武明　徐俊杰

【摘 要】 在分析馬鋼港務(wù)原料總廠原碼頭結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合水位、水流、地質(zhì)等自然條件，對(duì)設(shè)計(jì)船型、泊位長度、碼頭寬度、系靠泊點(diǎn)布置及碼頭前沿水深等總平面布置進(jìn)行剖析，選擇通過在排架跨中增設(shè)系靠船墩以獨(dú)立承受船舶荷載的方案設(shè)計(jì)水工建筑物。該碼頭改造方案利用原有碼頭資源，既保證碼頭平穩(wěn)生產(chǎn)，又節(jié)省工程投資。

【關(guān)鍵詞】 系靠船墩；碼頭泊位；設(shè)計(jì)水深；局部改造

1 工程概況

馬鋼港務(wù)有限公司原料總廠碼頭位于長江下游馬鞍山河段小黃洲右汊，馬鞍山外貿(mào)碼頭下游。碼頭原建設(shè)規(guī)模為3個(gè)噸級(jí)散貨船進(jìn)口泊位，設(shè)計(jì)年通過能力為297萬t。設(shè)計(jì)靠泊船型為噸級(jí)分節(jié)駁，船型尺度為長81 m，寬20 m，型深5 m，吃水4 m。原工程于1990年11月開工建設(shè)，1992年9月竣工驗(yàn)收并投產(chǎn)。

原碼頭水工建筑物主要包括前方平臺(tái)、后方皮帶機(jī)棧橋、引橋及變電所平臺(tái)等，其中，前方平臺(tái)長287.7 m，寬18 m。前方平臺(tái)采用桁架式高樁梁板結(jié)構(gòu)，排架間距為7 m，共42榀，排架基礎(chǔ)采用600 €？600預(yù)應(yīng)力砼空心方樁，每榀排架共5根，包括1對(duì)叉樁和3根直樁。碼頭平臺(tái)上部由橫梁、樁帽、軌道梁、系船梁、聯(lián)系撐、面板及靠船構(gòu)件等結(jié)構(gòu)組成。平臺(tái)前方設(shè)有300 kN系船柱，排架前沿設(shè)有D500H型橡膠護(hù)舷。

該碼頭目前靠泊能力偏低，不能滿足航運(yùn)市場船型發(fā)展的需求，岸線利用率較低、運(yùn)營成本高等矛盾相對(duì)突出。為保證港口安全，適應(yīng)企業(yè)發(fā)展需要和到港船舶大型化發(fā)展的趨勢(shì)，馬鋼集團(tuán)擬對(duì)該碼頭進(jìn)行加固改造，以滿足停靠2萬噸級(jí)散貨船的需求。

2 自然條件

2.1 水位、水流

本工程設(shè)計(jì)水位（以吳淞零點(diǎn)為基準(zhǔn)）如下：設(shè)計(jì)高水位（重現(xiàn)期50年的洪水位值） 11.34 m；設(shè)計(jì)低水位（當(dāng)?shù)睾叫谢鶞?zhǔn)面） 2.15 m。

設(shè)計(jì)最大流速為2 m/s。

2.2 地 質(zhì)

根據(jù)《安徽馬鞍山鋼鐵公司原料進(jìn)口碼頭工程地質(zhì)勘察報(bào)告》（施工圖設(shè)計(jì)階段勘察），碼頭區(qū)域地層從上到下依次分布為塊石、人工填土、淤泥質(zhì)亞黏土及淤泥質(zhì)黏土、亞黏土及黏土、粉細(xì)砂、中粗砂、礫砂、圓礫、卵石、強(qiáng)風(fēng)化長石石英砂巖和長石石英砂巖。粉細(xì)砂遍布勘區(qū)，所處標(biāo)高多為 4.0～ 41.0 m，呈灰―深灰色，層間局部夾黏性土或中砂；上部呈松散狀態(tài)，貫入擊數(shù)N為3～10；中下部呈中密―密實(shí)狀態(tài)，貫入擊數(shù)N為15～60，平均干燥休止角Qc=35.5€埃驕灤葜菇荙m=31.3€埃貌閔鹺瘢斂懔ρ災(zāi)視燃眩勺魑至Σ?。?/p>

