文/ 張齊焰、高瑩 中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司 上海 200032

連云港某重件碼頭設(shè)計(jì)難點(diǎn)與解決方案

文/ 張齊焰、高瑩 中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司 上海 200032

徐圩港區(qū)作為連云港經(jīng)濟(jì)腹地的重要交通樞紐，港區(qū)后方的重件碼頭將成為后方工業(yè)拓展的重要通道。岸線資源緊張，重件荷載大，碼頭結(jié)構(gòu)選型、設(shè)計(jì)及施工等面臨重大挑戰(zhàn)。本文介紹重件碼頭設(shè)計(jì)中平面布置、結(jié)構(gòu)選型、樁基設(shè)計(jì)中考慮的因素及解決方案。以對(duì)此類(lèi)工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)提供借鑒。

重件碼頭；“丁”字型靠泊；結(jié)構(gòu)選型

1　工程概況

徐圩港區(qū)作為連云港規(guī)劃發(fā)展的重點(diǎn)港區(qū)之一，隨著腹地經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和港區(qū)后方臨港工業(yè)的加快建設(shè)，徐圩港區(qū)正逐步開(kāi)發(fā)建設(shè)為綜合港區(qū)。優(yōu)良的港區(qū)條件吸引了眾多企業(yè)相繼入駐徐圩新區(qū)，但化工企業(yè)建設(shè)過(guò)程中面臨著重大件運(yùn)輸?shù)闹萍s。

根據(jù)后方產(chǎn)業(yè)區(qū)發(fā)展的要求，需在徐圩港區(qū)盡快建設(shè)重件泊位滿(mǎn)足園區(qū)建設(shè)所需的大件裝卸。由于港區(qū)在建項(xiàng)目及近期擬建泊位均不能滿(mǎn)足園區(qū)最大約1250t大件滾裝的需要，為此需新建徐圩港區(qū)重件泊位，以利于后續(xù)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。

本工程面臨主要有3個(gè)技術(shù)難題：（1）本工程緊鄰周邊碼頭，如何合理利用現(xiàn)有岸線資源，通過(guò)碼頭平面布置，滿(mǎn)足本工程功能需求；（2）重件運(yùn)輸荷載大，不僅對(duì)結(jié)構(gòu)要求高，還需滿(mǎn)足放坡和轉(zhuǎn)彎要求；（3）工程區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜。鑒于上述難點(diǎn)，合理的平面布置和結(jié)構(gòu)選型是本工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

2　主要設(shè)計(jì)輸入條件

2.1 工程位置

本工程碼頭布置于二港池南側(cè)岸線近港池底部，處在東側(cè)岸線與南側(cè)岸線的交匯處，本工程?hào)|側(cè)為擬建徐圩港區(qū)二港池通用泊位一期工程，西側(cè)緊臨連云港港徐圩港區(qū)液體散貨泊位一期工程。工程區(qū)域岸線資源緊張，碼頭平面布置需兼顧相鄰泊位的碼頭靠泊作業(yè)，做到充分利用資源，又不至于干擾、影響碼頭作業(yè)效率。

2.2 地質(zhì)條件

根據(jù)勘探報(bào)告，本工程場(chǎng)地勘探深度范圍內(nèi)場(chǎng)區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為間歇性的升降運(yùn)動(dòng)，區(qū)內(nèi)無(wú)活動(dòng)性斷裂穿過(guò)，無(wú)明顯的錯(cuò)裂跡象，水下地形較平坦，地貌類(lèi)型較簡(jiǎn)單，場(chǎng)地穩(wěn)定性較好。地層均為第四系松散堆積物，共劃分為4個(gè)工程地質(zhì)層，各（亞）層分布較穩(wěn)定，軟土厚度一般在2.30-11.45m。

①層為軟土，力學(xué)性質(zhì)差，②層以黏性土為主，夾粉砂（粉土）薄層，但其深度淺，土層薄，不能滿(mǎn)足樁基承載力要求；③層上部以軟塑-可塑狀粉質(zhì)黏土為主，力學(xué)性質(zhì)較差，下部以中密-密實(shí)狀粉砂為主，夾粉質(zhì)黏土透鏡體，力學(xué)性質(zhì)較好；④層以黏土為主，夾粉砂薄層，其分布普遍，力學(xué)性質(zhì)良好。故本工程選取土層3-3粉砂層為持力層，埋藏深度約為20m～30m。

