上海港罗泾二期矿石码头桩基选型

上海港罗泾二期矿石码头桩基选型
李业富;董志强;罗少桢
【摘要】上海港罗泾二期矿石卸船码头位于长江口南港南岸的宝山罗泾地区,是20万吨级专业化的散货码头.根据其地质、水文、工艺荷载等条件,卸船码头桩型可选择方桩、PHC管桩和钢管桩等桩型.根据断面设计,通过技术、经济、施工、对环境影响等多方面比选,得出"本码头在专业散货码头荷载条件下,PHC桩是技术最优、投资最省、施工快捷、对环境影响较小的桩型"的结论.
【期刊名称】《水运工程》
【年(卷),期】2011(000)004
【总页数】4页(P81-84)
【关键词】矿石码头;桩基选型;PHC桩
【作者】李业富;董志强;罗少桢
【作者单位】中交水运规划设计院有限公司,北京100007;中交水运规划设计院有限公司,北京100007;中交水运规划设计院有限公司,北京100007
【正文语种】中文
【中图分类】U656.1+34
上海港罗泾港区二期工程的建设是为满足上海市黄浦江港区功能调整和2010年世博会举办的需要，实现黄浦江老港区的替代能力。

罗泾二期工程位于长江口南港南岸的宝山罗泾地区，岸线长2 720.1 m，码头长2 300 m，建设大型海轮泊位和水中转泊位共33个，其中20万吨级（减载）矿石卸船泊位2个。

矿石卸船码头总长770 m，结构总宽33 m，卸船内侧上游，码头加宽21 m，为矿石直取码头，结构总长269.8 m。

码头面高程+7.0 m。

码头前沿设计底高程近期为-13.2 m，远期可达-15.0 m。

2.1 设计船型
设计船型尺度见表1。

2.2 设计水位
设计高水位：4.14 m（历时累积频率1%）；
设计低水位：0.76 m（历时累积频率98%）；
极端高水位：5.77 m（50 a一遇）；
极端低水位：-0.13 m（50 a一遇）。

2.3 地质资料
根据地质勘察报告，码头区勘探深度内揭露的土层自上而下主要为：淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、黏质粉土夹砂质粉土、砂质粉土、粉砂，物理力学性能见表2。

桩基持力层为粉砂层。

2.4 主要工艺荷载
1）卸船机。

桥式抓斗卸船机，轨距26 m，基距18 m，轮距1 m，轮数24个，工作轮压550 kN/轮，非工作轮压710 kN/轮。

2）码头面均载。

码头前沿至门机前轨10 kPa；前轨至码头后沿20 kPa。

3）流动机械。

40 t轮胎吊打支腿作业（16 t吊重）；5 m3单斗装载机空载行驶。

根据本地区水文地质条件，码头结构宜为高桩梁板结构型式。

由设计船型和工艺荷载条件，码头桩基设计了预应力空心方桩、PHC桩和钢管桩3种方案，上部结构
均采用装配整体式结构，即先现浇桩帽，再现场装配预制构件，最后现浇成整体。

工艺荷载特征，本工程为专业散货码头，主要荷载为卸船机轮压和皮带机廊道荷载，荷载作用位置固定；码头面均载、流动机械等荷载较小。

3.1 方案1：预应力方桩方案
预应力钢筋混凝土空心方桩具有承载能力适中、防腐、耐久、方便等特点。

在上海地区常用的方桩桩型为600 mm×600 mm（空心330 mm），受制于施工能力，一般最大预制桩长＜60 m。

根据桩基承载力情况，本方案设计排架间距为7.5 m，每榀排架下12根桩，斜桩斜度为4.5∶1，断面见图1。

码头构件内力汇总见表3。

3.2 方案2：PHC管桩方案
先张法预应力（PHC）管桩具有结构强度高、承载力高、耐锤击性强、生产效率高、自动化程度高等特点。

单节长度可达30 m，两节间采用法兰连接而成。

本方案采用φ800、φ1 000PHC管桩，设计排架间距为9 m，每榀排架下10根桩，
斜桩斜度为4.5∶1，断面见图2。

码头构件内力汇总见表4。

3.3 方案3：钢管桩方案
钢管桩具有强度高、抗弯能力强、能承受较大水平力、制作、运输、施打方便快速等优点，但需要做好防腐。

本方案采用φ1 000 mm钢管桩，设计排架间距8 m，每榀排架下布置7根桩，斜桩斜度4∶1，断面见图3。

码头构件内力汇总见表5。

1）方桩方案因受限于桩型承载力中等，排架间距7.5 m，桩基数量是PHC桩的1.5倍，是钢管桩的2倍，施工周期最长，对工程区域潮流环境影响最大；同时方桩抗弯能力一般，桩与横梁采用铰接；上部结构因跨度小，断面尺寸最小。

2）PHC管桩承载力略大，排架间距9 m，桩基数量在3个方案中间；同样，桩
与横梁采用铰接；上部结构跨度最大，断面尺寸较大。

57 m长φ800PHC桩与6 00mm×600 mm预应力空心方桩同一钻孔情况下参数见表6。

3）钢管桩承载力最大，桩基数量最少，施工周期最短，对工程区域潮流环境影响
最小；因桩基全部为钢管桩，钢材用量较大，造价昂贵；因钢管桩承受抗弯能力强，钢管桩与横梁采用固结；钢管桩需进行防腐处理，工程后期维护性投入大。

3个方案综合比较见表7。

经综合比较，方案2——PHC管桩方案从上部结构内力、桩基承载力、施工便捷、工程造价等方面对本工程最有优势，推荐采用PHC管桩方案。

1）对于专业的散货码头，其上部荷载主要以卸（装）船机轮压和皮带机廊道荷载为主，荷载位置固定，面板荷载较小。

在这种荷载条件下，排架间距越大，桩基承载力越高，工程量越节省。

2）PHC管桩在同样承载力条件下，比方桩截面面积小15%，截面含钢率是方桩
的1/3～1/4；同时PHC管桩生产标准化、高压二次蒸养等特点，出厂周期一般
为2～3 d，比方桩施工速度快。

3）矿石码头位于长江中，桩基数量越少，桩型为圆形，阻水效果越差，对潮流环境影响越小，淤积速度的越慢，因此在工程中尽量采用桩基数量少、对水流影响小的桩型方案。

【相关文献】
[1] 张志平,苏航,董志强,等.上海外高桥港区五期工程初步设计[R].北京:中交水运规划设计院有限公司,2004.
[2] 张志平,王玥葳,吴立新,等.上海罗泾港区二期工程初步设计[R].北京:中交水运规划设计院有限公司,2005.
[3] 中交第一航务工程勘察设计院.海港工程设计手册[M].北京:人民交通出版社,1994.。