3 總平面布置

3.1 設(shè)計(jì)船型

本工程碼頭結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計(jì)船型見表1。

表1 改造設(shè)計(jì)船型

3.2 泊位長度

根據(jù)交通運(yùn)輸部發(fā)布的《海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》，本碼頭長度287.7 m，可滿足2萬噸級(jí)散貨船靠泊，典型船型組合泊位長度為

Lb=d1+L1+d1+L2+d2（1）

式中：Lb為泊位長度，m；L1，L2為設(shè)計(jì)代表船型船長，m；d1，d2為泊位富余長度，m。

經(jīng)計(jì)算，現(xiàn)有碼頭可以同時(shí)靠泊1艘2萬噸級(jí)散貨船及1艘1 000噸級(jí)江海直達(dá)貨船，或同時(shí)靠泊1艘1萬噸級(jí)散貨船及1艘5 000噸級(jí)江海直達(dá)貨船。

3.3 碼頭寬度

本次設(shè)計(jì)改造對(duì)原碼頭平面布置、裝卸工藝及水、電、現(xiàn)有碼頭寬度（18 m）均保持不變。

3.4 系靠泊點(diǎn)布置

船舶的系靠泊點(diǎn)布置取決于港口所在地的自然條件、碼頭布置方式及擬靠泊船舶的尺度大小等因素。

根據(jù)原碼頭泊位長度及排架間距，考慮布置1個(gè)2萬噸級(jí)泊位和1個(gè)噸級(jí)泊位或1個(gè)1萬噸級(jí)泊位和1個(gè)噸級(jí)泊位，系靠泊點(diǎn)的間距設(shè)置為21 m和28 m。

3.5 碼頭前沿水深

碼頭前沿設(shè)計(jì)河底高程為設(shè)計(jì)低水位（2.15 m）與碼頭前沿設(shè)計(jì)水深D之間的差值。

經(jīng)計(jì)算，當(dāng)2萬噸級(jí)散貨船滿載靠泊時(shí)，泊位前沿設(shè)計(jì)水深需為11.2 m，碼頭前沿設(shè)計(jì)河底高程應(yīng)為 9.05 m。由于原碼頭岸坡進(jìn)行拋石支護(hù)，且受碼頭結(jié)構(gòu)限制，不能開挖竣深，因此，為確保安全，對(duì)本次改造的前沿港池不予疏竣，設(shè)計(jì)河底高程維持 3.80 m不變，改造船型需視水深情況選擇中洪水位時(shí)進(jìn)行靠泊，靠泊作業(yè)水位見表2。

表2 船舶靠泊作業(yè)水位m

以上船型可在不低于靠泊作業(yè)水位的情況下滿載靠泊本碼頭。

4 水工建筑物

4.1 改造思路

水工建筑物設(shè)計(jì)主要研究已建碼頭主體設(shè)施的受力特點(diǎn)和新增設(shè)施與原結(jié)構(gòu)的關(guān)系問題。根據(jù)總平面布置，結(jié)合碼頭已建設(shè)施的要求，改造思路分為2種：一種是新增設(shè)施與原結(jié)構(gòu)有效結(jié)合，共同承受新的船舶荷載；另一種是新增設(shè)施與原結(jié)構(gòu)分開，由新增設(shè)施獨(dú)立承受船舶荷載。本工程原碼頭自1992年竣工并投產(chǎn)以來，迄今已使用20多年，加之當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的構(gòu)件結(jié)構(gòu)均較為單薄、經(jīng)濟(jì)，因此，本工程改造的思路采用第二種，即在2個(gè)排架中間新增系靠船墩，新增系靠墩與原結(jié)構(gòu)分開，獨(dú)立承受船舶荷載。原結(jié)構(gòu)的荷載與原設(shè)計(jì)保持不變，改造設(shè)計(jì)主要驗(yàn)算新增系靠船墩的受力情況。

4.2 設(shè)計(jì)荷載

新增系靠船墩的設(shè)計(jì)荷載主要包括恒載（即系靠船墩結(jié)構(gòu)自重）和船舶荷載。根據(jù)設(shè)計(jì)船型，按照《港口工程荷載規(guī)范》，計(jì)算船舶系纜力、撞擊力及擠靠力等船舶荷載。

