【摘要】：文章通过六种不同的吊装方案进行对比，运用静力学方法主要针对预应力混凝土方桩吊桩施工技术进行分析，从计算模型分析出的结果来不断地提高高桩码头的施工工艺和工程质量，希望能为为同类吊装技术提供了一定的参考价值。
【关键词】：高桩码头；混凝土方桩；预应力；吊装技术
1前言
解放以来,我国的筑港事业有了很大的发展。在码头的建设中不断地探索符合使用要求、安全、可靠、施工简便可行、经济效果好的结构型式。从大量的工程实践中,高桩码头结构不断推陈出新,不断从重型、实体、短桩小跨、就地浇筑、普通钢筋凝混土结构向轻型、空心、高桩码头预应力混凝土方桩是高桩码头中最为常用的基桩型式。
2吊桩的设计
2.1研究吊桩的工艺
60～67米混凝土方桩的长细之比高达约100到112，常规的四点吊沉桩已经无法满足施工期间方桩受力的要求，因此，决定采用六点吊或者是五点吊的工艺。根据动滑轮的布置方式，图1总共给出6个较为典型的布置方案。这6个方案从理论方面来计算看都是属于静定的问题。
图1典型布置方案示意图
从施工的方便性与可行性方面而言，能够筛选出最佳的方案。这些方案主要具有的差别就是打桩船的两吊钩里桩头吊钩的连接吊点多寡与单钩之下动滑轮的数量奇偶性不同。分析如下：
①桩头的吊钩所连接的吊点比较多时，桩头承载的压力就要比桩尖大得多。
② 如果在两吊钩之中以偶数个动滑轮来布置任意一个吊钩里，根据力平衡可知，吊桩在解扣之后就会使得整个桩体受力不平衡（即吊钩两边存在力差）。
结合上述分析可知，对于五点吊而言，方案1为最佳的方案；对于六点吊而言，最佳的方案是方案4。由于本工程采用了六点吊的工艺，因此滑轮的布置采用了方案4。
2.2吊点位置和吊立弯矩
2.2.1设计吊立参数
分析我国打桩船的现状，以某工程桩作为基准来确定施工主要的可行吊立，其参数如下：
H0：有效的吊高，桩架上面两个定滑轮的中心线距离桩轴线的高度，H0=58米；
H1：桩架上面两个定滑轮的中心线距离水面的高度，H1=64米；
d0：吊索在两个定滑轮的中心线的高度处水平的距离，d0=3.5米；
S1：捆绑吊索D1C1D2后有效的长度，S1=30米；
S2：捆绑吊索D3C2D4后有效的长度，S2=30米；
S3：捆绑吊索D5B2D6后有效的长度，S3=30米；
S4：捆绑吊索C1B1C2后有效的长度。S4=30米（各个吊立的参数意义详情见图2所示）。
图2
2.2.2计算的假定
（1）采用了静力学的方法，吊立的过程中动力因素是沿用传统动力系数所表达的。
（2）动滑轮的重量与尺寸，吊索的重量略去不计。
（3）动滑轮与吊索之间的摩擦忽略不计，就是同一吊索各处的张力相等。
（4）在吊立的过程中。定滑轮的高度要保持不变，即H1要保持不变；
（5）吊立之初，吊索A1B1长度要维持在平吊时的长度，通过对吊索A2B2的收缩完成吊立；当桩吊立到一定的角度之后，桩尖便开始入水，为了控制桩入水的长度(即不能超过10米)，在必要的时候需要对吊索A2B2进行收缩。
2.2.3计算与结果
计算的问题虽然属于静定问题，但是包含了多个三角函数的方程来进行联合求解，这就需要采用数值的方法进行编程，计算所给出从六点吊的计算程序可以得到主要的计算结果以及结论：
①桩长不同的桩所优化的吊点位置也不一样，但是差别非常的小，可以统一的表示为：L7为0.088L；L2为0.090L；L4为0.180L；L3为0.158L；L6为0.182L；L5为0.222L；L1为0.080L。其中L表示的是桩长，而L1到L7是吊点位置的特点参数，其意义可详见图2。
②吊立的过程中所产生最大的吊立弯矩的设计值是215kN·m，若是沿用桩基的规范中
