一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构及施工方法与流程

1.本发明涉及水运工程码头结构技术领域，具体为一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构及施工方法。


背景技术：

2.码头结构一般包括重力式码头、板桩码头和高桩码头等，其中重力式码头又可分为沉箱码头、方块码头、扶壁码头等，主要适用于较好的地质条件；板桩码头按挡土结构类型可分为木板桩码头、钢筋混凝土板桩码头和钢板桩码头等，按照锚碇结构形式又可分为无锚板桩码头、单拉杆锚碇板桩码头、多拉杆锚碇板桩码头和斜拉桩式板桩码头等，适用于回填料较充足的区域，可适用于不同类型地质条件，但地质较差时需采取适当的地基处理措施；高桩码头按桩基型式不同，可分为木桩码头、钢筋混凝土方桩码头、phc桩码头、钢管桩码头、灌注桩码头及大直径管桩码头等，按照平台宽度可分为窄桩台码头和宽桩台码头，可适用于不同类型地质条件，与重力式码头和板桩码头相比，高桩码头对软弱地质条件的适应性更好。
3.泥炭质土是比淤泥、淤泥质土性质更差的一类软土，在湖泊、河流及沿海滩涂等地广泛分布，因其有机质含量高、含水量高、低强度、高压缩性、慢固结等特点，加固处理的难度极大，严重危害着码头工程建设。针对深厚泥炭质土软基，如何选择合适的码头结构形式及地基处理方式，已成为业界亟待解决的问题。
4.本发明采用高差较大的板桩结构作为码头接岸结构，可有效缩窄高桩平台宽度，降低造价；板桩结构可形成止水围堰，为陆域形成区的地基处理提供干施工条件，降低施工难度；壁式高压旋喷桩处理区及壁式搅拌桩处理区可以降低板桩结构内力，降低造价；桩式搅拌桩处理区可增加陆域形成区的承载力、减小沉降。因此研发一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构及施工方法实属必要。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构，设置在深厚泥炭质土软基上，包括高桩平台、高压旋喷桩处理区、板桩结构和陆域形成区，所述高桩平台设置在码头前沿线后方，所述板桩结构设置在高桩平台后方，作为码头的接岸结构，所述高压旋喷桩处理区设置在板桩结构底部朝向海侧，所述陆域形成区设置在板桩结构后方朝向陆侧。
6.优选地，所述板桩结构进一步包括钢板桩，所述钢板桩平行于码头前沿线方向紧密排列成壁式布置，并打入泥炭质土中，形成高差较大的挡土接岸结构，可以有效缩窄高桩平台宽度。
7.优选地，所述高压旋喷桩处理区包括高压旋喷桩体和原状泥炭质土，所述高压旋喷桩体之间互相搭接，并采用壁式布置在高压旋喷桩处理区内，成若干纵横壁式高压旋喷
桩体设置在板桩结构底部朝向海侧，板桩结构朝向海侧底部采用一排壁式排列的高压旋喷桩体与板桩结构紧密贴合，若干垂直于板桩结构轴线的高压旋喷桩体成壁式排列设置在板桩结构底部朝向海侧。
8.优选地，所述陆域形成区包括水泥搅拌桩处理区、回填料和铺面，所述水泥搅拌桩处理区在陆域形成区底部，所述回填料从水泥搅拌桩处理区上部进行填压，所述回填料顶部铺设混凝土形成铺面。
9.优选地，所述水泥搅拌桩处理区包括壁式搅拌桩处理区和桩式搅拌桩处理区，所述壁式搅拌桩处理区包括水泥搅拌桩体和原状泥炭质土，所述水泥搅拌桩体之间互相搭接，并采用壁式布置在壁式搅拌桩处理区内，成若干纵横壁式水泥搅拌桩体紧贴设置在板桩结构后方朝向陆侧。壁式搅拌桩的抗剪强度高，可有效降低作用在板桩结构上的主动土压力。
10.优选地，所述桩式搅拌桩处理区包括水泥搅拌桩体和原状泥炭质土，所述水泥搅拌桩体在桩式搅拌桩处理区内成均匀分散布置，设置在壁式搅拌桩处理区的后方朝向陆侧。可提高陆域形成区的地基承载力、减小施工后总沉降及不均匀沉降。
11.优选地，所述高桩平台包括桩基结构和码头上部结构，所述桩基结构穿透泥炭质土软基，并进入泥炭质土下方较好的持力层中，所述码头上部结构架设在桩基结构上方，并与铺面平顺连接。所述桩基结构包括至少一对叉桩和若干根直桩，所述叉桩倾斜穿透泥炭质土软基，并进入泥炭质土下方较好的持力层中，所述直桩垂直穿透泥炭质土软基，并进入泥炭质土下方较好的持力层中。叉桩可提高码头结构抗水平力的能力，直桩主要承受码头上部结构的竖向荷载。