經(jīng)計(jì)算，新增系靠船墩的附屬設(shè)施選用SUC 1000H低反力型鼓形護(hù)舷和650 kN系船柱。

4.3 水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新增系靠船墩布置于碼頭平臺(tái)下方、排架跨中，平面尺度為7€？.2 m，中心間距21 m或28 m。墩臺(tái)基礎(chǔ)采用6根直徑1 200 mm鋼管樁，且均為直樁。在墩臺(tái)施工前，應(yīng)拆除原碼頭平臺(tái)相應(yīng)位置的上部結(jié)構(gòu)后沉樁并澆筑墩臺(tái)。系靠船墩中間為靠船肋柱，肋柱高5 m，柱頂沿伸至碼頭面，肋柱前沿及靠船構(gòu)件上設(shè)置SUC 1000H低反力型橡膠護(hù)舷，肋柱及系靠船墩頂面分層設(shè)置650 kN系船柱。在墩臺(tái)施工完成后，恢復(fù)拆除的上部結(jié)構(gòu)。改造后碼頭結(jié)構(gòu)斷面見圖1。

4.3.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

新增系靠船墩采用全直樁方案，有利于施工，同時(shí)也避免了與原結(jié)構(gòu)樁基的碰樁問題。由于原碼頭設(shè)置2層系纜平臺(tái)，新增結(jié)構(gòu)也對(duì)此進(jìn)行了保留。新增系靠船墩的前沿線與原結(jié)構(gòu)保持一致，由于新設(shè)的SUC 1000H鼓形護(hù)舷高度比原有的D500H型橡膠護(hù)舷高出約80 cm，在船舶靠泊時(shí)不易碰觸原結(jié)構(gòu)。本工程改造拆除范圍較小，原結(jié)構(gòu)幾乎不受影響。

4.3.2 計(jì)算結(jié)果

系靠船墩結(jié)構(gòu)計(jì)算采用通用有限元計(jì)算軟件ROBOT按空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表3。

通過計(jì)算，樁基內(nèi)力滿足樁基承載力設(shè)計(jì)值的要求。

5 結(jié) 語

老碼頭結(jié)構(gòu)加固改造是當(dāng)前及未來一段時(shí)間內(nèi)的重要課題。在設(shè)計(jì)時(shí)須考慮的因素較多，既要考慮擬靠泊船舶的系靠泊要求，還要考慮原結(jié)構(gòu)的承受范圍。本次設(shè)計(jì)改造范圍小，充分利用了岸線資源，同時(shí)也保證了碼頭的平穩(wěn)生產(chǎn)。

本次設(shè)計(jì)在分析原碼頭結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上，選擇通過在排架跨中增設(shè)系靠船墩以獨(dú)立承受船舶荷載的改造方案。原碼頭結(jié)構(gòu)承受荷載不變，拆除范圍也較小，原碼頭的各項(xiàng)基本功能得到保留。這是對(duì)老舊碼頭結(jié)構(gòu)改造的一種思路，可供同類工程參考。

【摘 要】 在分析馬鋼港務(wù)原料總廠原碼頭結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合水位、水流、地質(zhì)等自然條件，對(duì)設(shè)計(jì)船型、泊位長度、碼頭寬度、系靠泊點(diǎn)布置及碼頭前沿水深等總平面布置進(jìn)行剖析，選擇通過在排架跨中增設(shè)系靠船墩以獨(dú)立承受船舶荷載的方案設(shè)計(jì)水工建筑物。該碼頭改造方案利用原有碼頭資源，既保證碼頭平穩(wěn)生產(chǎn)，又節(jié)省工程投資。

【關(guān)鍵詞】 系靠船墩；碼頭泊位；設(shè)計(jì)水深；局部改造

1 工程概況

馬鋼港務(wù)有限公司原料總廠碼頭位于長江下游馬鞍山河段小黃洲右汊，馬鞍山外貿(mào)碼頭下游。碼頭原建設(shè)規(guī)模為3個(gè)噸級(jí)散貨船進(jìn)口泊位，設(shè)計(jì)年通過能力為297萬t。設(shè)計(jì)靠泊船型為噸級(jí)分節(jié)駁，船型尺度為長81 m，寬20 m，型深5 m，吃水4 m。原工程于1990年11月開工建設(shè)，1992年9月竣工驗(yàn)收并投產(chǎn)。