四点吊的吊立弯矩公式来计算Md=paqrL2来进行表达，相当是p=0.005；随着桩长的不一样也有所不一样，但是差别非常的小。
③优化吊点的位置下桩，最大的吊立正弯矩与最大的吊立负弯矩几乎是相接近的，吊立的过程中最大的正弯矩是发生在吊立的初期，而通常当吊立到桩轴线和水平面夹角a超过了3O°以上时，这个值会明显变小；而最大的负弯矩是生在吊立的中期，在吊立的过程中比较大，通常当a超过了6O°以上的时候，这个值才会明显的变小。
④吊立不一样的参数，优化吊点的位置也是不一样的，吊立的参数取得值越大，对应的优化吊点的位置下桩最大的吊立弯矩也越小。而施工可行吊立的参数和打桩船的桩架的高度关系十分密切，所以，打桩船桩架的高度越大，就会对桩吊立的施工也就越有利。
⑤在和设计吊立的参数所对应优化的吊点位置在保持不发生变化的前提之下，吊立的参数由于施工的误差会发生改变，但是无论这个参数是减小还是增大，最大的吊立弯矩都会增加；设计的吊点位置由于施工的误差也发生了改变，而且最大的吊立弯矩也会增加。
2.3沉桩保障的措施
采用了六点吊的工艺来解决了方桩吊立的问题。为确保方桩的施工顺利的实施，减少沉桩时的破损和断裂，本超长桩的设计主要是采用了以下几点工程的措施：
（1）沉桩的初期在桩架的上面增设了软背板施工的要求，来减小桩在沉桩的初期时自由的长度。
（2）斜桩太斜不太好，设计采用5:1的斜桩。
（3）桩顶设置的钢抱箍，在其2米的范围内，掺入钢纤维到混凝土中，提高桩头的抗锤击能力。
（4）依据预制场以及预制台座张拉的能力，在其不超过张拉力的前提之下进行适当的增加方桩预应力的钢筋配置，来提高方桩能够承受打桩的应力能力，配置8根￠25和4根￠28冷拉Ⅲ级的钢筋，比一般的方桩增加了8.5%的配筋量。
（5）考虑桩截面的突变处应力的集中，在桩空心与实心截面的交界处，增设了6米长的I级钢筋。
3竣工阶段的分析
通过以上模拟计算模型的计算结果分析桩基施工表明了：
（1）六点吊的工艺在吊立的过程中较平稳，且桩身比较顺直，与四点吊的工艺相比具有的优势明显，且吊桩的辅助作业的增加时间极为有限。
（2）每天平均沉桩7到8根，终锤的贯入度通常为5到8毫米，个别 达到3毫米。沉桩的过程较顺利，大多数桩尖达到了设计的标高，少量桩的桩尖标高虽然没有达到设计的标高，但是差值没有超过1米。沉桩的完好率较高，540根的超长方桩中断桩共计5根，断桩率小于1。
（3）在打桩的过程中，观察桩架增设的软背板处桩水平的颤动最大达15厘米左右，增设桩架软背板的措施对断桩率的减小仍有明显的效果。
4总结
①本工程的设计不仅大胆而且稳妥慎重的采用了6O到67米超长600毫米×600毫米的预应力的混凝土方桩以及六点吊新技术的工艺方面的施工取得了较为圆满的成功。
②六点吊的工艺能够适应于更加长预应力的混凝土方桩，而工程的成功关键就是沉桩。
5结束语：
综合上述，近几年来，高桩码头预应力混凝土方桩的建设和应用都取得了较为圆满的成功，对于为高桩码头超长预应力混凝土方桩所采用的六点吊新技术的工艺积累了较为丰富的经验，为推进高桩码头预应力混凝土方桩的应用具有促进的作用，也为今后高桩码头的预应力混凝土的施工工程提供了借鉴。
【参考文献】：
[1]邱驹.港工建筑物【M】.天津:天津大学出版社.2002
[2]交通部第一航务工程勘察设计院.海港工程设计手册（上册）【M】.北京:人民交通出版社.2001
论文作者:龚泳联
论文发表刊物:《基层建设》2015年13期供稿
论文发表时间:2015/12/11
标签：弯矩论文; 吊索论文; 预应力论文; 混凝土论文; 码头论文; 动滑轮论文; 六点论文; 《基层建设》2015年13期供稿论文;