高桩码头墩台结构施工技术

摘要：通过对高桩墩台施工的分层设计、模板支撑系统的设计与施工、大墩台钢筋安装措施、施工缝处理所示等几个方面的分析和探讨，提出了相应的技术措施。

关键词：高桩墩台分层浇筑设计模板支撑设计施工缝处理

1前言

目前，在高桩码头设计中，墩台结构由于其整体稳定性好，结构形式简单，承受荷载较大等特点，得到越来越多的应用。但由于大体积墩台一般体积大、自重大，施工中涉及到模板底支撑系统的设计与施工、大墩台钢筋笼施工、大体积混凝土的施工、施工缝的处理等多项施工技术，对施工单位的施工技术水平提出了较高的要求。

从接触到的一些实例中，各种工序的施工方法多样，难以统一，仍存在有待研究、探讨的问题。例如在模板支撑系统的设计中，需要考虑各个桩上的支座所受荷载的不同，而不应统一按平均值考虑；主次梁设计中如何全面分析验算正压力、剪应力、折算应力、挠度等；大体积墩台浇筑分层分块设计时，需要考虑上一层混凝土施工时对下一层已浇筑的混凝土的荷载作用所造成的影响以及需要采取的措施，分析确定各层分层高度时需要考虑的因素，各层浇筑的合理间隔时间等，不应随意而为；探讨合理、高效的施工缝处理方法等。本文结合江西彭泽核电码头项目，简述高桩码头墩台结构施工的主要施工技术。

2高桩墩台的结构形式

在高桩码头工程中，下部为桩基，上部直接为大体积墩台的一种结构形式。桩基一般有两种，钢管桩或者预应力混凝土管桩（即PHC桩）。桩基中一般有部分为斜桩，以加强其整体稳定性。上部墩台体积较大，一般大于1000m3，有些大的墩台甚至达3000m3以上。墩台高度一般在2.0m～3.0m左右。

以彭泽核电码头为例，该码头为内河高桩码头，有两个墩台：一个墩台尺寸为24.0m×20.0m×2.7m（高），下部桩基为32根φ900钢管桩；一个墩台尺寸为20.0m×20.0m×2.7m（高），下部桩基为30根φ800PHC桩。施工期间最大水位落差达11.8m。

3高桩墩台施工技术

墩台底模板支撑系统由桩上支座和主次梁等构成。

3.1支座设计

支座根据桩的形式的不同可以选用不同的方法，概括起来有两种，一种为钢抱箍，一种为钢牛腿。在PHC桩上一般采用钢抱箍，在钢管桩上多采用钢牛腿，也可采用钢抱箍。

1）确定支座反力

设计前，先确定支座反力。支座的所承受的力由上部主梁传递，因此，需求出主梁在各支座部位的剪力，其绝对值之和即为支座反力。一般在不等跨连续梁上，支座两边的跨度较大，其支座反力也较大。具体的剪力图可采用查“建筑结构静力计算手册”或采用一些结力计算软件求得。

主梁对支座的作用时的荷载需要考虑的因素有：第一层混凝土的浇筑高度、人机施工荷载、垂直面振捣荷载、底模及主次梁自重等。荷载取值可查《水运工程混凝土施工规范》附录。

2）钢抱箍设计与安装

钢抱箍是由两块钢板弯成两个半圆箍，再用高强螺栓及其联接件而成连接，两边各焊一个钢牛腿以支撑上部主梁，一般钢牛腿采用“∏”样式。是利用拧紧高强连接螺栓在钢抱箍和被抱箍体之间产生的压力以及摩擦力来承受上部荷载的。具有装拆简便、不留痕迹、可重复使用等特点。钢抱箍的设计包括抱箍钢板厚度、抱箍高度、高强螺栓的规格数量及布置、钢牛腿的尺寸等。

钢抱箍设计的影响因素有：支座反力的大小以及与桩表面的距离，抱箍与桩间的摩擦系数。钢抱箍设计有详细的分析论证和推导公式等技术资料，在此不再论述。

为增大抱箍与桩体之间的摩擦系数，一般在钢抱箍内侧粘贴橡胶垫，在安装前，先进行确定摩擦系数试验。试验方法为将制作好的两套钢抱箍一上一下安装在桩上（若现场有废桩，可以安装在废桩上）方便操作的高度，下面一个抱箍正放（即钢牛腿面板朝上），上面一个抱箍倒放（即钢牛腿面板朝下）。对抱箍上的高强螺栓施加一个总的预拉力T，使抱箍抱紧桩身。然后在下面一个钢抱箍的两个牛腿上各安放一个顶升力大于支座反力的液压千斤顶。顶杆顶住上面抱箍的牛腿面板。两个千斤顶缓慢地、均匀顶升。当施加到一定的顶升力P时，抱箍出现滑动的趋势。注意在钢抱箍安装时，高强螺栓在紧固过程中以及上部荷载变化过程中，其拉力值不断的变化，需要反复的用扭矩扳手进行矫正，以保持在预拉力控制值。