原碼頭水工建筑物主要包括前方平臺(tái)、后方皮帶機(jī)棧橋、引橋及變電所平臺(tái)等，其中，前方平臺(tái)長287.7 m，寬18 m。前方平臺(tái)采用桁架式高樁梁板結(jié)構(gòu)，排架間距為7 m，共42榀，排架基礎(chǔ)采用600 €？600預(yù)應(yīng)力砼空心方樁，每榀排架共5根，包括1對(duì)叉樁和3根直樁。碼頭平臺(tái)上部由橫梁、樁帽、軌道梁、系船梁、聯(lián)系撐、面板及靠船構(gòu)件等結(jié)構(gòu)組成。平臺(tái)前方設(shè)有300 kN系船柱，排架前沿設(shè)有D500H型橡膠護(hù)舷。

該碼頭目前靠泊能力偏低，不能滿足航運(yùn)市場船型發(fā)展的需求，岸線利用率較低、運(yùn)營成本高等矛盾相對(duì)突出。為保證港口安全，適應(yīng)企業(yè)發(fā)展需要和到港船舶大型化發(fā)展的趨勢(shì)，馬鋼集團(tuán)擬對(duì)該碼頭進(jìn)行加固改造，以滿足停靠2萬噸級(jí)散貨船的需求。

2 自然條件

2.1 水位、水流

本工程設(shè)計(jì)水位（以吳淞零點(diǎn)為基準(zhǔn)）如下：設(shè)計(jì)高水位（重現(xiàn)期50年的洪水位值） 11.34 m；設(shè)計(jì)低水位（當(dāng)?shù)睾叫谢鶞?zhǔn)面） 2.15 m。

設(shè)計(jì)最大流速為2 m/s。

2.2 地 質(zhì)

根據(jù)《安徽馬鞍山鋼鐵公司原料進(jìn)口碼頭工程地質(zhì)勘察報(bào)告》（施工圖設(shè)計(jì)階段勘察），碼頭區(qū)域地層從上到下依次分布為塊石、人工填土、淤泥質(zhì)亞黏土及淤泥質(zhì)黏土、亞黏土及黏土、粉細(xì)砂、中粗砂、礫砂、圓礫、卵石、強(qiáng)風(fēng)化長石石英砂巖和長石石英砂巖。粉細(xì)砂遍布勘區(qū)，所處標(biāo)高多為 4.0～ 41.0 m，呈灰―深灰色，層間局部夾黏性土或中砂；上部呈松散狀態(tài)，貫入擊數(shù)N為3～10；中下部呈中密―密實(shí)狀態(tài)，貫入擊數(shù)N為15～60，平均干燥休止角Qc=35.5€埃驕灤葜菇荙m=31.3€埃貌閔鹺瘢斂懔ρ災(zāi)視燃眩勺魑至Σ?。?/p>

3 總平面布置

3.1 設(shè)計(jì)船型

本工程碼頭結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計(jì)船型見表1。

表1 改造設(shè)計(jì)船型

3.2 泊位長度

根據(jù)交通運(yùn)輸部發(fā)布的《海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》，本碼頭長度287.7 m，可滿足2萬噸級(jí)散貨船靠泊，典型船型組合泊位長度為

Lb=d1+L1+d1+L2+d2（1）

式中：Lb為泊位長度，m；L1，L2為設(shè)計(jì)代表船型船長，m；d1，d2為泊位富余長度，m。

經(jīng)計(jì)算，現(xiàn)有碼頭可以同時(shí)靠泊1艘2萬噸級(jí)散貨船及1艘1 000噸級(jí)江海直達(dá)貨船，或同時(shí)靠泊1艘1萬噸級(jí)散貨船及1艘5 000噸級(jí)江海直達(dá)貨船。

3.3 碼頭寬度

本次設(shè)計(jì)改造對(duì)原碼頭平面布置、裝卸工藝及水、電、現(xiàn)有碼頭寬度（18 m）均保持不變。

3.4 系靠泊點(diǎn)布置

船舶的系靠泊點(diǎn)布置取決于港口所在地的自然條件、碼頭布置方式及擬靠泊船舶的尺度大小等因素。

根據(jù)原碼頭泊位長度及排架間距，考慮布置1個(gè)2萬噸級(jí)泊位和1個(gè)噸級(jí)泊位或1個(gè)1萬噸級(jí)泊位和1個(gè)噸級(jí)泊位，系靠泊點(diǎn)的間距設(shè)置為21 m和28 m。