12.优选地，所述码头上部结构采用正交混凝土梁板结构形式，包括帽梁、纵梁、横梁、面板、护舷和系船柱，所述纵梁和横梁成纵横交错设置在桩基结构上，所述面板水平架设在纵梁和横梁上，所述帽梁设置在板桩结构顶部，与横梁及面板连接，所述护舷和系船柱安装在码头上部结构朝海测。所述板桩结构的顶部通过现浇混凝土帽梁与码头上部结构连接。
13.优选地，所述高桩平台下方为港池开挖线，港池开挖线朝向海侧呈下坡状，在原状泥炭质土区域开挖坡度为自然稳定坡度，在高压旋喷桩处理区开挖坡度可采用1：2.5～1：5。
14.一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构的施工方法，包括以下步骤：
15.以水泥搅拌桩体顶标高 1.0m为例。
16.1)施工桩基结构及板桩结构，并采取夹桩措施；
17.2)施工板桩结构前方的壁式高压旋喷桩处理区的高压旋喷桩体；
18.3)施工桩基结构的叉桩和直桩的桩芯混凝土；
19.4)施工帽梁和横梁，与桩基结构一起形成高桩平台框架，为板桩结构提供水平支撑；
20.5)待壁式高压旋喷桩处理区的高压旋喷桩体达到设计所需强度后，在板桩结构后方回填砂至 1.0m标高；
21.6)在板桩结构后方降水至原泥面标高，形成负压，并为地基处理提供干施工环境；
22.7)陆上施工板桩结构后方的壁式搅拌桩处理区的水泥搅拌桩体；
23.8)待壁式搅拌桩处理区的水泥搅拌桩体达到设计所需强度后，施工其后方的桩式搅拌桩处理区的水泥搅拌桩体；
24.9)待桩式搅拌桩处理区的水泥搅拌桩体达到设计所需强度后，开挖港池至港池开挖线；
25.10)施工纵梁及面板，形成码头上部结构；
26.11)局部开挖板桩结构后方的陆域形成区，施工土工布及混合倒滤；
27.12)回填料填压至设计顶标高，并采用振冲或分层碾压，然后施工铺面；
28.13)在码头上部结构上安装护舷、系船柱等码头附属设施，形成一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
30.(1)本发明提出一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构及施工方法，板桩结构可以实现大高差挡土的功能，可有效缩窄高桩平台宽度，降低工程造价；
31.(2)本发明提出一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构及施工方法，根据不同的功能分区及地基处理方式特点，提出了优化的高压旋喷桩、水泥搅拌桩的布置形式、处理宽度、处理标高及置换率等参数，以最小的地基处理代价实现最优的码头功能，从而降低工程造价；
32.(3)本发明提出一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构及施工方法，板桩结构两侧的壁式高压旋喷桩处理区和壁式搅拌桩处理区可以大幅提高泥炭质土软基的抗剪强度高，有效降低板桩结构内力，进而降低板桩结构尺寸，实现降低工程造价目的；
33.(4)本发明提出一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构及施工方法，高桩平台可为板桩结构提供水平支撑，无需额外设置拉杆锚碇系统，降低工程造价；
34.(5)本发明提出一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构及施工方法，板桩结构位于高桩平台后方，高桩平台下方的港池开挖放坡可以有效降低板桩结构的悬臂高度，有效降低板桩结构内力，进而降低板桩结构尺寸，实现降低工程造价目的；
35.(6)本发明提出一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构及施工方法，板桩结构可以作为止水围堰，通过降水可产生负压，抵消部分主动土压力，降低板桩结构受力，保证施工期安全；另外，降水后，可为后方陆域地基处理提供长时间的干施工环境，无需配备水上地基处理船机设备，大大降低了施工难度及施工费用。