本工程后方陸域大堤采用爆破擠淤堤，碼頭引橋近岸段的淤泥質(zhì)土層中將會(huì)夾雜著厚度和深度不等的爆破擠淤堤塊石層，這將給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)難題。

2.3 荷載條件

碼頭結(jié)構(gòu)按1.3萬(wàn)噸駁船頂靠設(shè)計(jì)，頂靠和傳統(tǒng)的順岸靠泊方式不同，船舶受風(fēng)面積和碼頭的受力點(diǎn)不同，本工程頂靠的船舶系纜力比順靠大了大約25%。

該碼頭主要用于運(yùn)輸重大件，建成后碼頭的主要流動(dòng)機(jī)械為超重型全回轉(zhuǎn)液壓平板車(chē)，該車(chē)可靈活拆卸拼接，以適應(yīng)貨物的大小重量，該車(chē)輛2縱列最大軸荷載40t，寬度組合最大6縱列，最大面壓達(dá)100kN/m2。

3　方案設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)比選

3.1 碼頭平面布置

如圖1所示，碼頭東側(cè)緊臨二港池，與二港池規(guī)劃前沿線夾角為54°，最短距離僅有17m。西側(cè)距離液體散貨泊位40m，根據(jù)規(guī)范要求，危險(xiǎn)品碼頭與相鄰其它泊位最小距離為150m，二港池和液體散貨之間的直線距離也僅為一百多米，本工程要布置在這兩個(gè)泊位之間首先必須解決安全距離的問(wèn)題。

由于該碼頭主要用于運(yùn)輸重大件，據(jù)預(yù)測(cè)全年到港的重大件數(shù)量少，碼頭的使用時(shí)間短，因此可以采用錯(cuò)時(shí)操作方法，即大件碼頭和相鄰的液體散貨泊位不同時(shí)使用，因?yàn)閮蓚€(gè)碼頭為同一使用方，故兩個(gè)碼頭的錯(cuò)時(shí)使用操作可實(shí)現(xiàn)。

圖1 碼頭平面布置圖

碼頭的岸線處于碼頭角點(diǎn)處，無(wú)法按常規(guī)布置。1.3萬(wàn)的駁船的船長(zhǎng)就達(dá)143m，僅有的岸線資源根本無(wú)法滿(mǎn)足順岸布置要求，故只能采用丁靠。碼頭前沿線方位角為71°51′16″～251°51′16″，泊位岸線長(zhǎng)50m，東側(cè)設(shè)兩座系纜墩，使用時(shí)借用西側(cè)液體散貨的系纜墩。碼頭頂高程為5.60m（連云港零點(diǎn)為基面）。大件滾裝卸船時(shí)，駁船采用“丁”字型靠泊。

重件泊位通過(guò)1座引橋與后方連通，為滿(mǎn)足平板車(chē)通行時(shí)的放坡和轉(zhuǎn)彎要求，引橋采用分段放坡。為保證引橋與大堤平順銜接和裝卸貨物的便利，引橋平面呈不規(guī)則設(shè)計(jì)，最窄處寬為15m，最寬處為30m。

3.2 結(jié)構(gòu)比選

根據(jù)工程區(qū)域自然條件，碼頭結(jié)構(gòu)型式較常采用重力式結(jié)構(gòu)和高樁結(jié)構(gòu)兩種型式。

通過(guò)分析，采用高樁墩臺(tái)型式碼頭結(jié)構(gòu)最滿(mǎn)足安全可靠、施工方便、投資經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)原則（如圖2所示）。

圖2 碼頭斷面圖

4　設(shè)計(jì)難點(diǎn)

本工程位于二港池通用泊位和液體散貨之間，岸線資源緊張，僅有50m長(zhǎng)，無(wú)法滿(mǎn)足1.3萬(wàn)駁船平順靠泊的長(zhǎng)度，故只能選擇頂靠方式系靠泊。

