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第四章高桩码头12课时高桩码头的构造与布置高桩码头的施工3高桩码头组成与结构型式12高桩码头的构造与布置2本章内容第一节高桩码头组成与结构型式用一系列长桩打入地基形成桩基础，以承受上部结构传来的荷载是码头建筑物的主要结构型式之一适宜作成透空结构优点：结构轻，减弱波浪的效果好，砂石用量省，对挖泥超深的适应性强；缺点：对地面超载和装卸工艺变化的适应性差，耐久性不如重力式码头和板状码头，码头构件易损坏，且损坏后修理比较麻烦，抗震性能较差。高桩码头的特点宜用于粘性土、粉土、砂土、碎石土和风化岩等可以沉桩的地基，当采用灌注桩、嵌岩桩等时，也可适用于不易沉桩的情况。高桩码头适用情况一、高桩码头的主要组成基槽及岸坡开挖桩基上部结构接岸结构与回填轨道停靠船与防护设施一般高桩码头不需要进行基槽开挖。当码头的施工高程低于天然边坡的高程时，才需要进行岸坡的开挖与回填。基槽及岸坡开挖桩基的作用：支承上部结构；并将作用在上部结构上的荷载传递到地基中；同时也起稳固地基的作用。在可冲刷河床或海岸建造高桩码头时，可采取增加桩的入土深度、抛石或沉排等保护措施。桩基石笼沉排上部结构的作用：构成码头地面；将各桩基连成一个整体；直接承受作用在码头上的各种荷载，并将它们传递给桩基；供安设码头各种设备（如缓冲设备、系船柱、工艺管道、门机轨道等）。上部结构上部结构的组成因其型式而不同，以梁板式高桩码头为例，它一般包括面板、纵梁（门机轨道梁也属于纵梁）、横梁、靠船构件、桩帽、面层、系船柱块体等。上部结构码头与陆域之间常用的接岸结构有挡土墙或板桩等形式。接岸结构的作用是将桩台与港区陆域相连。当桩台很宽时，可直接与陆域衔接。接岸结构与回填如果桩台宽度窄，并与岸有段距离时，则需要填土才能与地面连接。一般是建矮挡土墙、板桩墙与岸相连接。接岸结构与回填当桩台与岸距离较远时，鉴于经济要求，一般建引桥与岸相连。接岸结构与回填引桥与陆域之间宜采用挡土墙作为接岸结构。接岸结构宜独立承受土压力，并宜采用简支结构，以减少不均匀沉降对结构的影响。接岸结构与回填当码头上有门机或火车荷载时，需要安设门机和火车轨道。轨道停靠船设施：护舷、系船柱等。防护设施：为防止船舶撞击码头端部，可设置防冲簇桩。流冰地区也宜在码头端部设置防冲簇桩，并考虑桩基的防冰措施。停靠船与防护设施二、高桩码头的结构型式分类型式按平面布置分类1按上部结构型式分类2按桩基材料与型式分类3按码头与岸衔接方式分类41、按平面布置分类连片式墩式满堂式引桥式窄桩台高桩码头宽桩台高桩码头无接岸结构高桩码头连片式当码头离主航道较近，前沿水深足够，码头所需作业面比较大时，高桩码头宜建成满堂式。若码头离主航道较远，前沿水深不够，或码头所需作业面不大时，为减少经济投入，高桩码头一般建成引桥式。目前引桥式码头应用比较广泛，尤其在长江中下游地区。满堂式引桥式前沿仅设置靠船墩、系船墩和工作平台，各墩之间通过人行引桥连接，工作平台则通过引桥与岸连接。适用于采用固定式装卸设备较小液体或散货装卸的码头。墩式满堂式窄桩台宽桩台桩台宽度宽桩台高桩码头：适用于码头岸坡自身稳定，码头结构基本上不承受侧向土压力的情况，一般无挡土结构或设较矮的挡土墙。窄桩台高桩码头：适用于码头岸坡需设挡土结构来维持稳定的情况。对货物装卸作业量很小或采用固定式连续装卸机械（如皮带机、输油管等）作业的码头，例如客运码头、工作船码头、油码头和煤码头等，不需要大片的后方平台与岸连接，可以采用引桥将顺岸高桩码头与岸连接，。这种形式的结构，同样适用于码头距岸较远的情况。引桥式根据挡土结构的设置又可分为两类：一类是挡土结构设在码头内，与码头成为一个整体；前板桩高桩码头后板桩高桩码头另一类是挡土结构与码头分开设置，各自成为独立工作的结构。窄桩台高桩码头适用情况：窄桩台高桩码头的整体性较差，回填土工程量大，一般适用于地基土质较好和砂石料较便宜的地区，以及码头后方已有固定建筑物的情况。