场地受限条件下的高桩码头加固改造施工工艺

高 骏

(1.中船第九设计研究院工程有限公司， 上海 200063； 2.上海海洋工程和船厂水工特种工程技术研究中心， 上海 200063)

场地受限条件下的高桩码头加固改造施工工艺

高 骏1，2

(1.中船第九设计研究院工程有限公司， 上海 200063； 2.上海海洋工程和船厂水工特种工程技术研究中心， 上海 200063)

针对场地受限条件下的高桩码头加固改造工程，围绕码头结构拆除和新增桩基施工会对邻近保留结构产生不利影响的关键问题，结合镇江港、泰州港等码头加固改造工程实际案例，总结分析相关施工工艺的优缺点，明确适合于有限施工空间的码头结构拆除原则与方法，提出柴油锤与振动锤联合沉桩的新增桩基陆上施工工艺，对类似高桩码头的加固改造工程具有一定的参考借鉴价值。

受限制场地; 高桩码头; 加固; 改造

0 前 言

随着我国经济的快速发展及船舶大型化发展趋势，岸线开发日趋饱和、现有港口等级偏低、靠泊能力不足等对港口建设的制约日益突出，因此我国沿江沿海码头进行了大规模的加固改造，进入新建与加固改造并举的阶段。

高桩码头结构的加固改造主要包括原结构的拆除、新增桩基的施工、新建上部结构的施工和原结构破损部位的加固修复等。

本文针对场地受限条件下的高桩码头加固改造工程，围绕码头结构拆除和新增桩基施工两个方面的关键问题，较系统地总结分析目前国内的相关施工工艺，并结合镇江港、泰州港等码头加固改造工程开展实际案例分析，为类似工程设计及施工提供参考。

1 码头结构拆除工艺

1.1 高桩码头上部结构拆除技术

在高桩码头加固改造工程中需要拆除的上部结构类型较多，有较薄的面板，也有大体积的横梁、纵梁、墩台等结构。常见混凝土的拆除方法主要有：钻孔爆破法、混凝土膨胀破裂法、高能燃烧剂爆破法、机械切割或锯切法、火焰切割法、机械直接撞击法、钻孔水压爆破法、钻孔机械拆除法、电弧法和氧气枪切割法等10种方法[1]。

需要注意的是，在施工场地有限的条件下，一些拆除方法可能会对保留结构造成不利影响。金刚石绳锯切割拆除法[2]是近些年发展起来的一种环保、高效、安全的新型静力拆除施工方法，是一种无损性拆除方法，尤其适用于既有拆除又有加固且不伤害保留部位的加固改造工程。目前通常采用切割加风镐凿除的方式进行处理。

1.2 桩基拆除技术

目前港口工程上应用较多的桩基清除方法主要包括拔桩和割除两类。

(1) 拔桩方法。拔桩方法可以大致分为两类：直接拔桩法和间接拔桩法[3]。

(2) 割除方法。割除方法一般采用直接割除或利用风镐等凿除混凝土后再割除钢筋的方式。直接割除采用无振动直线切割技术对桩基进行拆除。

在码头加固改造中，采用拔除的方式会对相邻的码头结构产生较大的影响。因此，为了在有限的施工空间中尽可能地避免这种影响，应采用割除的方式处理。

1.3 码头结构拆除案例分析

以镇江大港港区某泊位的拆除案例进行分析。

(1) 原结构方案。需拆除泊位码头结构高桩梁板式，码头总宽均为28 m，分前后平台。如图1所示，前平台宽为14.5 m，后平台宽为13.5 m。码头排架间距为7 m，前平台每榀排架布设5根砼方桩，后平台布设2根桩基。前平台上部结构由现浇横梁、预制预应力轨道梁、空心板组成，后平台上部结构为现浇横梁和空心板。

图1 原码头结构断面

(2) 加固改造方案。加固改造码头结构断面如图2所示。新建尺寸为12 m×5.6 m的系靠墩台，每个系靠船墩布置8根Φ 1 200 mm钢管桩，钢管桩内灌注砼。系靠墩台与原码头横梁及新建轨道梁之间采用结构缝隔离。为使打桩设备能沉桩，施工前改造排架拆除改造处的面板。