3.2主次梁设计与施工

支座上部为纵横向的主次钢梁体系。主钢梁夹住桩身安装在支座的牛腿上，主钢梁的布置方向一般为沿着叉桩（斜桩）相对方向的各排桩基布置。次梁均匀布置在主钢梁上部。每排桩上的两根主梁用对拉螺杆紧固以夹住桩身。每条主钢梁由型钢焊接成通长，在支座上形成连续梁。

主钢梁设计步骤有：计算弯矩和剪力→根据弯矩求抗弯截面抵抗矩→根据截面抵抗矩查表选取型钢截面→根据弯矩和剪力求该型钢的正应力和剪应力→求不利位置的折算应力并与容许应力比较→验算型钢挠度。

在连续梁中，在跨度较大的支座位置，正压力和剪应力都较大，即可验算该处位置型钢截面上的点的折算应力。由于在型钢截面上正应力与中和轴的距离成正比，上下翼缘处最大，剪应力在翼缘位置突变后，在腹板截面上大致均匀布置，故在上下翼缘与腹板连接位置折算应力比较大，对该点进行验算。

在设计与施工中，注意以下几点：主梁应选取对称截面，如工字钢、双槽钢等受力较为合理；主梁对接焊接时应可靠，以形成连续梁；有悬挑的连续梁，往往在悬挑根部为最不利位置，宜采取措施对悬挑的端部予以支撑，可大大改善受力。

3.3大墩台钢筋笼安装

墩台的钢筋布置一般由纵横向整体钢筋箍、侧壁水平箍和上下底板结拉筋组成。安装后将形成了底板双向钢筋、面层双向钢筋、侧壁竖向钢筋和侧壁水平钢筋。

钢筋安装可以采用如下顺序：底板下层钢筋和错开一定高度的侧壁钢筋→底板上层钢筋和错开一定高度的侧壁钢筋→安装侧壁下部分的水平钢筋→每间距2m抽出一根顶板上层钢筋和侧壁钢筋下移至顶板下层钢筋下部先行安装作为骨架→采用上下拉结筋斜向布置固定该骨架→安装顶板下层钢筋和对接侧壁钢筋→安装顶板上层钢筋和对接侧壁钢筋→安装侧壁上部分的水平钢筋→在骨架位置补偿顶板上层钢筋→安装其余的拉结筋。

3.4施工缝的处理

墩台混凝土分层浇筑，水平施工缝的处理尤为重要。由于一般墩台结构面积大，墩台内有拉结筋，且为封闭式，净空间小，不管采用人工凿毛、机械凿毛还是在浇筑过程中搓毛等措施，要么操作困难、工效底，要么质量难以达到规范要求。我们结合我公司多年来在水利建设中，在大体积混凝土施工中丰富的施工缝处理的经验，结合港工码头的特点，采用了一套简易的高压水冲毛设备作冲毛处理，冲毛设备为一台压力大于2.5Mpa的洗车用的高压冲洗泵与一台5.5KW的水泵配合使用。

施工方法为：在混凝土初凝后，采用高压冲洗泵冲刷混凝土表面，冲开上部浮浆，紧跟着用大功率水泵将浮浆冲走。该套设备重量轻，造价低，操作简便，经济适用，处理质量达到了规范中的去掉乳皮，露出石子的要求。在彭泽核电码头施工中取得了良好的效果。

4结语

通过对高桩码头墩台结构几个主要施工控制点的分析论证，并采取了相应的施工技术措施，为类似的工程施工提供参考借鉴。在彭泽核电码头两个墩台的实际施工中，达到了安全、经济、高效、适用的效果，取得了较好的经济效益。文中如有不妥之处，欢迎各位同仁给予指正。

参考文献

（1）韩理生港口水工建筑物人民交通出版社2000年08月

（2）王炳煌高桩码头工程人民交通出版社2010年09月