附图说明
36.图1为本发明一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构的断面示意图；
37.图2为本发明一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构的高桩平台平面示意图；
38.图3为本发明一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构的地基处理平面示意图。
39.图中，1为桩基结构，11为直桩，12为叉桩，2为板桩结构，21为钢板桩，3为码头上部结构，31为帽梁，32为横梁，33为纵梁，34为面板，35为护舷，36为系船柱，4为高压旋喷桩处
理区，41为高压旋喷桩体，5为陆域形成区，51为水泥搅拌桩处理区，52为壁式搅拌桩处理区，53为桩式搅拌桩处理区，54为回填料，55为铺面，56为水泥搅拌桩体，6为高桩平台，7为原状泥炭质土，8为持力层。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.参照图1所示，一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构，设置在深厚泥炭质土软基上，包括高桩平台6、高压旋喷桩处理区4、板桩结构2和陆域形成区5，所述高桩平台6设置在码头前沿线后方，所述板桩结构2设置在高桩平台6后方，作为码头的接岸结构，所述高压旋喷桩处理区4设置在板桩结构2底部朝向海侧，所述陆域形成区5设置在板桩结构2后方朝向陆侧。
42.参照图1、图2所示，所述板桩结构2进一步包括钢板桩21，所述钢板桩21平行于码头前沿线方向紧密排列成壁式布置，并打入泥炭质土中，形成高差较大的挡土接岸结构，可以有效缩窄高桩平台6宽度。所述钢板桩21需采取适当的防腐措施，如牺牲阳极、防腐涂层等。
43.参照图1、图3所示，所述板桩结构2朝向海侧的原状泥炭质土7需要进行开挖，挖至港池开挖线；所述高压旋喷桩处理区4包括高压旋喷桩体41和原状泥炭质土7，所述高压旋喷桩体41之间互相搭接，并采用壁式布置在高压旋喷桩处理区4内，成若干纵横壁式高压旋喷桩体41设置在板桩结构2底部朝向海侧；板桩结构2朝向海侧底部采用一排壁式排列的高压旋喷桩体41与板桩结构2紧密贴合，若干垂直于板桩结构2轴线的高压旋喷桩体41成壁式排列设置在板桩结构2底部朝向海侧，为板桩结构2提供足够的被动土压力；高压旋喷桩体41的顶标高为港池开挖线，底标高需位于原状泥炭质土7的底标高以下一定深度，满足嵌固深度要求，以保证高压旋喷桩体41自身稳定；高压旋喷桩处理区4的海侧边界需位于板桩结构2前方土体的被动破裂面与港池开挖线交点以外；高压旋喷桩处理区4的置换率由板桩结构2承载能力及边坡稳定性确定。由于高压旋喷桩体41的施工设备简单，重量轻，板桩结构2朝向海侧区域采用高压旋喷桩体41，无需专门的船机设备进行水上施工，可通过简易临时平台即可施工，施工成本较低，施工组织便利。
44.所述陆域形成区5包括水泥搅拌桩处理区51、回填料54和铺面55，所述水泥搅拌桩处理区51在陆域形成区5底部，所述回填料54从水泥搅拌桩处理区51上部进行填压，所述回填料54顶部铺设混凝土形成铺面55。所述回填料54可采用砂、石等惰性材料，并采用振冲或分层碾压方式处理。
45.所述水泥搅拌桩处理区51包括壁式搅拌桩处理区52和桩式搅拌桩处理区53。所述壁式搅拌桩处理区52包括水泥搅拌桩体56和原状泥炭质土7，所述水泥搅拌桩体56之间互相搭接，并采用壁式布置在壁式搅拌桩处理区52内，成若干纵横壁式水泥搅拌桩体56紧贴设置在板桩结构2后方朝向陆侧。横壁式水泥搅拌桩体56的抗剪强度高，可有效降低作用在板桩结构2上的主动土压力，同时保证边坡稳定性。所述桩式搅拌桩处理区53包括水泥搅拌
