[科普中國(guó)]-版椿碼頭

概述

版椿式碼頭是碼頭主要結(jié)構(gòu)形式之一，主要由版椿、拉桿、錨碇結(jié)構(gòu)、胸墻（或帽梁和導(dǎo)梁）及碼頭設(shè)備組成，其特點(diǎn)是依靠版椿入土部分的橫向土抗力和安設(shè)在上部的錨碇結(jié)構(gòu)來(lái)保持其整體穩(wěn)定性，除特別堅(jiān)硬或軟弱的地基外均可采用。作為鋼版椿碼頭的主要構(gòu)件，如果采用鋼筋混凝土版椿，由于其耐久性好，用鋼量少，造價(jià)低，因此廣泛采用，但由于強(qiáng)度的限制，一般只適用于水深不大的中小型碼頭。對(duì)于深水碼頭，要求版椿有較大的抗彎能力，此時(shí)可采用圓形鋼管椿或組合型鋼版椿截面；對(duì)于可在陸上施工的深水版椿碼頭，可采用先成孔后栽椿（或就地澆筑，類(lèi)似于地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)）的版椿結(jié)構(gòu)。1

優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件版椿碼頭的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用料省，造價(jià)較低；大部分構(gòu)件可以預(yù)制（除帽梁外），現(xiàn)場(chǎng)施工工作量小，施工方便迅速，工期短；多數(shù)情況下，可先打版椿，后挖港池，且版椿后面挖方也少，所以可以節(jié)省大量的挖方和碼頭后面的填方。版椿碼頭的主要缺點(diǎn)是耐久性不如重力式碼頭（但比高椿碼頭好），使用年限較短，鋼版椿易受海水銹蝕，鋼筋混凝土版椿也可能開(kāi)裂導(dǎo)致鋼筋銹蝕，而且整體性也不夠好；此外，版椿碼頭使用時(shí)不能承受較大的水平荷載，故不適于在無(wú)掩護(hù)的海港中應(yīng)用；版椿碼頭的施工需要專(zhuān)門(mén)的打椿船或沉椿設(shè)備等。1

結(jié)構(gòu)形式版椿碼頭的結(jié)構(gòu)形式按錨碇結(jié)構(gòu)的形式可分為：無(wú)錨版椿、單拉桿錨碇版椿、雙拉桿（多拉桿）錨碇版椿及斜拉椿式錨碇版椿。其中，最常用的是帶有單拉桿錨碇的版椿碼頭結(jié)構(gòu)。在采用鋼筋混凝土版椿時(shí)，應(yīng)盡量利用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，海港碼頭若采用鋼版（管）椿結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)考慮防腐措施。

1.無(wú)錨版椿

靠版椿自身嵌入土中的長(zhǎng)度來(lái)保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，對(duì)水深淺、荷載小或其后方不便設(shè)置錨碇結(jié)構(gòu)時(shí)，可選用這種結(jié)構(gòu)形式，不過(guò)，碼頭工程一般不采用這種結(jié)構(gòu)形式，多用于護(hù)岸工程。

2.單拉桿錨碇版椿碼頭

單拉桿錨碇版椿是版椿碼頭中最常用的一種結(jié)構(gòu)形式，其錨碇結(jié)構(gòu)可采用錨碇版（墻）、椿、版椿式叉椿。以往版椿結(jié)構(gòu)多用于中、小型碼頭，目前我國(guó)已設(shè)計(jì)和建造了許多萬(wàn)噸級(jí)的深水版椿碼頭。

3.雙（多）拉桿錨碇版椿碼頭

當(dāng)水深較大或地基軟弱時(shí)，為使版椿所受彎矩不致過(guò)大，有些版椿碼頭采用雙拉桿錨旋，這種結(jié)構(gòu)構(gòu)造比較復(fù)雜，下層拉桿多需在水下安裝，受力復(fù)雜，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析是要重點(diǎn)解決的主要問(wèn)題之一。

4.斜拉椿式版椿碼頭

斜拉椿式版椿結(jié)構(gòu)，從20世紀(jì)60年代起在國(guó)外碼頭和護(hù)岸工程中得到較廣泛的應(yīng)用，我國(guó)70年代初開(kāi)始采用。這種結(jié)構(gòu)占地面積小，特別適用于施工地域比較狹窄，不便設(shè)置錨碇拉桿的地區(qū)。斜拉椿可以起到減小版椿土壓力的作用，從而使版椿入土深度和厚度較其他錨碇結(jié)構(gòu)為小。版椿和斜拉椿結(jié)合，可在碼頭后方回填之前，承受一定的波浪作用。這種結(jié)構(gòu)施工簡(jiǎn)單，便于快速施工，造價(jià)較低。主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處理不當(dāng)易發(fā)生問(wèn)題。

