高桩码头桩基设计选型研究与应用综述

高桩码头桩基设计选型研究与应用综述

摘要：本文综述了高桩码头桩基选型的相关研究和案例，介绍了三种常见桩

基在高桩码头设计和建设中的应用，总结了各类桩基遇到的问题和解决措施，分

析了各类桩基的特点和不足，旨在为今后高桩码头的桩基选型设计与应用提供参

考和借鉴。

关键词：高桩码头桩基选型设计施工

0 引言

随着我国经济社会的发展以及水路运输需求的不断扩大，高桩码头在我国内

河港口建设的应用也越来越广泛。高桩码头由上部梁板结构和基桩两部分组成，

由接岸结构与陆域相连。其中，上部梁板结构构成码头面，直接承受来自外部的

荷载，并与桩基相连，将荷载传递给下部桩基结构。因此，桩基的性能直接影响

了码头的承载能力，是高桩码头最重要的组成部分。

高桩码头桩基的选型是桩基设计的关键环节。高桩码头的选型应考虑工程所

在地的地质条件、承载能力以及工程造价投资等多个方面，综合比较确定。

1 高桩码头桩基选型

目前，常见的高桩码头桩基类型主要包括钢筋混凝土钻孔灌注桩、

高强度混凝土预应力管桩（PHC管桩）、钢管桩等。

1.1钻孔灌注桩

钻孔灌注桩是在工程现场浇筑的桩基类型。该类桩基在设计桩位处通过钻孔、挖掘、挤压等工艺成孔后，在孔中放置钢筋笼并浇筑混凝土而成。其承载力强，

对地质条件的适应性强，不受截面的限制，可实现比较大的桩径；且钻孔灌注桩

的施工不需锤夯打入，噪音较小，故得到了广泛的应用。

袁泉[2]阐述了高桩码头工程遇到软弱地基时，使用钻孔灌注桩可以有效地提

高桩基承载力，从而可以极大地提高工程质量；李文[3]指出，在内河码头结构设

计中，钻孔灌注桩的沉桩等施工工程不受过多限制，且能够为船舶提供多层系缆

条件，有利于提高结构稳定性。

钻孔灌注桩的缺点在于：桩长不宜过长；施工工艺较为复杂，施工工期较长；在施工过程中无法检测桩基质量等。

1.2预应力高强度混凝土管桩（PHC管桩）

预应力高强度混凝土管桩，即PHC管桩，是采用先张预应力离心成型工艺，

经过一定条件下的养护而制成，是一种预制的空心圆筒形桩基类型，其单桩承载

力较高、耐久性好，且作为预制构件施工周期较短，在港口码头工程上也有着非

常广泛的应用。

沈浩[4]在某码头工程的方案对比中指出，PHC桩抗腐蚀性好，且桩身造价较低，制作周期较短，施工和吊装较为方便，因此更适用于该项目的桩基选型；陈

令峰，兰金平[5]在某码头工程中，比较了空心方桩和PHC桩的优劣性，指出PHC

桩在该项目中在质量、成本、施工项目等方面存在一定优势。

PHC桩的缺点在于：抗剪能力较差；施工要求较高，作为预制构件需要考虑

运距；可能会发生土塞和挤土效应等。

1.3钢管桩

钢管桩由钢管、企口榫槽、企口榫销等部分组成，具有结构简单、施工方便、较易打入且工艺成熟、成桩质量容易保证等优点。在东非某大型临时码头[6]设计中，采用了钢管桩的桩基形式，可以充分满足承载力较大的临时码头建设需求；

盘锦某码头工程方案设计[7]中，桩基需打入北方冻融地区的极密实粉细砂层，因

此采用设置叉桩的钢管桩可以满足工程的承载力和抗震抗冰要求。

但是作为钢构件，钢管桩需要着重考虑抗腐蚀的问题；且钢材用量大，成本

较高。

2 各类桩基存在问题的解决方法

由于桩基本身特点和地质、施工条件的影响，在不同类型桩基的施工、使用、维护等过程中会遇到一定的问题。针对不同桩基所遇到的问题，在众多工程实践

中提出了相应的解决方案。

2.1 钻孔灌注桩

在江西某码头工程中，其地质条件为典型的多溶洞地层，因此该工程针对多

溶洞的地质条件，提出了遇溶洞的钻孔技术、混凝土浇筑技术等具体的应对方案,以提高工程施工效率和质量；部分排架桩基位于灰岩区，存在溶洞裂隙发育、覆

盖层薄、裸岩多等问题，于是该工程施工过程中针对这些问题提出了裸岩区大直

径钻孔灌注桩钢护筒的沉放技术。

2.2 预应力高强度混凝土管桩（PHC管桩）

码头的施工过程中，PHC桩的桩基施工遇到了开始阶段沉桩效率较低的问题，分析认为原因在于工程的地质条件不利、设计桩长偏长、抓斗挖泥产生高低不平

导致打桩定位困难等，并提出了加强桩靴、改进桩尖结构形式、优化桩基设计等

施工优化措施；由于脆性较大，在砂层较厚、标贯较高的复杂地质条件下，PHC

桩的沉桩施工要求较高，并在在印尼万丹丰益工业园港项目的沉桩试验中研究了

桩靴长度对锤击次数的影响以及进入砂层后较大的端阻力对贯入度的影响。

2.3 钢管桩

海洋环境对海港码头中钢管桩的腐蚀现象严重，对海洋工程的安全存在重大

威胁，结合对国内外众多海港码头的调研分析，提出牺牲阳极的阴极保护法、复

层矿脂包覆防腐技术、涂料防护等防腐措施，并在不同的区域适用不同的方法；

以湖南省某码头为例，提出钢管桩沉桩施工可利用船载GPS-RTK定位配合岸侧全

站仪观测，进行钢管斜桩的定位，该方法相比传统的前方交会法更加方便快捷。

2.4 组合桩

在实际工程应用中，常采取组合桩的形式来弥补各种桩基的不足。结合三亚某码头工程，指出传统的PHC桩难以穿透较为坚硬的地层，且在桩身较长的条件下并不适用，因此采用上部PHC管桩与下部开口钢管桩拼接而成的组合桩，该类组合桩耐腐蚀、易贯入，且维护成本较低；以某通用泊位工程为例，由于部分位置的钢管桩的入土深度无法满足弹性长桩要求，且抗拔承载力不足，故在这些位置选用了钢管灌注组合桩，其他位置选用钢管桩。

3 各类桩基选型综合比较分析

结合以上的文献综述以及相关研究和工程实践，本文对高桩码头中常见的钻孔灌注桩、PHC管桩、钢管桩三种桩基类型从承载力、成桩质量、施工难度、施工周期、工程造价、后期维护等方面进行了比较分析，如下表1所示。

表1 不同桩基类型比较分析

钻孔灌注桩

PHC

管桩

钢

管桩

承载力高高较

高

成桩质量低较

高

高

施工工艺复杂较

高

简

单

打入性

无需

打入

较

强

强