3.5 碼頭前沿水深

碼頭前沿設(shè)計(jì)河底高程為設(shè)計(jì)低水位（2.15 m）與碼頭前沿設(shè)計(jì)水深D之間的差值。

經(jīng)計(jì)算，當(dāng)2萬噸級(jí)散貨船滿載靠泊時(shí)，泊位前沿設(shè)計(jì)水深需為11.2 m，碼頭前沿設(shè)計(jì)河底高程應(yīng)為 9.05 m。由于原碼頭岸坡進(jìn)行拋石支護(hù)，且受碼頭結(jié)構(gòu)限制，不能開挖竣深，因此，為確保安全，對(duì)本次改造的前沿港池不予疏竣，設(shè)計(jì)河底高程維持 3.80 m不變，改造船型需視水深情況選擇中洪水位時(shí)進(jìn)行靠泊，靠泊作業(yè)水位見表2。

表2 船舶靠泊作業(yè)水位m

以上船型可在不低于靠泊作業(yè)水位的情況下滿載靠泊本碼頭。

4 水工建筑物

4.1 改造思路

水工建筑物設(shè)計(jì)主要研究已建碼頭主體設(shè)施的受力特點(diǎn)和新增設(shè)施與原結(jié)構(gòu)的關(guān)系問題。根據(jù)總平面布置，結(jié)合碼頭已建設(shè)施的要求，改造思路分為2種：一種是新增設(shè)施與原結(jié)構(gòu)有效結(jié)合，共同承受新的船舶荷載；另一種是新增設(shè)施與原結(jié)構(gòu)分開，由新增設(shè)施獨(dú)立承受船舶荷載。本工程原碼頭自1992年竣工并投產(chǎn)以來，迄今已使用20多年，加之當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的構(gòu)件結(jié)構(gòu)均較為單薄、經(jīng)濟(jì)，因此，本工程改造的思路采用第二種，即在2個(gè)排架中間新增系靠船墩，新增系靠墩與原結(jié)構(gòu)分開，獨(dú)立承受船舶荷載。原結(jié)構(gòu)的荷載與原設(shè)計(jì)保持不變，改造設(shè)計(jì)主要驗(yàn)算新增系靠船墩的受力情況。

4.2 設(shè)計(jì)荷載

新增系靠船墩的設(shè)計(jì)荷載主要包括恒載（即系靠船墩結(jié)構(gòu)自重）和船舶荷載。根據(jù)設(shè)計(jì)船型，按照《港口工程荷載規(guī)范》，計(jì)算船舶系纜力、撞擊力及擠靠力等船舶荷載。

經(jīng)計(jì)算，新增系靠船墩的附屬設(shè)施選用SUC 1000H低反力型鼓形護(hù)舷和650 kN系船柱。

4.3 水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新增系靠船墩布置于碼頭平臺(tái)下方、排架跨中，平面尺度為7€？.2 m，中心間距21 m或28 m。墩臺(tái)基礎(chǔ)采用6根直徑1 200 mm鋼管樁，且均為直樁。在墩臺(tái)施工前，應(yīng)拆除原碼頭平臺(tái)相應(yīng)位置的上部結(jié)構(gòu)后沉樁并澆筑墩臺(tái)。系靠船墩中間為靠船肋柱，肋柱高5 m，柱頂沿伸至碼頭面，肋柱前沿及靠船構(gòu)件上設(shè)置SUC 1000H低反力型橡膠護(hù)舷，肋柱及系靠船墩頂面分層設(shè)置650 kN系船柱。在墩臺(tái)施工完成后，恢復(fù)拆除的上部結(jié)構(gòu)。改造后碼頭結(jié)構(gòu)斷面見圖1。

4.3.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

新增系靠船墩采用全直樁方案，有利于施工，同時(shí)也避免了與原結(jié)構(gòu)樁基的碰樁問題。由于原碼頭設(shè)置2層系纜平臺(tái)，新增結(jié)構(gòu)也對(duì)此進(jìn)行了保留。新增系靠船墩的前沿線與原結(jié)構(gòu)保持一致，由于新設(shè)的SUC 1000H鼓形護(hù)舷高度比原有的D500H型橡膠護(hù)舷高出約80 cm，在船舶靠泊時(shí)不易碰觸原結(jié)構(gòu)。本工程改造拆除范圍較小，原結(jié)構(gòu)幾乎不受影響。

