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【摘要】：随着时代的不断发展，港口码头的基础工程中的要素也逐渐多样化，其中钢板桩在港口码头基础工程中的应用逐渐增多，并起到了一定重要的作用。笔者通过钢板桩的整体建模及防蚀和加固等一系列要素，论述了钢板桩在码头基础工程中的应用。
【关键词】：钢板桩；码头基础工程；施工问题；
中图分类号： U65 文献标识码： A 文章编号：
在上世纪20年代，发达国家开始使用钢板桩，格形钢板桩在实例中表现的非常出色，尤其是在港口水工建设中。钢板桩具有多种优势，例如环保、节能、高效和可重复利用，被广泛的应用于港口码头、独立墩和引堤、防波堤、地下连续墙等。现如今，我国大力发展并推广钢板桩，不仅符合我国的科学发展观，而且符合经济社会可持续发展的理念。所以我们在此需要详细叙述钢板桩在码头基础工程中的应用。
一、钢板桩在港口码头基础工程中的应用
1、钢板桩施工要点
1.1 质量控制标准
钢板桩垂直度允许偏差(相对于桩长)不超过2%, 桩顶高程偏差控制在5cm;异形桩轴线方向弯曲度应小于桩长的1,法线方向翘曲度应小于桩长的2。
1.2 施工难题处理
①钢板桩打入过程时,遇到大的漂石,无法击碎,采用转角桩或弧形桩打入, 绕过障碍物, 保证钢板桩达到设计深度。②打入基础的钢板桩沿轴线方向斜度较大,无法校正,采用上宽下窄的异形桩进行纠正。
二、码头基础工程中钢板桩加固
1、钢板桩整体建模有限元计算模型
通过ABAQUS 软件对钢板桩码头整体建模分析，模型结构尺寸严格按实际情况建模，钢板桩码头为狭长结构体系，除两端外，中部钢板桩码头受力体系相似，本研究为了简化模型，取2m宽度即4根钢板桩宽度进行三维建模处理。本次分析中材料物理参数严格按实际工程情况进行模拟，钢板桩材料为Q235 级钢材，土体采用修正的剑桥模型进行模拟。有限元建模时，考虑钢板桩沉放完毕后的前台土体未开挖时的土体自应力平衡，实现开挖过程进行土应力释放，最后在码头一侧加均布荷载，根据设计文件和《港口工程荷载规范》，其取值为50kPa。
2、有限元结果分析
2.1 锈蚀对钢板桩的影响。采用有限元软件模拟钢板桩正常情况下和锈蚀20%、40% 情况下的影响，由于腐蚀作用影响，钢板桩的刚度大幅度降低，导致挡土效果减弱，码头土体水平位移增大。单片钢板桩码头在不同锈蚀情况下水平位移云图趋势是相似的，土体最大水平位移都出现在池底以上部位，池底下部泥土的水平位移逐渐减小，待到钢板桩桩底以下土的水平位移又有所增大。
2.2 改变土体性能加固法。改善桩前池底土体性能，提高锚固作用，采用池底打桩或者抛石换填等方法实现; 改变桩后土体性能，可通过旋喷桩、CAM 法实现，提高桩后土体粘结系数和摩擦角等性能指标，使土压力和附加土压力尽量传递到深层地基上，改善钢板桩的受力大小，从而改善整个钢板桩结构挡土性能。采用改善土体性能法对锈蚀40% 的钢板桩码头进行加固处理，本文尽是概括性的探讨此种加固方法的效果，所以假设弹性模量、摩擦角和粘结系数都为未加固时的1. 5 倍，改变土体的范围为桩前和桩后10m，加固高度截止桩底位置。改善土体性能加固法单片钢板桩码头水平位移云图可以看出土体最大水平位移为13. 2mm，加固效果显著。改善土体性能加固法钢板桩沿桩长方向的水平位移变化曲线可以看出水平位移变化曲线与未加固的变换曲线基本相似，只是相应的位移减小，从而也说明了加固土体性能抑制了钢板桩的变形。
