葛明明
南通港口规划设计院有限公司
摘要：现行规范中，板桩码头的前墙结构一般采用板桩或地下连续墙结构，包括预制板桩、钢板桩及地下连续墙等。本文介绍了板桩码头前墙的一种新型结构，即采用预制高强混凝土薄壁钢管桩（TSC桩）作为前墙，
关键词：板桩码头TSC桩承载力
多年来我国的板桩码头建设大部分是用于中小型码头的建设，而国外却大不相同，譬如欧洲和日本，码头大部分采用钢板桩结构。他们认为板桩结构比其他结构型式便宜且施工简单。我国经过了60多年的建港，目前水深条件、地基条件好的港址已经所剩很少，现在所面临的将是大量在滩涂、浅滩、粉砂质和淤泥质岸线的建港时代，今后板桩码头结构的应用将会越来越广泛。
随着板桩码头结构向大型化、深水化方向发展，其前墙的受弯承载能力要求越来越高，给常规的单锚板桩结构带来困难，为了能适应深水化、大型化要求，设计中可从两方面考虑：一是通过不同的结构形式减小前墙的弯矩，目前可采用多锚板桩、遮帘式板桩或卸荷式板桩结构；二是增加前墙的承载能力，增大断面或采用弯矩较大的钢板桩结构。
目前长江下游地区所建板桩结构多以钢板桩结构和钻孔排桩结构为主，且多为1万吨级以下泊位。钢板桩结构抗弯能力高，施工迅速，但其成本也相应增加；钻孔排桩结构受弯能力相对较差，施工周期长，而成本较钢板桩要低。且随着水深及荷载的增加，这两种结构使用的局限性就更加明显，钢板桩结构尺寸增加成本也随之迅速上升，而钻孔排桩结构单纯增加断面承载力已难满足设计需要。因此，急需一种既经济、抗弯承载能力又高的结构来代替。
本文以如皋港泓北沙港池内某码头工程为基础，采用竖向弹性地基梁法对结构进行分析，阐明TSC桩对比传统钻孔灌注桩在板桩码头结构设计应用中的优势。
2、TSC桩概述
预制高强混凝土薄壁管桩，简称TSC桩，是上海二十冶金混凝土构件有限公司在2005年首先研制开发的新型软土地基处理桩材，其外形与常用的PHC桩相似，但内在构造不同，外壁采用自动埋弧螺旋焊管，内壁采用高强混凝土。相较于其他桩型，TSC具有高强度、高弯矩、高耐打的特性，比钢管桩成本低。经过近十年的发展，目前该项技术已经相当成熟，并在桥梁、港口码头、工程建筑等行业得到广泛应用。
除了上述优点，TSC桩还有一个最大的优点，就是可以根据不同的地质及设计要求与其他不同桩型进行组合使用，如不同钢管壁厚的TSC桩组合、TSC桩和PHC桩组合等，可以最大程度的降低产品使用成本，连接一般都在工厂进行，产品质量可以得到有效的保证，
3、工程实例
3.1工程概况
如皋港泓北沙港池内某码头工程为散杂货通用码头，建设5000吨级散杂货通用泊位1个，结构兼顾1万吨级江海直达轮。码头主要作业货种为石英矿及其加工产品（超白砂、铸造砂等），设计年吞吐量123万吨。
根据总平面布置，码头岸线总长172m，前方作业地带宽度35m，码头面高程5.00m（采用85国家高程基准面，下同），前沿泥面高程-9.00m。
3.2主要设计条件
1、水位
设计高水位：2.88m；设计低水位：-0.47m；极端高水位：4.98m；极端低水位：-1.38m。
2、设计风速及流速
设计最大风速：22.0m/s；设计最大流速为1.0m/s。
3、地质
根据工程地质勘探报告，勘探范围内可分5个工程地质层，从上至下土层分布情况如下：①层素填土、②层淤泥质粉质粘土、③层粉土、④层粉砂、⑤层粉质粘土。土层分较均匀，地质情况尚可。
4、地震
本工程所在区域抗震设防烈度为7度，结构按7度设防。
5、工艺荷载
均布荷载：前沿15m范围内为20kN/m2，15m以外为80kN/m2；
流动荷载：40t平板挂车；
起重设备荷载：25t-30m门座式起重机。
船舶荷载：按10000吨级江海直达轮考虑。
3.3码头结构设计
本工程位于长江港池内，水域掩护条件较好，根据本地区相邻众多类似工程的丰富经验，及工程区的工程地质条件，以最大可能减少投资为原则，码头结构型式采用单锚板桩结构，码头前墙结构采用TSC桩和PHC组合桩与钻孔灌注桩比选。
（1）TSC与PHC组合桩方案
板桩墙选用Φ800mm@900mmTSC与PHC组合桩地下连续墙，桩顶标高为0.6m，桩底标高-24.0m。上部结构为现浇L形混凝土胸墙，胸墙高4.5m，胸墙顶宽0.8m，底宽1.75m，胸墙顶面高程5.0m。锚碇结构为单锚杆加现浇混凝土锚碇墙形式，锚杆采用Φ85mm@1500的Q390钢拉杆，锚碇墙顶高程2.70m，底高程-0.5m，厚0.6m。墙后采用灰土回填。
（2）钻孔灌注桩方案
板桩墙选用Φ1000mm@1100mm钻孔灌注桩地下连续墙，桩顶标高为0.6m，桩底标高-24.0m。锚碇墙顶高程2.90m，底高程-0.6m，高3.5m，厚0.6m。墙后采用中粗砂回填。其余同上。
3.4结构方案比选
采用竖向弹性地基梁法计算，两个方案结构均能满足要求，但TSC桩和PHC桩组合结构的前墙承担的弯矩更大，后方锚碇结构相对于钻孔灌注桩结构稳定性更好，安全储备更大，前墙位移略大于钻孔灌注桩结构。
两个方案优缺点比选：TSC与PHC组合桩工厂预制生产，质量稳定可靠，且弯矩大、自重较轻、抗震性好、工期短，但施工噪音较大，后期需防腐维护；钻孔灌注桩施工工艺成熟，钢材用量较少，但灌注桩施工质量较难控制，自重大，抗震性能不好，施工周期相对较长。
两个方案的造价相当，综合比选后，推荐采用TSC与PHC组合桩方案。
4、结语
（1）从本文工程结构的对比中，可以看到TSC桩能很好的替代钻孔灌注桩作为板桩前墙结构，克服了钻孔灌注桩混凝土质量不易控制、抗震性能不好、施工周期长的缺点，采用较小的桩径即能满足结构要求，施工更加方便，工程质量和可靠度得到了保证；考虑最大程度的减少工程投资，TSC桩可以采用组合桩的型式，在弯矩较小处，采用PHC桩结构，有效的缩减了成本；因此，在今后的港口工程中TSC桩在大中型，特别是中型板桩码头结构中将得到广泛的运用；
（2）前墙承载力增加使前墙的位移较钻孔灌注桩结构稍大，因此在后期应加强位移观测。
参考文献：
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