4.3.2 計(jì)算結(jié)果

系靠船墩結(jié)構(gòu)計(jì)算采用通用有限元計(jì)算軟件ROBOT按空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表3。

通過計(jì)算，樁基內(nèi)力滿足樁基承載力設(shè)計(jì)值的要求。

5 結(jié) 語

老碼頭結(jié)構(gòu)加固改造是當(dāng)前及未來一段時(shí)間內(nèi)的重要課題。在設(shè)計(jì)時(shí)須考慮的因素較多，既要考慮擬靠泊船舶的系靠泊要求，還要考慮原結(jié)構(gòu)的承受范圍。本次設(shè)計(jì)改造范圍小，充分利用了岸線資源，同時(shí)也保證了碼頭的平穩(wěn)生產(chǎn)。

本次設(shè)計(jì)在分析原碼頭結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上，選擇通過在排架跨中增設(shè)系靠船墩以獨(dú)立承受船舶荷載的改造方案。原碼頭結(jié)構(gòu)承受荷載不變，拆除范圍也較小，原碼頭的各項(xiàng)基本功能得到保留。這是對(duì)老舊碼頭結(jié)構(gòu)改造的一種思路，可供同類工程參考。

【摘 要】 在分析馬鋼港務(wù)原料總廠原碼頭結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合水位、水流、地質(zhì)等自然條件，對(duì)設(shè)計(jì)船型、泊位長度、碼頭寬度、系靠泊點(diǎn)布置及碼頭前沿水深等總平面布置進(jìn)行剖析，選擇通過在排架跨中增設(shè)系靠船墩以獨(dú)立承受船舶荷載的方案設(shè)計(jì)水工建筑物。該碼頭改造方案利用原有碼頭資源，既保證碼頭平穩(wěn)生產(chǎn)，又節(jié)省工程投資。

【關(guān)鍵詞】 系靠船墩；碼頭泊位；設(shè)計(jì)水深；局部改造

1 工程概況

馬鋼港務(wù)有限公司原料總廠碼頭位于長江下游馬鞍山河段小黃洲右汊，馬鞍山外貿(mào)碼頭下游。碼頭原建設(shè)規(guī)模為3個(gè)噸級(jí)散貨船進(jìn)口泊位，設(shè)計(jì)年通過能力為297萬t。設(shè)計(jì)靠泊船型為噸級(jí)分節(jié)駁，船型尺度為長81 m，寬20 m，型深5 m，吃水4 m。原工程于1990年11月開工建設(shè)，1992年9月竣工驗(yàn)收并投產(chǎn)。

原碼頭水工建筑物主要包括前方平臺(tái)、后方皮帶機(jī)棧橋、引橋及變電所平臺(tái)等，其中，前方平臺(tái)長287.7 m，寬18 m。前方平臺(tái)采用桁架式高樁梁板結(jié)構(gòu)，排架間距為7 m，共42榀，排架基礎(chǔ)采用600 €？600預(yù)應(yīng)力砼空心方樁，每榀排架共5根，包括1對(duì)叉樁和3根直樁。碼頭平臺(tái)上部由橫梁、樁帽、軌道梁、系船梁、聯(lián)系撐、面板及靠船構(gòu)件等結(jié)構(gòu)組成。平臺(tái)前方設(shè)有300 kN系船柱，排架前沿設(shè)有D500H型橡膠護(hù)舷。

該碼頭目前靠泊能力偏低，不能滿足航運(yùn)市場船型發(fā)展的需求，岸線利用率較低、運(yùn)營成本高等矛盾相對(duì)突出。為保證港口安全，適應(yīng)企業(yè)發(fā)展需要和到港船舶大型化發(fā)展的趨勢(shì)，馬鋼集團(tuán)擬對(duì)該碼頭進(jìn)行加固改造，以滿足停靠2萬噸級(jí)散貨船的需求。

2 自然條件

2.1 水位、水流

本工程設(shè)計(jì)水位（以吳淞零點(diǎn)為基準(zhǔn)）如下：設(shè)計(jì)高水位（重現(xiàn)期50年的洪水位值） 11.34 m；設(shè)計(jì)低水位（當(dāng)?shù)睾叫谢鶞?zhǔn)面） 2.15 m。