2.3 桩后增设混凝土连续墙法。通过连续墙的存在减少原有钢板桩的水平土压力，从而改善整个码头结构的整体性能。对于增设混凝土连续墙，考虑到施工的可能性，取a = 16m，h = 25m 的情况进行了计算，混凝土连续墙的厚度为1m。采用增设混凝土连续墙对锈蚀40%的钢板桩码头进行加固处理。增设混凝土连续墙组合钢板桩码头水平位移云图中可以看出土体最大水平位移仅为7. 2mm，水平最大位移出现在了池底附近的位置。增设混凝土连续墙后钢板桩沿桩长方向的水平位移变化曲线同样变化。可以看出采用增设混凝土连续墙加固法钢板桩码头的性能良好，绝大多数水平土压力被连续墙吸收，传至地下土层，增设混凝土连续墙后钢板桩沿桩长方向的水平位移变化曲线与未加固的变换曲线略有差异，钢板桩下部的水平位移较大，这主要受连续墙的影响，使得钢板桩的最大水平位移出现在了下端部位。
三、设计施工中的几个问题
1、钢板桩入岩深度
码头工程设计桩长是按桩尖进人风化岩内N=100处, 另加1米富裕长度确定的。设计要求采用�MB-70锤对钢板桩成组施打后进行单根复打, 打至最终30击中的后10击,平均贯入度小于1.0~1.5毫米为止,桩尖要嵌入的密实风化花岗必内。
在满足设计要求的打桩条件下,桩尖处风化花岗岩的N值（标准贯入击数）。工程因码头区岩面起伏很大, 部分板桩未能嵌入岩内, 在该区段采取每隔一根桩补打一根长桩的办法来解决可能出现的板桩埋深不够的问题。
2、清淤的质量标堆
打完桩在抛填棱体块石过程中,又有部分淤泥被挤到板桩墙后,有的区段淤泥厚近3米多。曾来用小型绞吸式挖泥船、喷射式挖泥船、抓扬式挖泥船、空气吸泥机等进行清淤,如何掌握清淤质量标准, 我们认为：采用抓斗清淤,挖到标禽后,当抓斗再抓不出玻泥时,经潜水检查验证,即可进行抛石,拚除的浮泥可用吸泥机排除。
3、棱体抛填程序与桩的倾斜
施工中严格按下述程序进行棱体抛填,可防止桩板桩、管桩出现较大的倾斜：
3.1 抛填锚徒极下块石基础, 开槽后安装锚旋板；�
3.2 穿拉杆前,板桩墙后船抛到-0.6米左右, 后排管桩处船抛（或搭栈桥陆抛）到-0.2米左右；
3.3 码头前沿线10米以后陆抛到-0.5米,锚旋板后抛到+1.0米；穿拉杆,开始砌防压罩；3.4采用船抛和陆抛同时进行的方法, 将板桩墙后全部抛到0~-0.5米,将防压罩砌完。
穿拉杆前,钢板桩顶由于抛石挤压产生的向海侧的偏位（可能达到20多厘米）,在穿拉杆后一般都能调回到设计位置。
4、钢板桩施工水位要求
确定施工水位时应该考虑到：必须进行千施工的工程项目应有足够的施工时间。
设计确定的施工水位为-0.5米,胸墙底高程为-1.0米。
通过分析施工高峰期的潮位过程线，可知低于-0.50米水位的时间约为342小时，低于-1.00米水位的时间约为97小时,出现低于该水位的次数为30,而且出現的时间多集中于月初和月末。
考虑到风浪影响和固定底模等要求, 潮位应低于-1.30~-1.40米才便于操作, 而
低于该潮位的时间更短, 出现的次数就更少了。胸墙混凝土是不宜进行水下浇筑的。
实践证明施工水位定为-0.50米, 胸墙底高程定为-1.00米是不够合适的。
5、拉杆、防压罩设计
工程拉杆采取的防蚀措施为涂红丹及防锈漆各二道,外面缠玻璃纤维布及热沥青各三道。因这些被覆材料一般只能起到使腐蚀延缓几年的作用,在棱体抛填过程中受到损坏时, 或因漏检就有可能出现严重的锈蚀。砖砌的（后改为砌混凝土预制块）防压罩在采用机械抛填棱体块石时很容易损坏；当地基发生沉降时（施工期沉降近10厘米）,防压罩会随着沉降, 因此防压罩能否起到防压作用是值得怀疑的。
总结：钢板桩在码头基础工程中的使用尚存在很多不足需要改进，其中表面浮锈较为严重，另外辊轧工艺尚感粗糙。随着口港的发展, 码头泊位不断增大,设计者将寻求新的结构断面型式和新的钢板桩产品,这也将使港口码头的基础工程更加优化。
参考文献：
