广西交通设计集团有限公司
摘要：随着我国社会经济的发展，交通基础设施不断完善，包括港口工程，在港口工程中高桩码头结构是主要结构性，但是对地质条件具有一定的要求，比较适用在深层地质条件中，通过打入深层地基的方式，实现高强度的承重，确保各项工作能够顺利进行，所以高桩码头结构不适用在软土地基上，会导致整个码头结构发生变化。在早期施工时，通常情况下都是按照传统模式对前方桩台叉桩设计，但是存在一定的安全隐患，所以需要跟紧整体设计的模式，对叉桩复核，并分析对叉桩的影响因素，这样能够保证高桩码头结构叉桩的安全性和使用寿命。
关键词：软土地基；高桩码头结构；叉桩；设计
本文主要以某港的高桩码头结构为例，针对使用过程中遇到的叉桩损坏现象，展开全面的分析，首先分析造成损坏的主要原因，并采取有效的措施对其进行维护，实现整个高桩码头结构优化和完善，并提高高桩码头结构的完整性和安全性。
一、工程背景
（一）工程概况
该工程的码头为杂货码头，顶面高程为5.8m，码头结构最大荷载按照1万t级设计，安全等级为二级。在码头前方桩安装了起重机，在码头后方桩最大荷载为50kN/m2，接岸结构挡土墙的最大荷载为30kN/m2。
码头前方桩台上部结构型式是预应力混凝土连续梁板，后方桩台上部结构型式是预应力混凝土支梁板，前后方桩台和斜桩都是采用相同规格的预应力混凝土空心方桩，桩台间距为7米，桩尖高程为-21m。
（二）码头破坏情况
根据工程使用标准和要求，需要定时对码头结构进行全面检查，在检查过程中发现较多的问题，尤其是依托工程的桩基。另外在码头前桩台后排叉桩出现不同程度的损坏，且损坏率高达90%以上，叉桩断裂的位置主要在桩帽和桩身的交接处。根据损坏现象分析，可以认为其主要原因在于钢筋受到不同程度的损坏导致，从设计的角度看，只考虑到常规的设计荷载，没有考虑到最大的荷载，按照正常使用的话都是比较安全的[1]。另外，如果考虑到码头与接岸结构变形问题，还有使用期岸坡回淤等问题，那么就会出现叉桩桩顶本身产生较大的内力，就是因为这个内力才导致叉桩出现不同程度的损坏。
二、叉桩受力因素分析
（一）码头结构受力
在码头结构中，无论是上部结构，还是依托工程位于港区内部结构，都会受到各种各样的荷载，且码头结构的设计都是跟紧各种荷载的具体数值进行设计，包括桩基也是如此，且在设计的情况下进行正常使用，是不会导致码头结构桩基的损坏问题，但是现实情况却是码头前方桩台的叉桩出现不同程度的损坏。根据设计时所考虑到各种荷载的明确数值时，是不会出现超载现象的，分析受损构件却发现是因长期受到不同程度的荷载超限导致，所以在设计过程中，不仅要考虑到常规的荷载，还需要考虑到其它作用荷载[2]。
从该工程的施工点和整体的结构可以看出，后方桩台、岸坡回淤存在各自的载荷，从而导致后方桩台与接岸结构的变形，这里的荷载导致码头前方桩台结构的叉桩出现不同程度的损坏。
（二）接岸结构受力
在深层土壤强度较好的地方，高桩码头才能发挥出更大的作用，在接岸结构施工中，先是最好土壤的清除工作，然后对其进行加固，最后建设挡土墙，实现陆域和码头桩台的相互连接。该工程就是按照这种方法进行施工的[3]。初期使用载荷和接岸结构抛石进行预压处理，那么在预压过程中，地基土水平变形过程中的荷载会反作用于码头结构后方桩台，另外后方桩台是直桩，前方桩台是叉桩和直桩，由于这两种形式的允许变形不同，那么就会导致两者之间的承受力就会被约束，无法实现平衡的目的，就会导致在前方桩台荷载的基础上增加了新的荷载，导致码头叉桩出现不同程度的损坏。所以在设计时一定要充分考虑到码头前方桩台叉桩受力情况，分析桩基和土基、接岸结构和桩台、码头桩台之间的相互作用影响。
（三）岸坡回淤
