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【摘 要】本文主要介绍了唐山港某港区通用码头结构方案的确定过程，该工程码头采用高桩结构，在文中研究了护岸结构距码头前沿的不同距离对码头造价的影响，对比了钢管桩、PHC管桩和预应力混凝土方桩三种基桩桩型，对今后同类工程的设计有一定的借鉴作用。
【关 键 词】高桩码头；预应力方桩；PHC管桩；钢管桩；
中图分类号：O611.2
一、工程概况
本工程建设2万吨级通用码头4个，结构上按预留5万吨级散货船进行设计，码头为栈桥式布置方案，码头长度为764.0m，码头宽度35.0m，共布置5座栈桥，栈桥宽度为18.0m，栈桥长度65.0m。
码头位于港区内侧，基本不受波浪影响，水流流态平顺，流速最大为0.3m/s左右。本工程所在海域原泥面高程在-0.8m左右，原泥面以下70m范围内不见岩层揭露，软弱土层主要包括：淤泥、淤泥质粉质粘土、粉质粘土和粉土等等，可做为桩基持力层的土层为粉质粘土和粉土，埋深标高大约为-45.0m左右。
二、自然条件
1、水文
（1）工程设计水位
（2）波浪
本工程位于港内，受港区防波堤掩护，基本不受外海波浪影响，港内水域宽度和纵深不大，小风区产生的波浪对码头影响不大。
（3）潮流
港内水流流向与航道和码头走向基本一致，越向港内水流流速越小，码头前港池涨落潮最大流速为0.31m/s，平均流速为0.13m/s，码头前水流均较平顺，水流条件较好。
3、地质
自上而下分布5大层，分别是：①浅海相沉积层（Q42m），②陆相沉积层（Q41al），③海相沉积层（Q3bm），④陆相沉积层（Q3aal），⑤海相沉积层（Q23mc）。：
①浅海相沉积层：
該层土为黑灰色，各层土均夹有贝壳皮，厚度20.5～30.3米，从整体趋势来看，由西北向东南，厚度逐渐减小。
②陆相沉积层
该层土为黄褐色，厚度5.8～22.0米。总体看该层土以粉土及粉质粘土为主，且多以互层状沉积，厚薄不均，由西向东逐渐变厚。
③海相沉积层
该层土为灰色，含有贝壳皮、云母，土质较均匀，厚度6.7～15.1米，总体看该层土在场地北侧主要为粉土，而场地南侧中西部则呈现粉土与粉质粘土互层状沉积，西侧边线主要为粉质粘土。
④陆相沉积层
该层土为黄褐色，揭露厚度为9.8～15.4米。
⑤海相沉积层
该层土为灰色，本次勘察均未穿透，揭露厚度7.9～9.9米，揭露深度范围内，该层主要以细砂及粉土为主。
根据现场原位测试及室内岩土测试数据，结合现场岩土情况，本区域内各主要土层桩基参数见下表。
4、地震
三、结构方案研究
1、码头前沿线与后方护岸距离
码头前沿线与后方护岸的距离主要与后方护岸结构有关，本次设计对三种斜坡式护岸结构进行了对比，地基处理方式分别为大开挖换填+塑料排水板、部分开挖换填+塑料排水板和不开挖+塑料排水板，护岸距码头前沿距离分别为65.0m、85.0m和100.0m，经过计算三种护岸结构每延米工程费分别为20.9万、13.1万和4.9万。
综合分析码头及栈桥投资，栈桥长度变化对码头整体工程费用影响很小，本次设计选择造价低廉不需要开挖换填的护岸结构，即后方陆域距离码头前沿100.0m。
2、结构方案
根据本工程总平面布置、装卸工艺要求及工程所在区域的水文、地质等自然条件，并结合周边同类工程码头结构设计经验，本工程水工建筑物结构型式采用高桩梁板式结构。该结构型式在软基中的适应能力强，结构沉降变形小。另外，该结构受力明确，技术成熟，施工方便。本次设计将对不同类型的桩型进行对比研究，唐山地区高桩码头可采用的桩型主要有PHC管桩、预应力方桩和钢管桩，经过初步比选钢管桩方案栈桥式码头主体结构每延米工程费达到41万元，远远高于PHC管桩和预应力方桩方案，所以设计仅对PHC管桩和预应力方桩方案进行比选。
（1）PHC管桩方案
码头采用高桩梁板式结构。上部结构采用现浇桩帽、安装预制横梁、轨道梁、纵梁、边梁和叠合式面板。为增强纵向刚度，在码头中设置纵向叉桩。码头共设13个分段，分段长度为58.7m，排架间距7m。基桩采用Φ1000mmPHC管桩，桩长约48m左右。每榀排架设2根直桩及5根斜桩，斜率为4.5：1。预制轨道梁、预制横梁、预制纵梁梁高均为1.99m，桩帽高度均为1.2m，面板为钢筋混凝土叠合板，板厚500mm。