4.1 豎向荷載大

本工程為重件出運(yùn)碼頭，采用超重型全回轉(zhuǎn)液壓平板車(chē)進(jìn)行重大件運(yùn)輸使用荷載大，最大面荷載達(dá)100 kN/m2，要求樁基承載力較高。提高樁基承載力的兩個(gè)有效途徑：（1）增加樁的數(shù)量；（2）選用合適的選型。

碼頭工程中常用預(yù)制樁型有預(yù)應(yīng)力混凝土方樁、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、鋼管樁等。經(jīng)綜合比較，本工程預(yù)制樁選用單樁承載力較高的大管樁，樁基為直徑φ1200mm預(yù)應(yīng)力混凝土大管樁。

由于引橋根部與圍堤銜接，故不得不考慮圍堤對(duì)引橋根部樁基的影響。通過(guò)研究圍堤圖紙發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域圍堤的斜坡護(hù)岸段有20m長(zhǎng)，護(hù)腳段也有15～20m長(zhǎng)，護(hù)底高程為0.0m，采用大于300KG的塊石。在距離圍堤40m范圍內(nèi)多為大塊石，而引橋總長(zhǎng)僅為132m，并且與圍堤呈52°夾角，故引橋有近一半的基樁受?chē)虙伿挠绊?。這一推斷也從該工程的鉆孔資料得到印證，地質(zhì)報(bào)告顯示該區(qū)域下方多為塊石，無(wú)法施工打入樁，因此引橋近岸段采用φ1500mm沖孔灌注樁，樁基布置詳見(jiàn)圖3。

圖3 本工程樁位布置圖（注：陰影部分為灌注樁，其余為大管樁）

4.2 波浪力大

本工程所處海域在防波堤未建成之前波浪大，計(jì)算出最大波浪力為3266kN，需要布置斜向叉樁抵抗水平力。在防波堤建成后條件將有很大改善，對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)更有利。整個(gè)碼頭結(jié)構(gòu)采用高樁墩臺(tái)式，墩臺(tái)體積大，總平面尺度為50×40m，分為25×40m的兩個(gè)墩臺(tái)澆注。由于墩臺(tái)平面尺度大，受浪面積大，故需要布置較多的斜樁來(lái)抵抗波浪力。但隨著斜樁數(shù)量的增加，帶來(lái)了碰樁以及打樁困難等一系列問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，斜樁多采用小角度扭角、較緩斜度，在施工中應(yīng)選擇外伸距較長(zhǎng)的打樁船，并合理安排打樁順序。

5　施工難點(diǎn)

引橋一側(cè)靠近大堤，水下塊石較多，局部區(qū)域需先清理塊石再施工沖孔樁。在引橋打入樁部分同樣存在碰樁以及打樁困難的問(wèn)題，并且本工程與兩側(cè)相鄰工程距離短，施工水域小，故打樁船需選擇合理位置進(jìn)行施工。

本工程的沖孔灌注樁數(shù)較多，沖孔灌注樁的施工周期長(zhǎng)。為縮短工期，沖孔樁與打入樁同時(shí)施工，從中間向兩邊推進(jìn)，合理安排施工順序。

結(jié)語(yǔ)：

連云港徐圩港區(qū)重件碼頭位于二港池通用泊位和液體散貨之間，面臨岸線資源緊張、重件荷載大、施工難度大進(jìn)度緊等問(wèn)題。但是合理的平面布置為其在有限的區(qū)域爭(zhēng)取了足夠的施工空間；選用的高樁墩臺(tái)結(jié)構(gòu)型式有效地避免了異型構(gòu)件施工問(wèn)題，降低了施工難度；現(xiàn)場(chǎng)采用打入樁和灌注樁同時(shí)施工，大大縮短了工期。本工程因地制宜的平面布置、合理的結(jié)構(gòu)選型、靈活變通的施工工藝可為類(lèi)似工程提供借鑒。

張齊焰，男，碩士研究生，工程師，現(xiàn)在中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司任職，主要從事港航、水利行業(yè)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和咨詢(xún)工作。

高瑩，女，本科，工程師，現(xiàn)在中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司任職，主要從事港航、水利行業(yè)的計(jì)算、分析和設(shè)計(jì)工作。