設(shè)計(jì)最大流速為2 m/s。

2.2 地 質(zhì)

根據(jù)《安徽馬鞍山鋼鐵公司原料進(jìn)口碼頭工程地質(zhì)勘察報(bào)告》（施工圖設(shè)計(jì)階段勘察），碼頭區(qū)域地層從上到下依次分布為塊石、人工填土、淤泥質(zhì)亞黏土及淤泥質(zhì)黏土、亞黏土及黏土、粉細(xì)砂、中粗砂、礫砂、圓礫、卵石、強(qiáng)風(fēng)化長石石英砂巖和長石石英砂巖。粉細(xì)砂遍布勘區(qū)，所處標(biāo)高多為 4.0～ 41.0 m，呈灰―深灰色，層間局部夾黏性土或中砂；上部呈松散狀態(tài)，貫入擊數(shù)N為3～10；中下部呈中密―密實(shí)狀態(tài)，貫入擊數(shù)N為15～60，平均干燥休止角Qc=35.5€埃驕灤葜菇荙m=31.3€埃貌閔鹺瘢斂懔ρ災(zāi)視燃眩勺魑至Σ恪？

3 總平面布置

3.1 設(shè)計(jì)船型

本工程碼頭結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計(jì)船型見表1。

表1 改造設(shè)計(jì)船型

3.2 泊位長度

根據(jù)交通運(yùn)輸部發(fā)布的《海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》，本碼頭長度287.7 m，可滿足2萬噸級(jí)散貨船靠泊，典型船型組合泊位長度為

Lb=d1+L1+d1+L2+d2（1）

式中：Lb為泊位長度，m；L1，L2為設(shè)計(jì)代表船型船長，m；d1，d2為泊位富余長度，m。

經(jīng)計(jì)算，現(xiàn)有碼頭可以同時(shí)靠泊1艘2萬噸級(jí)散貨船及1艘1 000噸級(jí)江海直達(dá)貨船，或同時(shí)靠泊1艘1萬噸級(jí)散貨船及1艘5 000噸級(jí)江海直達(dá)貨船。

3.3 碼頭寬度

本次設(shè)計(jì)改造對(duì)原碼頭平面布置、裝卸工藝及水、電、現(xiàn)有碼頭寬度（18 m）均保持不變。

3.4 系靠泊點(diǎn)布置

船舶的系靠泊點(diǎn)布置取決于港口所在地的自然條件、碼頭布置方式及擬靠泊船舶的尺度大小等因素。

根據(jù)原碼頭泊位長度及排架間距，考慮布置1個(gè)2萬噸級(jí)泊位和1個(gè)噸級(jí)泊位或1個(gè)1萬噸級(jí)泊位和1個(gè)噸級(jí)泊位，系靠泊點(diǎn)的間距設(shè)置為21 m和28 m。

3.5 碼頭前沿水深

碼頭前沿設(shè)計(jì)河底高程為設(shè)計(jì)低水位（2.15 m）與碼頭前沿設(shè)計(jì)水深D之間的差值。

經(jīng)計(jì)算，當(dāng)2萬噸級(jí)散貨船滿載靠泊時(shí)，泊位前沿設(shè)計(jì)水深需為11.2 m，碼頭前沿設(shè)計(jì)河底高程應(yīng)為 9.05 m。由于原碼頭岸坡進(jìn)行拋石支護(hù)，且受碼頭結(jié)構(gòu)限制，不能開挖竣深，因此，為確保安全，對(duì)本次改造的前沿港池不予疏竣，設(shè)計(jì)河底高程維持 3.80 m不變，改造船型需視水深情況選擇中洪水位時(shí)進(jìn)行靠泊，靠泊作業(yè)水位見表2。