1、夏军；软土地基钢板桩码头允许位移探讨［J］．水运工程，2010，11( 11)
2、朱锡褪，李岩；使用20年岸壁式钢板桩码头的腐蚀与破坏［J］．港工技术，2008，（4)
【关键词】：钢板桩；码头基础工程；施工问题；
中图分类号： U65 文献标识码： A 文章编号：
在上世纪20年代，发达国家开始使用钢板桩，格形钢板桩在实例中表现的非常出色，尤其是在港口水工建设中。钢板桩具有多种优势，例如环保、节能、高效和可重复利用，被广泛的应用于港口码头、独立墩和引堤、防波堤、地下连续墙等。现如今，我国大力发展并推广钢板桩，不仅符合我国的科学发展观，而且符合经济社会可持续发展的理念。所以我们在此需要详细叙述钢板桩在码头基础工程中的应用。
一、钢板桩在港口码头基础工程中的应用
1、钢板桩施工要点
1.1 质量控制标准
钢板桩垂直度允许偏差(相对于桩长)不超过2%, 桩顶高程偏差控制在5cm;异形桩轴线方向弯曲度应小于桩长的1,法线方向翘曲度应小于桩长的2。
1.2 施工难题处理
①钢板桩打入过程时,遇到大的漂石,无法击碎,采用转角桩或弧形桩打入, 绕过障碍物, 保证钢板桩达到设计深度。②打入基础的钢板桩沿轴线方向斜度较大,无法校正,采用上宽下窄的异形桩进行纠正。
二、码头基础工程中钢板桩加固
1、钢板桩整体建模有限元计算模型
通过ABAQUS 软件对钢板桩码头整体建模分析，模型结构尺寸严格按实际情况建模，钢板桩码头为狭长结构体系，除两端外，中部钢板桩码头受力体系相似，本研究为了简化模型，取2m宽度即4根钢板桩宽度进行三维建模处理。本次分析中材料物理参数严格按实际工程情况进行模拟，钢板桩材料为Q235 级钢材，土体采用修正的剑桥模型进行模拟。有限元建模时，考虑钢板桩沉放完毕后的前台土体未开挖时的土体自应力平衡，实现开挖过程进行土应力释放，最后在码头一侧加均布荷载，根据设计文件和《港口工程荷载规范》，其取值为50kPa。
2、有限元结果分析
2.1 锈蚀对钢板桩的影响。采用有限元软件模拟钢板桩正常情况下和锈蚀20%、40% 情况下的影响，由于腐蚀作用影响，钢板桩的刚度大幅度降低，导致挡土效果减弱，码头土体水平位移增大。单片钢板桩码头在不同锈蚀情况下水平位移云图趋势是相似的，土体最大水平位移都出现在池底以上部位，池底下部泥土的水平位移逐渐减小，待到钢板桩桩底以下土的水平位移又有所增大。
2.2 改变土体性能加固法。改善桩前池底土体性能，提高锚固作用，采用池底打桩或者抛石换填等方法实现; 改变桩后土体性能，可通过旋喷桩、CAM 法实现，提高桩后土体粘结系数和摩擦角等性能指标，使土压力和附加土压力尽量传递到深层地基上，改善钢板桩的受力大小，从而改善整个钢板桩结构挡土性能。采用改善土体性能法对锈蚀40% 的钢板桩码头进行加固处理，本文尽是概括性的探讨此种加固方法的效果，所以假设弹性模量、摩擦角和粘结系数都为未加固时的1. 5 倍，改变土体的范围为桩前和桩后10m，加固高度截止桩底位置。改善土体性能加固法单片钢板桩码头水平位移云图可以看出土体最大水平位移为13. 2mm，加固效果显著。改善土体性能加固法钢板桩沿桩长方向的水平位移变化曲线可以看出水平位移变化曲线与未加固的变换曲线基本相似，只是相应的位移减小，从而也说明了加固土体性能抑制了钢板桩的变形。