桩体56和原状泥炭质土7，所述水泥搅拌桩体56在桩式搅拌桩处理区53内成均匀分散布置，设置在壁式搅拌桩处理区52的后方朝向陆侧，可提高陆域形成区5的地基承载力，减小施工后总沉降及不均匀沉降。水泥搅拌桩体56的顶标高为后方陆域施工作业面标高，底标高需位于原状泥炭质土7的底标高以下一定深度，以保证水泥搅拌桩体56竖向承载能力及自身稳定；壁式搅拌桩处理区52朝向陆侧的边界需位于板桩结构2后方土体的主动破裂面与水泥搅拌桩体56顶标高的交点以外；壁式搅拌桩处理区52和桩式搅拌桩处理区53的置换率由板桩结构2的承载能力、边坡稳定性及沉降控制要求等确定。
46.参照图1、图2所示，所述高桩平台6包括桩基结构1和码头上部结构3，所述桩基结构1穿透泥炭质土软基，并进入泥炭质土下方较好的持力层8中，所述码头上部结构3架设在桩基结构1上方，并与铺面55平顺连接。所述桩基结构1包括至少一对叉桩12和若干根直桩11，所述叉桩12倾斜穿透泥炭质土软基，并进入泥炭质土下方较好的持力层8中，叉桩12可提高码头上部结构3抗水平力的能力；所述直桩11垂直穿透泥炭质土软基，并进入泥炭质土下方较好的持力层8中，直桩11主要承受码头上部结构3的竖向荷载。叉桩12可采用钢管桩或phc桩，直桩11可采用钢管桩、phc、灌注桩；桩基结构1通过桩芯混凝土与码头上部结构3连接，形成高桩平台6结构，可为板桩结构2提供水平支撑，无需额外设置拉杆锚碇系统，降低工程造价。叉桩12的数量、斜率和直径等参数主要由板桩结构2所承受的水平土压力大小确定，直桩11的数量、直径、位置等参数主要由高桩平台6宽度及码头上部结构3的竖向荷载确定。
47.所述码头上部结构3采用正交混凝土梁板结构形式，包括帽梁31、纵梁33、横梁32、面板34，所述纵梁33和横梁32成纵横交错设置在桩基结构1上，所述面板34水平架设在纵梁33和横梁32上，所述帽梁31设置在板桩结构2顶部，与横梁32及面板34连接，板桩结构2的顶部通过现浇混凝土帽梁31与码头上部结构3连接；码头上部结构3的朝向海侧顶部还安装有护舷35和系船柱36，为船舶提供靠泊、系缆功能。
48.参照图1所示，所述高桩平台6下方为港池开挖线，港池开挖线朝向海侧呈下坡状，在原状泥炭质土7区域开挖坡度为自然稳定坡度，在高压旋喷桩处理区4开挖坡度可采用1：2.5～1：5。港池开挖线可以有效降低板桩结构2的悬臂高度，降低其结构受力及构件尺寸，同时减小高桩平台6的宽度。
49.参照图1
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图3所示，一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构的施工方法，以水泥搅拌桩体顶标高 1.0m为例，施工方法步骤如下：
50.1)施工桩基结构1及板桩结构2，并采取夹桩措施；
51.2)施工板桩结构2前方的壁式高压旋喷桩处理区4的高压旋喷桩体41；
52.3)施工桩基结构1的叉桩12和直桩11的桩芯混凝土；
53.4)施工帽梁31和横梁32，与桩基结构1一起形成高桩平台6框架，为板桩结构2提供水平支撑；
54.5)待壁式高压旋喷桩处理区4的高压旋喷桩体41达到设计所需强度后，在板桩结构2后方回填砂至 1.0m标高；
55.6)在板桩结构2后方降水至原泥面标高，形成负压，并为地基处理提供干施工环境；
56.7)陆上施工板桩结构2后方的壁式搅拌桩处理区52的水泥搅拌桩体56；
57.8)待壁式搅拌桩处理区52的水泥搅拌桩体56达到设计所需强度后，施工其后方的桩式搅拌桩处理区53的水泥搅拌桩体56；
58.9)待桩式搅拌桩处理区53的水泥搅拌桩体56达到设计所需强度后，开挖港池至港池开挖线；
59.10)施工纵梁33及面板34，形成码头上部结构3；
60.11)局部开挖板桩结构2后方的陆域形成区5，施工土工布及混合倒滤；
61.12)将回填料54砂/石填压至设计顶标高，并采用振冲或分层碾压，然后施工铺面55；
62.13)在码头上部结构3上安装护舷35、系船柱36等码头附属设施，形成一种适用于深厚泥炭质土软基的板桩接岸式高桩码头结构。
63.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。