表2 船舶靠泊作業(yè)水位m

以上船型可在不低于靠泊作業(yè)水位的情況下滿載靠泊本碼頭。

4 水工建筑物

4.1 改造思路

水工建筑物設(shè)計(jì)主要研究已建碼頭主體設(shè)施的受力特點(diǎn)和新增設(shè)施與原結(jié)構(gòu)的關(guān)系問題。根據(jù)總平面布置，結(jié)合碼頭已建設(shè)施的要求，改造思路分為2種：一種是新增設(shè)施與原結(jié)構(gòu)有效結(jié)合，共同承受新的船舶荷載；另一種是新增設(shè)施與原結(jié)構(gòu)分開，由新增設(shè)施獨(dú)立承受船舶荷載。本工程原碼頭自1992年竣工并投產(chǎn)以來，迄今已使用20多年，加之當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的構(gòu)件結(jié)構(gòu)均較為單薄、經(jīng)濟(jì)，因此，本工程改造的思路采用第二種，即在2個(gè)排架中間新增系靠船墩，新增系靠墩與原結(jié)構(gòu)分開，獨(dú)立承受船舶荷載。原結(jié)構(gòu)的荷載與原設(shè)計(jì)保持不變，改造設(shè)計(jì)主要驗(yàn)算新增系靠船墩的受力情況。

4.2 設(shè)計(jì)荷載

新增系靠船墩的設(shè)計(jì)荷載主要包括恒載（即系靠船墩結(jié)構(gòu)自重）和船舶荷載。根據(jù)設(shè)計(jì)船型，按照《港口工程荷載規(guī)范》，計(jì)算船舶系纜力、撞擊力及擠靠力等船舶荷載。

經(jīng)計(jì)算，新增系靠船墩的附屬設(shè)施選用SUC 1000H低反力型鼓形護(hù)舷和650 kN系船柱。

4.3 水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新增系靠船墩布置于碼頭平臺(tái)下方、排架跨中，平面尺度為7€？.2 m，中心間距21 m或28 m。墩臺(tái)基礎(chǔ)采用6根直徑1 200 mm鋼管樁，且均為直樁。在墩臺(tái)施工前，應(yīng)拆除原碼頭平臺(tái)相應(yīng)位置的上部結(jié)構(gòu)后沉樁并澆筑墩臺(tái)。系靠船墩中間為靠船肋柱，肋柱高5 m，柱頂沿伸至碼頭面，肋柱前沿及靠船構(gòu)件上設(shè)置SUC 1000H低反力型橡膠護(hù)舷，肋柱及系靠船墩頂面分層設(shè)置650 kN系船柱。在墩臺(tái)施工完成后，恢復(fù)拆除的上部結(jié)構(gòu)。改造后碼頭結(jié)構(gòu)斷面見圖1。

4.3.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

新增系靠船墩采用全直樁方案，有利于施工，同時(shí)也避免了與原結(jié)構(gòu)樁基的碰樁問題。由于原碼頭設(shè)置2層系纜平臺(tái)，新增結(jié)構(gòu)也對(duì)此進(jìn)行了保留。新增系靠船墩的前沿線與原結(jié)構(gòu)保持一致，由于新設(shè)的SUC 1000H鼓形護(hù)舷高度比原有的D500H型橡膠護(hù)舷高出約80 cm，在船舶靠泊時(shí)不易碰觸原結(jié)構(gòu)。本工程改造拆除范圍較小，原結(jié)構(gòu)幾乎不受影響。

4.3.2 計(jì)算結(jié)果

系靠船墩結(jié)構(gòu)計(jì)算采用通用有限元計(jì)算軟件ROBOT按空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表3。

通過計(jì)算，樁基內(nèi)力滿足樁基承載力設(shè)計(jì)值的要求。

5 結(jié) 語

老碼頭結(jié)構(gòu)加固改造是當(dāng)前及未來一段時(shí)間內(nèi)的重要課題。在設(shè)計(jì)時(shí)須考慮的因素較多，既要考慮擬靠泊船舶的系靠泊要求，還要考慮原結(jié)構(gòu)的承受范圍。本次設(shè)計(jì)改造范圍小，充分利用了岸線資源，同時(shí)也保證了碼頭的平穩(wěn)生產(chǎn)。

本次設(shè)計(jì)在分析原碼頭結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上，選擇通過在排架跨中增設(shè)系靠船墩以獨(dú)立承受船舶荷載的改造方案。原碼頭結(jié)構(gòu)承受荷載不變，拆除范圍也較小，原碼頭的各項(xiàng)基本功能得到保留。這是對(duì)老舊碼頭結(jié)構(gòu)改造的一種思路，可供同類工程參考。