5.主椿版椿結(jié)合版椿碼頭

增大版椿的入土深度，可以增加岸坡的穩(wěn)定性，但這會(huì)提高碼頭造價(jià)，因此采用每隔幾根椿設(shè)置一根加長(zhǎng)椿，這就是長(zhǎng)短版椿結(jié)合的形式。為了充分發(fā)揮長(zhǎng)椿的作用，可將長(zhǎng)椿的斷面加大，便成了主椿版椿結(jié)合的版椿碼頭。1

一般構(gòu)造1.版椿

版椿墻的作用是構(gòu)成直立的碼頭岸壁，并擋住墻后的土體。版椿墻常采用鋼筋混凝土版椿和鋼版椿。

（1）鋼筋混凝土版椿：鋼筋混凝土版椿應(yīng)盡量采用預(yù)應(yīng)力混凝土或高強(qiáng)混凝土，以提高抗裂能力和耐久性，并有利于打椿時(shí)椿不被打壞。椿頭和椿尖在打椿時(shí)受力較大，所以在椿頂和椿頭應(yīng)加密鋼筋網(wǎng)。

鋼筋混凝土版椿常采用矩形斷面，在地基條件和打椿設(shè)備允許的情況下，盡可能加大版椿寬度，一般可采用500～600 mm，厚度一般為200～500 mm。為了使版椿整齊地打入地基并使各版椿緊密結(jié)合，在版椿兩側(cè)設(shè)有凹凸榫，凸榫一般從椿尖開(kāi)始做至設(shè)計(jì)泥面以下1.0m左右，在此側(cè)的其余范圍和另一側(cè)全長(zhǎng)范圍做凹榫，凹榫的深度不宜小于50 mm。版椿的底端在厚度方向上做成楔形以使版椿易于打入，而在底端凹榫側(cè)削成斜角可以使版椿施打中產(chǎn)生一個(gè)擠推力使椿靠得緊密(見(jiàn)圖5—26)。

（2）鋼版椿：常用斷面形式有U形和Z形，圓管形、H形和組合形鋼版椿的截面模量較大，可適用于較大的深水碼頭。

為便于鋼版椿的打入，在椿尖前進(jìn)方向側(cè)削角，削角的坡度一般為1：2～1：4。在碼頭:轉(zhuǎn)角處還常采用焊接或鉚接拼制的異形轉(zhuǎn)角版椿。

鋼版椿在水中和空氣中易銹蝕，因此必須采取防銹措施，目前常用防銹措施有：涂料保護(hù)、陰極保護(hù)、改進(jìn)鋼材化學(xué)成分和采用防腐蝕鋼種等措施。

2.導(dǎo)梁、帽梁與胸墻

為了使版椿能共同工作和碼頭前沿線(xiàn)整齊，通常在版椿頂端用現(xiàn)澆混凝土做成帽梁，從而加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性；為了使每根版椿都能被拉桿拉住，在拉桿和版椿墻的連接處設(shè)置導(dǎo)梁，無(wú)錨版椿墻只設(shè)帽梁。

鋼筋混凝土版椿碼頭，一般采用鋼筋混凝土導(dǎo)梁，導(dǎo)梁通?，F(xiàn)澆較多，帽梁一般采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁。當(dāng)水位差不大、拉桿距碼頭面距離較小時(shí)，一般將導(dǎo)梁和帽梁合二為一設(shè)計(jì)成胸墻。

鋼版椿的導(dǎo)梁一般由一對(duì)背靠的槽鋼組成，導(dǎo)梁的分段長(zhǎng)度不宜小于4倍的拉桿間距，并與帽梁（或胸墻）的分段長(zhǎng)度一致。

3.錨定結(jié)構(gòu)

常用的錨定結(jié)構(gòu)有三種形式：錨定版（墻）、錨定椿（版椿）和錨定叉椿，選擇錨定結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)根據(jù)碼頭后方的條件、碼頭規(guī)模、水平力大小以及對(duì)錨定結(jié)構(gòu)要求來(lái)加以確定。

4.拉桿

拉桿是版椿墻和錨定結(jié)構(gòu)之間的傳力構(gòu)件，因此拉桿是版椿碼頭的重要構(gòu)件之一。從減小版椿墻跨中彎矩來(lái)說(shuō)，拉桿的高程設(shè)得越低越好，但是，為了保證水上安裝拉桿和現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件（如導(dǎo)梁、胸墻等）的施工條件，拉桿的高程不宜低于施工水位。通常，拉桿是水平放置，但也有采用向上斜和向下斜的拉桿，拉桿向下斜是為了增大錨碇版的埋深，以增大錨碇能力；拉桿向上斜是為了既能把拉桿在版椿墻上的位置放低，又不降低錨碇結(jié)構(gòu)的高程，這樣可減少錨碇版（墻）基坑或基槽的挖方量，通常是在設(shè)置水下拉桿時(shí)采用。

拉桿要承受拉力，所以一般是采用鋼拉桿。鋼拉桿的直徑較粗，所以鋼拉桿要采用焊接質(zhì)量有保證和延伸率不低于18%的高強(qiáng)度鋼材。1