岸坡回淤对桩土的影响比较复杂，也很难确认其中的相互作用机理，所以在高桩码头设计时，会经常忽略这个问题。在本次研究工程中，码头桩台下面的岸坡表面存在明显的回淤现象，甚至有的地方已经超过了设计时所考虑到的回淤厚度，大部分的回淤已经达到了叉桩海侧的坡面上，这种回淤有利有弊，其弊端就是会增加岸坡出的荷载作用力[4]。在岸坡回淤中，会因水位的变化产生对叉桩的作用，另外当回淤体较厚时，也会影响到后沿叉桩，所以在设计时必须要分析岸坡回淤的荷载。
（四）岸坡蠕变
由于受到自重和荷载的作用影响，导致土体发生对应的变化，且在长时间的作用下，会出现一定程度的蠕变。所以岸坡结构土体在长达十几年的使用，土体蠕变影响到岸坡结构，导致后沿叉桩受力出现变化，导致叉桩出现不同程度的损坏，所以在后续的设计中一定要考虑到土体蠕变对基桩的影响[5]。
三、受力计算
高桩码头叉桩出现不同程度的损坏，所以必须要分析其中的受力状态，找出具体的原因，但是影响叉桩受力的因素比较多，且各种荷载都会在不同程度上影响到叉桩受力，所以在分析时，可通过结合高桩码头结构设计组合经验进行分析。首先确认几个常见的可变荷载看成一个整体，然后在分析其他存在的荷载对其的影响，并确认是否要添加到考虑的因素范围内。
首先将最不利荷载看成一个整体，这个载荷对码头结构进行内力计算，接着根据钢筋混凝土规范对桩基内力进行复核，为了确保分析结果更加方便，可将桩基内力控制工况进行统一计算，最后和对应位置的桩基能够抵抗承载力复核结果进行对比[6]。
在计算持久状况承载能力极限状态时，有两个计算结果，分别是控制工况叉桩内力组合计算和控制工况叉桩内力组合计算。在控制工况叉桩内力组合计算中，载荷包括局部堆载、门机、船舶系缆力、结构自重；在抗剪控制组合和压桩控制组合工况中分别计算出桩基对应位置抵抗能力和荷载作用组合计算结果。在控制工况叉桩内力组合计算中唯一不同的就是荷载，抗剪控制组合工况的荷载包括：局部堆载、门机、堆场堆载、船舶系缆力、结构自重；在压桩控制组合工况中，荷载包括：局部堆载、门机、堆场堆载、船舶系缆力、岸坡回淤、结构自重。
在持久状况正常使用极限状态时，也是具有两个同样的结果，在控制工况叉桩内力组合计算中，其荷载有很大的变化，抗剪控制组合工况的荷载是船舶系缆力、结构自重、门机；在压桩控制组合工况中荷载是结构自重和前桩台堆载。在控制工况叉桩内力组合计算中，抗剪控制组合工况的荷载是结构自重、岸坡回淤、船舶系缆力、堆场堆载、门机、局部堆载；在压桩控制组合工况的荷载是结构自重、船舶撞击力、岸坡淤回、门机、局部荷载
根据计算结果分析，岸坡回淤荷载是导致码头后沿叉桩中向岸斜桩桩顶损坏的主要原因，接着是船舶撞击力荷载。其中的堆场堆货荷载不是导致桩基损坏的主要原因。
结论
综上所述，导致码头前方桩台后叉桩出现损坏的原因是受到不同的荷载，导致叉桩在承载能力极限的情况下和正常使用承受极限状态的情况下，出现不同程度的损坏，其主要原因是在前期设计时没有考虑到期岸坡回淤，所以在今后设计时要全面考虑各种因素，才能保证码头使用寿命和安全性。
参考文献：
[1]卢笙.板桩码头的软土地基处理设计探讨[J].建筑工程技术与设计，2018，（12）：1878，3649.
[2]薛润泽，别社安，郭林林，等.软土地基中壁桩框架码头结构受力分析及稳定性计算方法[J].天津大学学报，2018，51（2）：196-204.
[3]黄孝.关于淤泥固化技术在沿海软土地基处理中的应用[J].建筑工程技术与设计，2018，（5）：1224.
[4]余全华，孙世伟，周远方.叉桩和平联撑在高桩码头中抵抗水平力作用分析[J].水运工程，2018，（3）：63-68.
[5]徐卫军，尹政兴，向广文，等.高桩码头水平位移原因分析及控制措施研究[J].人民长江，2018，49（21）：68-71，103.
[6]夏天生，陶桂兰，王定.水平荷载作用下高桩码头叉桩扭角布置研究[J].水运工程，2013，（5）：79-83.