窄桩台高桩码头前板桩高桩码头优点：桩台下的土体靠前沿的板桩保持稳定，桩基埋在板桩墙后方的土体内，不受冰凌的撞击、磨损和冻融影响，结构整体性和桩基防护条件好；上部结构的底部不暴露在外，免受波浪溅水和干湿交替的作用以及含盐蒸汽的影响，整个结构耐久性好。前板桩高桩码头缺点：由于桩台上一般均设有回填层，使结构自重增大，需要的桩基密而多，需要较多的斜桩来承受水平土压力，结构施工复杂，造价高，码头前沿波浪反射严重，泊稳条件差，整体滑动稳定性也不如后板桩高桩码头。后板桩高桩码头后板桩的作用是用来挡土并减少桩台宽度。板桩顶部埋入桩台内或靠着前方桩台，将土压力传递给桩台。后板桩高桩码头优点：与前板桩高桩码头比较，后板桩高桩码头填土少，桩台所受土压力小，所需斜桩减少。缺点：桩基防护条件差。在斜坡上打板桩往往会使先打好的板桩向前倾斜，施工时需采取适当的预防措施。若板桩结构与码头结构分开，则受力明确，互不影响。适用条件：这种结构经常在旧岸壁式码头前沿水深不够需加以改造的场合，例如利用原板桩墙结构，在原码头前新建高桩码头挡土结构与码头分开设置，各自成为独立工作的结构。宽桩台高桩码头由于结构较宽，一般可将其分成各自独立的结构—前方、后方多个桩台，可设较矮的挡土墙或不设挡土墙。前方桩台主要承受船舶作用力、前方门机、铁路荷载，流动起重运输机械及前沿堆货荷载等，受力比较复杂，一般需设置叉桩或半叉桩，要求上部结构是连续整体的；后方桩台主要承受垂直荷载（堆货荷载和流动起重运输机械荷载），一般设直桩。上部结构可设计成简支结构。宽桩台结构适用于地质条件较差，天然岸坡比较平缓和当地缺少砂、石回填料的情况。有时为了缩窄桩台可采用板桩式接岸结构或软基加固。2、按上部结构型式分类承台式高桩码头梁板式高桩码头无梁板式高桩码头桁架式高桩码头无梁板式高桩码头承台式高桩码头上部结构主要有水平承台、胸墙和靠船构件组成。承台上一般用砂石料回填。承台一般采用现浇混凝土、少筋混凝土或钢筋混凝土结构。优点：码头地面荷载经过填土扩散，承台受力均匀；结构的整体性和耐久性好；对打桩偏位要求不高。缺点：自重大，桩多而密；现浇混凝土工作量大。适用条件：一般适用于水位变化较大和岸坡土质较好的情况。梁板式高桩码头上部结构主要由面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构件组成。上部结构主要由面板、纵梁、横梁、桩帽和靠船构件组成。根据码头的使用要求，上部结构还布置了工艺管沟和门机轨道等。上部结构一般采用预制安装的形式，部分构件（如轨道梁、板）还常采用预应力钢筋混凝土。梁板式高桩码头传力特点：码头地面上的荷载通过面板传递给纵梁和横梁；门机荷载直接由门机轨道梁承受；作用在靠船构件和系船柱上的船舶荷载通过横梁传递给桩基。优点：各构件的受力明确合理；采用预应力构件，提高了构件的抗裂性能，减少了钢筋用量，且横向跨度大，能充分发挥桩的承载能力；采用预制构件，装配程度高，施工速度快；横梁位置较低，靠船构件的悬臂长度短。缺点：是构件的类型和数量多，施工比较麻烦；上部结构底部轮廓形状复杂，死角多，水气不易排除，构件中钢筋易锈蚀。一般适用于有较大集中荷载、水位差不大（5m左右）的情况；但若设置双层系靠船时，可适用于水位差5～8m的港口；当在码头前沿设置多层系靠船结构，或单独设置浮式系靠船设施时，可适用于水位差10～17m的港口。上部结构主要由预制面板、预制靠船构件、现浇桩帽组成。面板直接搁置在桩帽上，两者为整体连接。无梁板式高桩码头优点：结构及构造简单，预制构件种类及数量少，施工便捷快速。面板为点支承，受力情况不明确，面板为双向受力构件，目前无法做成双向预应力.由于面板位置较高，靠船构件悬臂长度长，给靠船构件的设计带来困难。桩的自由长度增大，对结构的整体刚度和桩的耐久性不利。缺点：一般适用于水位差较小，码头的使用荷载以均布荷载为主，没有集中荷载以及施工水位较高，上部结构高度受到限制的中小型码头。