地基土强度较高，承载力较大。在沙质海岸建设板桩码头，其板桩墙如采用钢筋砼板桩则沉桩困难，同时，板桩之间的凸榫与凹槽之间结合不紧密，甚至完全脱离，引起漏沙等一系列问题。因些，在沙质海岸建设的板桩码头不宜采用钢筋砼板桩结构，可采用钢板桩或地下连续墙结构。在非洲等落后地区由于经济水平发展低下，建筑材料匮乏，板桩码头采用钢板桩结构或组合钢板桩结构方案，比照钢筋砼地连墙结构方案具有较好的经济性。本文结合工程实例，系统地介绍了沙质海岸板桩码头板桩墙设计要点，对今后类似工程的设计具有一定的指导意义。 关键词：沙质海岸；板桩码头；板桩墙；钢筋砼地连墙；组合钢板桩；工程实例 中图分类号：U656 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）11-0177-02 一、概述 沙质海岸主要由砂和砾石组成，坡缓水清，地基土强度较高，承载力较大。 板桩墙是板桩码头最基本的部分，它是由下部打入或沉入地基的板桩构成的连续墙，起挡土作用并构成码头的直立墙面。板桩墙可采用钢板桩、钢筋砼板桩或地下连续墙结构。 板桩是薄壁结构，抗弯能力有限，过去多应用于中小型码头，2000年以后，板桩码头由单锚板桩形式，相继推出了遮帘式、卸荷式等新的结构形式，并逐步向大型化深水化方向发展，已在曹妃甸等港建成多个10万t级泊位。 沙质海岸由于其地基土强度较高，如采用钢筋砼板桩则沉桩困难，同时，板桩之间的凸榫与凹槽之间结合不紧密，甚至完全脱离，引起漏沙等一系列问题问题。因些，沙质海岸板桩码头不宜采用钢筋砼板桩结构，可采用钢板桩或地下连续墙结构。 本章以非洲某港口项目为例，说明沙质海岸板桩码头桩基设计要点。 二、工程实例 非洲某港口项目濒临大西洋，拟建设一个30,000t级件杂泊位，占用岸线长度230m。拟建项目无任何掩护条件，具有波浪周期长及沿岸输沙量大两大特点，为改善港口的泊稳条件，满足船舶作业要求，减少工程投资，经多方案比选，决定采用挖入式港池方案。 1．基础资料 （1）设计水位（当地建港零点高程系） 设计高水位 1.77m（高潮10%） 设计低水位 0.37m（低潮90%） 极端高水位 2.27m 极端低水位 0.06m 收稿日期：2019-10-02 作者简介：厉泽逸（1970-），男，长江勘测规划设计研究有限责任公司高级工程师。 （2）设计波浪要素 本工程采用挖入式港池方案，码头前沿波高小，不考虑波浪力。 （3）工程地质 拟建工程区域地貌单元为海相堆积产生的第四系堆积地貌，主要表现为低矮的可移动沙丘向固定沙丘逐渐过渡为湖沼湿地。 根据钻探资料，港址区揭露第四系地层岩性主要分为中砂、含贝壳中砂、细砂、青灰色细砂、含贝壳胶结团块细砂、含贝壳胶结细砂、粘土和粉砂。 港区地基土的物理力学指标及建议值见表1。 2．码头结构方案 拟建工程码头全长230m，宽40m，码头面高程4.00m，码头前沿设计底高程为-12.00m。提出以下两个方案进行比选。 （1）方案一 码头前墙采用组合钢板桩结构（φ1200mm δ=18mm的钢管桩与AZ18-700钢板桩组合），桩顶高程为2.30m，钢管桩底高程为-23.70m，钢板桩桩底高程为-14.70m，桩顶为现浇C40钢筋砼胸墙，胸墙底高程为2.20m；锚锭结构采用GU 20N钢板桩结构，钢板桩底高程为-8.50m，钢板桩顶为现浇C40钢筋砼帽梁；前墙与锚锭结构之间设φ80mm钢拉杆，间距2.66m，高程为1.50m；码头面采用高强预制联锁块结构。 码头面设两根QU100钢轨，轨距10.5m，前轨基础与码头胸墙整体浇筑，后轨轨道采用钢管桩（φ600mm δ=14 mm）基础，桩顶为现浇C40钢筋砼轨道梁；码头前沿设1000kN系船柱，胸墙上设浮式橡胶护舷（φ1600×3,000 L），靠船构件与胸墙整体浇筑；前墙泥面处，设1,000mm厚50~100kg块石护底。 