(3) 码头结构拆除方案。在码头结构加固改造施工时，需对原码头结构中的叠合板、纵梁、靠船构件和现浇横梁等构件进行拆除，而各构件较紧密且互相有关联，拆除时需注意相互影响。另一方面，加固改造工程施工作业面一般都较小，拆除中切割机、吊机等机械会交叉作业，同时又要兼顾相邻泊位的生产运转，两者间的相互干扰较大，给整体施工带来不便。

针对上述问题，结合高桩式码头结构特点，应遵循从上到下、先附属后主体的拆除原则。按先上部结构后桩基工程，先系靠设施后梁板结构，先陆上后水上，先局部施工后整体开展的分步原则组织施工。

码头结构拆除采用绳锯切割配合浮吊吊装施工工艺，先将码头前平台面板、纵向梁系、横梁分块进行切割拆除吊装，再将平台横梁整体拆除吊装，方桩前期采用绳锯水下切割，后期采用摇桩工艺。通过以上措施，较好地达到了预期的码头结构拆除目标，最大程度上避免对相邻码头结构的干扰。

图2 加固改造码头结构断面

2 新增桩基施工工艺

由于在高桩码头加固改造工程中新增桩会受到场地条件限制，需要针对不同的情况在施工时做出不同的选择。通常，桩基施工分为水上和陆上两种施工方式。

本节分别以泰州港泰兴港区某万吨级通用码头结构加固改造工程和镇江港大港港区某泊位加固改造工程为例，对水上和陆上两种沉桩方式进行对比分析。

2.1 常规打桩船沉桩

在码头改造施工中，由于老码头部分结构需要保留，施工水域又较为狭窄，常规打桩工艺受到很大的限制。以“泰州港泰兴港区过船作业区泰州市某万吨级通用码头结构加固改造工程”为例进行说明。

2.1.1 工程概况

(1) 原码头概况。码头平台长为183 m，宽为22 m，其中前方桩台宽为15 m，后方桩台宽为7 m。码头平台为高桩梁板式结构，前桩台排架间距为6 m，每榀排架设基桩5根，为预应力钢筋混凝土空心方桩，上部构造采用现浇横梁、预制纵梁和预应力砼轨道梁，面板采用叠合板。

(2) 加固改造方案。拆除原码头结构的部分排架及上部梁、板等相关构件，选择5处共6榀排架进行拆除。在拆除位置新建5个系靠船作业墩台，系靠船墩尺寸为7 m×12 m(纵向×横向)和7 m×10 m(纵向×横向)两种，每个墩台下部桩基均采用7根Φ1 200 mm的TSC+PHC组合桩。改造的平面及断面如图3所示。

2.1.2 桩基施工分析

新建墩台位于原有排架中部，新增桩基距离码头前沿最远为5 m，单根桩最大质量约为76 t。有两类打桩船可以满足上述TSC桩的沉桩要求：一类为打桩平台外挑出船前舷较长的常规打桩船；另一类为全回旋打桩船。

本项目沉桩是难点，受码头现有结构限制，需要打桩船龙口挑出大于5.5 m才能满足施工要求。针对这一难点，施工选用打桩船水上沉桩，用GPS系统控制桩的斜率和倾角，结合全站仪复核，用D138筒式柴油打桩锤打桩。通过这些措施，顺利完成了桩基施工，沉桩效果良好。

图3 加固改造结构平面

2.2 陆上及吊打等方式沉桩介绍

以“镇江港大港港区某泊位加固改造工程”为例进行说明，分析比较3种沉桩方式，最终确定柴油锤与振动锤联合沉桩的施工方式。

2.2.1 工程概况

(1) 原码头概况。码头为高桩梁板式，码头总宽均为28 m，分前后平台。前平台宽度为14.5 m，后平台宽度为13.5 m。码头排架间距为7 m，前平台每榀排架布设5根方桩，后平台布设2根桩基。前平台上部结构由现浇横梁、预制预应力轨道梁和空心板组成。

(2) 加固改造方案。加固改造码头结构断面如图2所示。增设12 m×5.6 m的系靠墩台，每个系靠船墩布置8根Φ 1 200 mm钢管桩，钢管桩内灌注砼。系靠墩台与原码头横梁及新建轨道梁之间采用结构缝隔离。为使打桩设备能够沉桩，施工前改造排架拆除改造处的面板。