把梁板式高桩码头中的横梁用桁架结构代替，即形成桁架式码头桁架式高桩码头上部结构主要由面板、纵梁、桁架、水平连杆等构件组成优点：上部结构高度大，便于分层系缆；桁架横向刚度大，整体性好；桩的自由长度减小，桩的承载能力增大。缺点：造价高；施工水位低，工期紧；框架与其他构件的连接节点多，构造复杂，施工麻烦；框架处于水位变动区，易受到船舶撞击而破坏，维修困难；预制框架受起重能力限制，应考虑施工条件。一般适用于水位差较大（10m左右），需分层系缆的河港码头。但由于其缺点较多，且分层系缆还可以用其它结构型式解决，因此在水位差不大的海岸港、河口港中已逐渐被梁板式码头所代替。预应力钢筋混凝土桩码头3、按桩基材料与型式分类钢筋混凝土方块码头2钢管桩码头4大直径管柱桩5木桩码头13桩基采用木桩，这种码头目前已不使用。桩基采用钢筋混凝土方桩，因为打桩过程中桩易开裂，一般用于中小码头。钻孔灌注桩码头6桩基采用预应力钢筋混凝土方桩或管桩，是为克服打桩应力而发展起来的。桩基采用钢管桩，适应水位差较大且工期较短的情况，但造价较高。桩基采用大直径管柱桩，是为降低工程造价而采用（与钢管桩相比）。由于大直径管柱桩轴向和侧向承载能力都较高，可省去叉桩，并加大排架间距，故使码头向粗桩、大跨度方向发展。桩基采用钻孔灌注桩，一般在内河大水位差码头中采用。4、按码头与岸衔接方式分类按照与岸衔接的方式分为有接岸结构高桩码头无接岸结构高桩码头有接岸结构高桩码头一般是桩台宽度比较窄，需要有接岸结构与岸连接，亦称窄桩台高桩码头。接岸结构主要是挡土结构，根据地基土质情况，常用板桩墙和重力式挡墙。无接岸结构高桩码头无接岸结构高桩码头可分为前述引桥式高桩码头和宽桩台高桩码头。第二节高桩码头构造与布置一、高桩码头的构造1、桩2、桩帽3、横梁4、纵梁5、面板与面层6、靠船构件7、构件的连接与搁置二、高桩码头布置1、桩木桩钢筋混凝土桩非预应力桩预应力桩钢筋混凝土方桩钢筋混凝土管桩钢管桩特殊桩：组合桩、灌注桩、嵌岩桩很少使用，不再赘述。耐久性好，节省钢材，造价较低，在高桩码头中得到普遍采用。在吊运和打桩过程中，桩身容易出现裂缝，影响桩的耐久性。可在内河中小型码头中采用。常采用的桩型，特别是外海工程中，水深大，自然条件恶劣．采用钢桩制作方便，打入容易，能穿过硬土层，并能承受较大的水平荷载。有效解决了裂桩问题，并可节约钢材。抗弯和抗裂性能高，给采用长桩和重锤打桩创造了有利条件，在有预应力加工条件的工程，应尽量采用预应力钢筋混凝土桩。预应力钢筋混凝土方桩断面尺寸一般为400mm×400mm至600mm×600mm为了节约混凝土和减轻自重，对于450mm×450mm以上的桩，通常为空心桩。因为桩顶段直接受桩锤的打击容易损坏，故把桩头段做成实心其长度不易小于4倍桩宽，受冻地区，为了增强桩的耐久性，受冻区段应做成实心。沿长度分为三部分：桩头段、桩腰段和桩尖段。桩头段和桩尖段受打桩振动影响较大，箍筋应适当加密。为防止桩头被打碎，桩顶应加设3~5层钢筋网。为便于桩的打入，桩尖应做成楔形，桩尖长度一般采用1.0~1.5b（b为桩宽）。当桩需要穿过或进入硬土层时，桩尖长度取较大值。当桩需要打入风化岩层、砾石层或打穿柴排等障碍物而沉桩困难时，宜设置穿透能力强的桩靴。桩靴一般由铸铁或钢板制成。桩的受力钢筋数量根据强度和抗裂计算确定，主筋根数不宜少于8根，桩宽在450mm以下时，不得少于4根。主筋直径不应小于14mm。为了桩与桩帽或横梁整体连接，主筋应伸向桩顶，伸出长度应不小于钢筋的锚固长度。非预应力钢筋混凝土桩宜采用Ⅱ级和Ⅲ级钢筋作为主筋。预应力混凝土桩宜采用冷拉Ⅱ级、Ⅲ级或Ⅳ级钢筋作为主筋。配筋率均不得小于桩截面面积的1%。。预应力钢筋混凝土管桩圆桩通常做成空心的，故称管桩。预应力钢筋混凝土管桩是在专门工厂制造。根据制造方法不同，预应力钢筋混凝土管桩有先张法后张法先张法简称PHC桩，PretensionedHighConcretePiles是中交第三航务工程局在20世纪80年代末引进日本PH