178 中 国 水 运 第19卷 含水率 w % 10.5 18.0 20.0 21.5 18.5 18.5 5.4 19.0 饱和重度 γ kN/cm 18.2 20.5 20.0 20.0 20.5 20.5 22.2 20.2 3 表1 地基土的物理力学参数建议值 岩土名称 孔隙比 e 0.75 0.54 0.59 0.62 0.55 0.57 0.21 0.60 渗透系数 k cm/s 1.1×10 4.5×10 2.0×10 2.5×10 3.5×10 -4-4-4-4-3固结试验 压缩系数（av0.1-0.2） MPa 0.06 0.06 0.06 0.10 0.09 0.10 0.15 -1饱和固结快剪 凝聚力Ccq kPa 3 4 4 5 5 30 内摩擦角φcq ° 32 31 30 31 31 18 承载力 fk kPa 150 220 210 200 240 270 350 250 压缩模量（Es0.1-0.2） MPa 26.0 25.0 25.0 22.0 21.0 20.0 10.0 代号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑥-1 ⑦ 名称 中砂 含贝壳中砂 细砂 青灰色细砂 含贝壳胶结团块细砂 含贝壳胶结细砂 贝壳胶结层 粘土 图2 码头断面图（方案二） 图1 码头断面图（方案一） （2）方案二 码头前墙及锚锭墙均采用现浇C40钢筋砼地连墙结构，前墙及锚锭墙均厚1,000mm，前墙底高程为-24.90m，锚锭墙底高程为-8.90m；前墙顶为现浇C40钢筋砼L形胸墙，在前墙后方胸墙底设1,000×1,200mm的C40钢筋砼遮帘桩，桩间距3.5m，桩底高程为-28.90m；锚锭墙顶为现浇C40钢筋砼帽梁；前墙与锚锭结构之间设φ50mm钢拉杆，间距1.5m，高程为1.50m；码头面层结构同方案一。 本方案轨道布设同方案一，前轨基础与码头胸墙共用桩基，后轨轨道采用φ800mm钻孔灌注桩基础。系船柱及橡胶护舷等布置同方案一。 3．结构方案比选 拟建工程所在地经济发展水平低下，工程区石料匮乏，水泥价格奇高，工程所需的钢板桩、钢管桩、型钢以及钢筋等均需进口。本工程方案二的概算总投资超过方案一的两倍。方案一比照方案二具有以下优点：施工简单方便、工期短、投资少。同时，拟建工程区为沙质海岸，方案二中钢筋砼地连墙成槽难度大，易塌槽。 经综合比选，拟建工程件杂货码头决定采用方案一，即组合钢板桩结构方案。 4．沙质海岸组合钢板桩施工要点 拟建工程板桩码头具备干地施工条件，采用组合钢板桩结构方案。沙质海岸地基土强度较高，组合钢板桩沉桩应采用先沉钢管桩、后沉钢板桩的间隔沉桩方法。钢管桩宜采用振动结合锤击方法沉桩，钢板桩宜采用振动沉桩。 为保证钢管桩沉桩精度，导向架的布设十分关键。本工程组合钢板桩沉桩采用在板桩墙轴线方向上布置双层导向架的形式。通过导向架上下两层的导向槽控制钢管桩的沉桩位置。导架的固定依靠布置在导架两侧的4根导桩作基础，通过导架梁与导桩的焊接固定形成一个稳定的结构体，从而保证导架在沉桩过程中起到钢管桩的限位作用。 三、结论 （1）沙质海岸由于地基土强度较高，其板桩码头板桩墙不宜采用钢筋砼板桩结构，可采用钢板桩或地下连续墙结构。（2）非洲等落后地区由于经济发展水平低下，建筑材料匮乏，板桩码头结构采用钢板桩结构或组合钢板桩结构方案，比照钢筋砼地连墙结构方案具有较好的经济性。（3）沙质海岸钢板桩或组合钢板桩结构，施工简单方便、工期短。钢管桩沉桩宜采用振动结合锤击方法沉桩，为保证钢管桩沉桩精度，导向架的布设十分关键；钢板桩宜采用振动沉桩。 参考文献 [1] 非洲某港口项目初步设计.长江勘测规划设计研究有限责任公司，2017年9月.