栈桥采用高桩梁板式结构，面板采用预应力钢筋砼空心板结构。栈桥排架间距9.8m，水深处采用Ф800mmPHC桩，近岸浅水区且与护岸结构重叠部分，采用Ф1000mm钻孔灌注桩，部分钻孔灌注桩可以陆上成桩。栈桥与后方护岸用简支板连接。
（2）预应力方桩方案
本方案码头主尺度与PHC管桩方案相同。
码头基桩采用650mm×650mm预应力混凝土空心方桩，桩长约53m左右。每榀排架设4根直桩及5根斜桩，斜率为4：1。预制轨道梁、预制横梁梁高均为1.99m，预制纵梁梁高为1.49m，桩帽高度均为1.2m，面板为钢筋混凝土叠合板，板厚500mm。
栈桥结构与PHC管桩方案基本相同，不同处在于基础采用650mm×650mm方桩和Ф1000mm钻孔灌注桩。
3、结构方案比选
高桩板梁式码头结构中，PHC桩和预应力混凝土方桩是较为常用且经济的两种桩型。
PHC管桩方案码头、引桥打入桩均采用PHC桩。PHC桩砼强度高，受力性能好，耐久性好，抗水平力强，在本工程区域可贯入性较好。PHC桩工业化生产，速度较快，而且基桩和排架总数少，能减少沉桩和上部结构工作量，加快施工进度，但国内有PHC桩预制能力的单位相对较少，本工程考虑在大连预制，船运至现场。
预应力方桩方案码头、引桥打入桩均采用预应力混凝土方桩。预应力混凝土方桩施工经验成熟，可贯入性好，国内有预制能力的单位相对较多，造价较低。但方桩基桩数量较多，上部结构工程量较大，施工中方桩遇硬土层较PHC桩易出现断桩现象。
综上所述，PHC管桩方案造价较低，且码头整体刚度大，对大型船舶适应性强，防腐性能好，沉桩数量和上部结构工作量较少，施工速度较快。本工程结构推荐PHC管桩方案。
四、结语
对于在软基上进行码头建设的工程，后方护岸距码头前沿距离和基桩桩型的选择对码头耐久性、投资、施工和使用都起到至关重要作用，本文通过介绍唐山港某港区通用码头结构方案的确定过程，希望能为今后类似工程的设计提供借鉴。
参考文献：
[1] JTS 167-1-2010，高桩码头设计与施工规范.
[2] JTS 167-4-2012，港口工程桩基规范
[3] JTJ 300-2000， 港口及航道护岸工程设计与施工规范
[4] JTS 147-1-2010，港口工程地基规范
【关 键 词】高桩码头；预应力方桩；PHC管桩；钢管桩；
中图分类号：O611.2
一、工程概况
本工程建设2万吨级通用码头4个，结构上按预留5万吨级散货船进行设计，码头为栈桥式布置方案，码头长度为764.0m，码头宽度35.0m，共布置5座栈桥，栈桥宽度为18.0m，栈桥长度65.0m。
码头位于港区内侧，基本不受波浪影响，水流流态平顺，流速最大为0.3m/s左右。本工程所在海域原泥面高程在-0.8m左右，原泥面以下70m范围内不见岩层揭露，软弱土层主要包括：淤泥、淤泥质粉质粘土、粉质粘土和粉土等等，可做为桩基持力层的土层为粉质粘土和粉土，埋深标高大约为-45.0m左右。
二、自然条件
1、水文
（1）工程设计水位
（2）波浪
本工程位于港内，受港区防波堤掩护，基本不受外海波浪影响，港内水域宽度和纵深不大，小风区产生的波浪对码头影响不大。
（3）潮流
港内水流流向与航道和码头走向基本一致，越向港内水流流速越小，码头前港池涨落潮最大流速为0.31m/s，平均流速为0.13m/s，码头前水流均较平顺，水流条件较好。
3、地质
自上而下分布5大层，分别是：①浅海相沉积层（Q42m），②陆相沉积层（Q41al），③海相沉积层（Q3bm），④陆相沉积层（Q3aal），⑤海相沉积层（Q23mc）。：
①浅海相沉积层：
該层土为黑灰色，各层土均夹有贝壳皮，厚度20.5～30.3米，从整体趋势来看，由西北向东南，厚度逐渐减小。
②陆相沉积层
该层土为黄褐色，厚度5.8～22.0米。总体看该层土以粉土及粉质粘土为主，且多以互层状沉积，厚薄不均，由西向东逐渐变厚。
③海相沉积层
该层土为灰色，含有贝壳皮、云母，土质较均匀，厚度6.7～15.1米，总体看该层土在场地北侧主要为粉土，而场地南侧中西部则呈现粉土与粉质粘土互层状沉积，西侧边线主要为粉质粘土。
④陆相沉积层
该层土为黄褐色，揭露厚度为9.8～15.4米。