2.3 桩后增设混凝土连续墙法。通过连续墙的存在减少原有钢板桩的水平土压力，从而改善整个码头结构的整体性能。对于增设混凝土连续墙，考虑到施工的可能性，取a = 16m，h = 25m 的情况进行了计算，混凝土连续墙的厚度为1m。采用增设混凝土连续墙对锈蚀40%的钢板桩码头进行加固处理。增设混凝土连续墙组合钢板桩码头水平位移云图中可以看出土体最大水平位移仅为7. 2mm，水平最大位移出现在了池底附近的位置。增设混凝土连续墙后钢板桩沿桩长方向的水平位移变化曲线同样变化。可以看出采用增设混凝土连续墙加固法钢板桩码头的性能良好，绝大多数水平土压力被连续墙吸收，传至地下土层，增设混凝土连续墙后钢板桩沿桩长方向的水平位移变化曲线与未加固的变换曲线略有差异，钢板桩下部的水平位移较大，这主要受连续墙的影响，使得钢板桩的最大水平位移出现在了下端部位。
三、设计施工中的几个问题
1、钢板桩入岩深度
码头工程设计桩长是按桩尖进人风化岩内N=100处, 另加1米富裕长度确定的。设计要求采用�MB-70锤对钢板桩成组施打后进行单根复打, 打至最终30击中的后10击,平均贯入度小于1.0~1.5毫米为止,桩尖要嵌入的密实风化花岗必内。
在满足设计要求的打桩条件下,桩尖处风化花岗岩的N值（标准贯入击数）。工程因码头区岩面起伏很大, 部分板桩未能嵌入岩内, 在该区段采取每隔一根桩补打一根长桩的办法来解决可能出现的板桩埋深不够的问题。
2、清淤的质量标堆
打完桩在抛填棱体块石过程中,又有部分淤泥被挤到板桩墙后,有的区段淤泥厚近3米多。曾来用小型绞吸式挖泥船、喷射式挖泥船、抓扬式挖泥船、空气吸泥机等进行清淤,如何掌握清淤质量标准, 我们认为：采用抓斗清淤,挖到标禽后,当抓斗再抓不出玻泥时,经潜水检查验证,即可进行抛石,拚除的浮泥可用吸泥机排除。
3、棱体抛填程序与桩的倾斜
施工中严格按下述程序进行棱体抛填,可防止桩板桩、管桩出现较大的倾斜：
3.1 抛填锚徒极下块石基础, 开槽后安装锚旋板；�
3.2 穿拉杆前,板桩墙后船抛到-0.6米左右, 后排管桩处船抛（或搭栈桥陆抛）到-0.2米左右；
3.3 码头前沿线10米以后陆抛到-0.5米,锚旋板后抛到+1.0米；穿拉杆,开始砌防压罩；3.4采用船抛和陆抛同时进行的方法, 将板桩墙后全部抛到0~-0.5米,将防压罩砌完。
穿拉杆前,钢板桩顶由于抛石挤压产生的向海侧的偏位（可能达到20多厘米）,在穿拉杆后一般都能调回到设计位置。
4、钢板桩施工水位要求
确定施工水位时应该考虑到：必须进行千施工的工程项目应有足够的施工时间。
设计确定的施工水位为-0.5米,胸墙底高程为-1.0米。
通过分析施工高峰期的潮位过程线，可知低于-0.50米水位的时间约为342小时，低于-1.00米水位的时间约为97小时,出现低于该水位的次数为30,而且出現的时间多集中于月初和月末。
考虑到风浪影响和固定底模等要求, 潮位应低于-1.30~-1.40米才便于操作, 而
低于该潮位的时间更短, 出现的次数就更少了。胸墙混凝土是不宜进行水下浇筑的。
实践证明施工水位定为-0.50米, 胸墙底高程定为-1.00米是不够合适的。
5、拉杆、防压罩设计
工程拉杆采取的防蚀措施为涂红丹及防锈漆各二道,外面缠玻璃纤维布及热沥青各三道。因这些被覆材料一般只能起到使腐蚀延缓几年的作用,在棱体抛填过程中受到损坏时, 或因漏检就有可能出现严重的锈蚀。砖砌的（后改为砌混凝土预制块）防压罩在采用机械抛填棱体块石时很容易损坏；当地基发生沉降时（施工期沉降近10厘米）,防压罩会随着沉降, 因此防压罩能否起到防压作用是值得怀疑的。
总结：钢板桩在码头基础工程中的使用尚存在很多不足需要改进，其中表面浮锈较为严重，另外辊轧工艺尚感粗糙。随着口港的发展, 码头泊位不断增大,设计者将寻求新的结构断面型式和新的钢板桩产品,这也将使港口码头的基础工程更加优化。
参考文献：
1、夏军；软土地基钢板桩码头允许位移探讨［J］．水运工程，2010，11( 11)
2、朱锡褪，李岩；使用20年岸壁式钢板桩码头的腐蚀与破坏［J］．港工技术，2008，（4)