减压平台对板桩码头的技术改造
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摘 要：板桩码头是码头三大结构形式之一，主要集中在江苏、上海、浙江及天津等市，占比达56%，板桩码头的结构型式按锚碇结构可分为无锚、单锚、多锚、斜拉、双排桩板桩型式。大多数板桩码头采用单锚型式。通过上海60吨级内陆码头升级为500吨级渣土转运码头工程案例，介绍了采用减压平台对板桩码头技术改造的工程经验。
关键词：板桩码头；加固；减压平台；渣土转运
前言
上海在上世纪90年代建设了一批小规模的内陆板桩码头，主要用于木材、棉花等散货的转运，而由于产业转型，原先的运营模式也发生了改变。目前上海地区由于城市化发展，周边已经没有渣土倾倒场所，而大规模的土建又造成了大量的建筑渣土，主要靠船只外运至江苏指定弃泥地，而做渣土转运也变成这些码头运营转变的主要方向。
1 板桩码头加固改造方法
板桩码头技术改造的主要途径可以从以下五个方面考虑：（1）墙前新建结构如承台、墩台，将原码头作为直立驳岸使用。（2）调整、加密或新设拉杆和锚碇结构。（3）加固或置换墙前土层、提高土抗力。（4）在墙后设置型结构如半遮帘桩、全遮帘桩、减压平台，调整或减少墙后土压力的大小及分布。（5）加固地基，改善后方填料性质，减少土压力。
2 工程实例
2.1 工程概况
本段黄浦江防汛墙始建设于1972年，1994年对防汛墙前沿改扩建，新建了板桩码头，码头长度约70m。2002年，《黄浦江干流新增防洪工程A2标》对防汛墙进行了翻新加固，形成了两级防汛墙体系。
码头现因业务逐渐转向土方、渣土驳运方面，计划在距码头后新建一处临时渣土中转池，为了确保防汛墙的使用安全，XX公司委托我院对该段码头进行方案论证。
2.2 工程现状
本段黄浦江防汛墙为两级挡墙式防汛体系，前沿第一级防汛墙为单锚板桩式码头防汛墙，挡墙顶高程4.80m；码头后35～45m为第二级防汛墙，挡墙为“L”型钢筋混凝土结构，与防汛钢闸门组成后防汛体系，墙顶高程为5.80m。
码头始建之初为停泊60T级内陆船只的锚碇板桩结构码头，具体结构如下：
驳岸采用钢筋混凝土板桩结构，胸墙为现浇钢筋混凝土结构，锚定设施采用现浇带水平导梁连续锚碇板结构，墙前采用钢护舷，系船柱为50KN。由于锚碇板前土质较差，因此锚碇板前设抛石棱体，拉杆采用Φ50钢棒，拉杆间距1200mm或1300mm，预制板桩按两短一长间隔施打，长板桩长15m，短板桩13m。码头面采用料石铺砌20cm，下垫黄沙垫层5cm，20cm级配碎石铺底。
板桩后沿陆域形成方法，采用回填法，板桩后填土分层夯实，分层厚度不大于30cm，锚碇板下基床石料需级配良好，锚碇板前块石要求理砌，抛理石料从岸侧向江进行，尽量将淤泥挤掉。
原码头设计高水位3.37m，设计低水位1.30m，码头泥面高程-1.00m，设计荷载：结构物自重，均载20KN/m2，流动荷载8t起重机，30t汽车，经复核，原码头整体稳定安全系数为1.533，满足规范规定。
2.3 加固方法
在原板桩后增设两排灌注桩，灌注桩直径φ600mm，桩底高程-10.6m，考虑到原抛石菱体的分布位置，第一排局距板桩5m，第二排与第一排间距2.9m，灌注桩横向间距2.5m。原码头导梁凿出钢筋与新底板主筋焊接，重新浇筑底板结构，底板宽9.4m，承台底标高2.25m；挖斗机履带外轮廓宽度为3.19m，尾部净高1.1m，工作回转半径2.94m，考虑挖机作业便利性，码头挡墙内侧4.5m范围内为履带式挖斗机通道，挡墙后4.5～9.4m为渣土池。通过桩基将上部荷载传递至较好的持力层，减少码头后方土压力，保护现有锚杆结构。
2.4 计算结果
本段码头增建临时渣土中转池后，其原有的装卸作业流程也随之发生了改变，因此本次对防汛设施影响的安全论证分别从施工期和使用期的不同工况对板桩码头的安全进行复核计算。
码头的安全主要从护岸的整体稳定和码头自身的结构稳定两方面进行分析。
本次复核只针对后方设有临时渣土中转池的码头，其余岸段使用条件没有发生变化。
2.4.1 码头泥面高程复核
本工程码头吃水深度按500吨复核，根据《内河通航标准》（GB50139-2004），500吨级船只吃水深度为1.6m，本段黄浦江为Ⅰ级航道，富裕水深为0.4～0.5m，则航道水深应为2.0～2.1m；本段黄浦江最低通航水位为1.13m，而码头设计泥面高程为-1.00m，1.13+1.00=2.13m，满足500吨级船只停靠要求。
2.4.2 整体稳定计算
加固结构整体稳定分别按施工期、使用期基本和特殊工况进行复核，工程整体稳定复核计算条件如表1：
安全系数根据《黄浦江防汛墙工程设计技术规定》（试行），施工期及正常使用状况安全系数1.375，地震期系数1.05。原报告复核结果如表2：
码头（防汛墙）加固结构在运行期、施工期及地震工况下的整体稳定均可满足规范要求。
2.4.3 结构安全计算
结构计算工况选择使用期设计低水位最不利组合工况（见表3）：
结构水平位移分别按考虑锚杆作用和不考虑锚杆作用进行复核。经计算，考虑锚杆作用时，承台底水平位移基本满足行业要求；不考虑锚杆作用时，承台底水平位移不满足行业要求。因此锚碇板结构不能解除，应保留原有拉杆，形成高桩承台加拉杆的复合结构。表4 承台水平位移计算结果
板桩到锚碇板容许最短距离为14.79m，现有15m锚杆长度满足要求，不必对锚碇板前被动土压力进行折减。
码头经加固后，场地上部荷载通过桩基传递到较好的持力层，经计算，桩基承载力满足设计规范要求：
通过对加固后的板桩码头复核计算，码头整体稳定、锚碇板稳定、码头板桩入土深度、锚杆直径、承台水平位移等均能够满足规范要求。
2.5 方案小结
通过对工程设计方案、施工等基本资料的收集，通过经验公式计算并分析，本工程对码头加固后（防汛墙）分析结论如下：（1）码头前沿泥面满足500吨船舶停靠吃水深度要求。（2）码头（防汛墙）结构经加固后在运行期、施工期及地震工况下的整体稳定均可满足规范要求。在使用期设计低水位最不利组合工况，锚碇板稳定，码头板桩入土深度，板桩位移等能够满足规范标准，锚杆直径满足规范要求，能够保证防汛安全。
参考文献
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