⑤海相沉积层
该层土为灰色，本次勘察均未穿透，揭露厚度7.9～9.9米，揭露深度范围内，该层主要以细砂及粉土为主。
根据现场原位测试及室内岩土测试数据，结合现场岩土情况，本区域内各主要土层桩基参数见下表。
4、地震
三、结构方案研究
1、码头前沿线与后方护岸距离
码头前沿线与后方护岸的距离主要与后方护岸结构有关，本次设计对三种斜坡式护岸结构进行了对比，地基处理方式分别为大开挖换填+塑料排水板、部分开挖换填+塑料排水板和不开挖+塑料排水板，护岸距码头前沿距离分别为65.0m、85.0m和100.0m，经过计算三种护岸结构每延米工程费分别为20.9万、13.1万和4.9万。
综合分析码头及栈桥投资，栈桥长度变化对码头整体工程费用影响很小，本次设计选择造价低廉不需要开挖换填的护岸结构，即后方陆域距离码头前沿100.0m。
2、结构方案
根据本工程总平面布置、装卸工艺要求及工程所在区域的水文、地质等自然条件，并结合周边同类工程码头结构设计经验，本工程水工建筑物结构型式采用高桩梁板式结构。该结构型式在软基中的适应能力强，结构沉降变形小。另外，该结构受力明确，技术成熟，施工方便。本次设计将对不同类型的桩型进行对比研究，唐山地区高桩码头可采用的桩型主要有PHC管桩、预应力方桩和钢管桩，经过初步比选钢管桩方案栈桥式码头主体结构每延米工程费达到41万元，远远高于PHC管桩和预应力方桩方案，所以设计仅对PHC管桩和预应力方桩方案进行比选。
（1）PHC管桩方案
码头采用高桩梁板式结构。上部结构采用现浇桩帽、安装预制横梁、轨道梁、纵梁、边梁和叠合式面板。为增强纵向刚度，在码头中设置纵向叉桩。码头共设13个分段，分段长度为58.7m，排架间距7m。基桩采用Φ1000mmPHC管桩，桩长约48m左右。每榀排架设2根直桩及5根斜桩，斜率为4.5：1。预制轨道梁、预制横梁、预制纵梁梁高均为1.99m，桩帽高度均为1.2m，面板为钢筋混凝土叠合板，板厚500mm。
栈桥采用高桩梁板式结构，面板采用预应力钢筋砼空心板结构。栈桥排架间距9.8m，水深处采用Ф800mmPHC桩，近岸浅水区且与护岸结构重叠部分，采用Ф1000mm钻孔灌注桩，部分钻孔灌注桩可以陆上成桩。栈桥与后方护岸用简支板连接。
（2）预应力方桩方案
本方案码头主尺度与PHC管桩方案相同。
码头基桩采用650mm×650mm预应力混凝土空心方桩，桩长约53m左右。每榀排架设4根直桩及5根斜桩，斜率为4：1。预制轨道梁、预制横梁梁高均为1.99m，预制纵梁梁高为1.49m，桩帽高度均为1.2m，面板为钢筋混凝土叠合板，板厚500mm。
栈桥结构与PHC管桩方案基本相同，不同处在于基础采用650mm×650mm方桩和Ф1000mm钻孔灌注桩。
3、结构方案比选
高桩板梁式码头结构中，PHC桩和预应力混凝土方桩是较为常用且经济的两种桩型。
PHC管桩方案码头、引桥打入桩均采用PHC桩。PHC桩砼强度高，受力性能好，耐久性好，抗水平力强，在本工程区域可贯入性较好。PHC桩工业化生产，速度较快，而且基桩和排架总数少，能减少沉桩和上部结构工作量，加快施工进度，但国内有PHC桩预制能力的单位相对较少，本工程考虑在大连预制，船运至现场。
预应力方桩方案码头、引桥打入桩均采用预应力混凝土方桩。预应力混凝土方桩施工经验成熟，可贯入性好，国内有预制能力的单位相对较多，造价较低。但方桩基桩数量较多，上部结构工程量较大，施工中方桩遇硬土层较PHC桩易出现断桩现象。
综上所述，PHC管桩方案造价较低，且码头整体刚度大，对大型船舶适应性强，防腐性能好，沉桩数量和上部结构工作量较少，施工速度较快。本工程结构推荐PHC管桩方案。
四、结语
对于在软基上进行码头建设的工程，后方护岸距码头前沿距离和基桩桩型的选择对码头耐久性、投资、施工和使用都起到至关重要作用，本文通过介绍唐山港某港区通用码头结构方案的确定过程，希望能为今后类似工程的设计提供借鉴。
参考文献：
[1] JTS 167-1-2010，高桩码头设计与施工规范.
[2] JTS 167-4-2012，港口工程桩基规范
[3] JTJ 300-2000， 港口及航道护岸工程设计与施工规范
[4] JTS 147-1-2010，港口工程地基规范