2.2.2 沉桩方案介绍

(1) 陆上打桩机沉桩。根据桩基及场地情况，选择配备合适锤型的陆上打桩机。由于陆上打桩机桩架高度有限，因此钢管桩需分节沉放，上下两节现场进行焊接。

(2) 导向架配合振动锤沉桩。振动锤是桩基础施工中的重要设备之一，振动锤不仅可以沉拔混凝土预制管桩(PHC桩)、各类型钢板桩、钢护筒和钢管桩，还可用于振动沉管灌注桩、薄壁防渗墙、地表压实和深层土层致密工程的施工。振动锤具有其他各种沉桩设备的优点，如低振感、低噪声、无水气污染、高效、机动性强等。

(3) 柴油锤与振动锤联合沉桩[4]。本工程钢管桩直径为1.2 m，桩长为47～51 m。沉桩区域地质变化较大，用振动锤施打后仍超设计高度2～7 m。针对这一问题，后续采用柴油锤吊打的施工方案，对超高桩进行复打。施工时结合现场实际情况，充分考虑设备桩锤和桩架质量、起重能力、起吊高度等因素，确定选用180 t浮吊配合D138柴油锤进行沉桩。采用柴油锤与振动锤联合沉桩的工艺[5]，使得本工程所有钢管桩均达到设计要求。

在高桩梁板码头加固改造施工中，单一打桩方案往往不能全面满足施工要求，应结合具体工程情况开展分析比较，相互结合使用。例如镇江港大港港区9#泊位加固改造工程采用柴油锤与振动锤联合沉桩的工艺，达到了较好的效果。

3 小 结

针对场地受限条件下的高桩码头加固改造工程，结合镇江港、泰州港等码头加固改造工程的实际案例，总结分析结构拆除和桩基施工两个方面的施工工艺，为类似工程设计及施工提供参考。主要结论如下。

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(1) 码头结构拆除是整个加固改造工程施工的前置条件，整个过程需要避免对相邻结构产生干扰和影响。总体拆除原则可遵循从上到下、先附属后主体的拆除原则。码头上部结构拆除可采用切割面平整、精准度高、对保留构件破损影响小的绳锯法，桩基拆除可采用割除的方式，减小有限施工空间中的相互干扰。

(2) 在新增桩基施工中，受原有老结构影响，常规打桩工艺难以实施。传统的水上打桩船工艺对桩基的位置、斜率及扭角有更严格的要求，而陆上沉桩工艺又存在各自的局限性。实践经验表明，采用柴油锤与振动锤联合沉桩的工艺可以更好地满足桩基的布置位置、斜率及扭角要求，可以有效解决在场地受限及地质复杂条件下单一沉桩工艺难以解决的问题，体现出联合沉桩工艺的优势，且易于推广。

[1] 苗胜坤.大体积混凝土部分拆除方法综述[J].人民长江，2000(5)：18-19.

[2] 董进和.绳锯切割静力拆除法在钢筋混凝土拆除工程中的应用[J].港口科技，2014(9)：29-31.

[3] 马洪新，张树森，王艳涛，等.水下桩基清除方法研究[J].港工技术，2014(6)：57-60.

[4] 郭喜柱，叶跃平，佟冠中.高桩码头改建沉桩施工工艺[J].水运工程，2015(8)：74-77.

[5] 王靓，张飞. 码头加固改造方法浅析[J].山西建筑，2009, 35(12):89-90.

Technology of High Pile Wharf Reinforcement and Reconstruction under Restricted Site

GAO Jun1，2

(1.China Shipbuilding NDRI Engineering Co., Ltd.， Shanghai 200063， China;2.Shanghai Research Centre of Ocean & Shipbuilding Maritime Engineering, Shanghai 200063， China)

According to the reinforcement and reconstruction of high pile wharf under restricted site, the key problems about the demolition of wharf and new pile foundation construction which have adverse effects on adjacent retention structure are discussed. The advantages and disadvantages of related construction technology are summarized combined with the case of the wharf reinforcement and reconstruction project in Zhenjiang and Taizhou ports, The principle and method of demolition of wharf structures suitable for limited construction space are defined. The land construction technology of new pile foundation combined with diesel and vibratory hammers is put forward, which provides a reference for the similar project of high pile wharf.

restricted site; high pile wharf; reinforcement; reconstruction

高 骏(1983-)，男，工程师，研究领域为船厂水工结构研究

1000-3878(2017)04-0068-04

U655

A