董德強陽磊（.福建省陸海建設(shè)管理有限公司，福州350007；.中交水運規(guī)劃設(shè)計院深圳有限公司，深圳58054）

雙層系纜墩在福州港羅源灣港區(qū)的應(yīng)用

董德強1陽磊2
（1.福建省陸海建設(shè)管理有限公司，福州350007；2.中交水運規(guī)劃設(shè)計院深圳有限公司，深圳518054）

福州港位于我國東南部，臺灣海峽西岸，具有發(fā)展海運的優(yōu)良條件，羅源灣港區(qū)作為福州港重要的組成部分，近年來港口建設(shè)得到了長足的發(fā)展。由于不同企業(yè)對碼頭使用功能要求的不同，羅源灣南北兩岸也出現(xiàn)了多種不同結(jié)構(gòu)型式的碼頭，其中某化工企業(yè)專用碼頭的雙層系纜墩結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，就為滿足多種船型在不同潮位下的順利靠泊，發(fā)揮了重要作用。

羅源灣港區(qū)雙層系纜墩系纜垂直角質(zhì)量控制

1 工程概況

福州港羅源灣港區(qū)某化工專用碼頭工程位于羅源灣南岸，建設(shè)2個5000噸級的固體化工泊位及2個5000噸級的液體化工泊位，泊位總長692m，固體、液體泊位之間由150m聯(lián)系橋連接。碼頭面頂標高為10.3m，港池底標高為-7.1m。其中兩個固體化工碼頭為高樁梁板式結(jié)構(gòu)，為滿足多種船型靠泊而采用雙層系纜墩布置，系纜墩底標高分別為10.55m和6.95m，是目前福州港羅源灣港區(qū)少有的采用雙層系纜的碼頭。

根據(jù)建設(shè)單位生產(chǎn)需求，固體化工碼頭設(shè)計靠泊船型為2000～5000噸級的固體化學品船，根據(jù)《海港總體設(shè)計規(guī)范》（JTS 165-2013），設(shè)計船型尺度見表1。

1.1 設(shè)計水位

港址處設(shè)計水位如下（當?shù)乩碚撟畹统泵婊鶞剩?/p>

極端高水位8.49m

極端低水位-0.52m

設(shè)計高水位6.89m

設(shè)計低水位0.51m

1.2 船舶靠泊、作業(yè)條件

1.2.1 船舶允許法向靠泊速度

2000噸級船舶：法向靠船速度≤0.2m/s；

3000噸級船舶：法向靠船速度≤0.2m/s；

5000噸級船舶：法向靠船速度≤0.17m/s。

1.2.2 作業(yè)期限制條件

（1）2000噸級船舶

當設(shè)計風速V＞13.8m/s（六級風）或波高H4%≥0.6m（順浪），H4%≥0.6m（橫浪）時碼頭停止作業(yè)。

當設(shè)計風速V＞22m/s（九級風）或波高H4%＞0.8m時，船舶必須離開碼頭移至錨地避風。

（2）3000噸級船舶

當設(shè)計風速V＞13.8m/s（六級風）或波高H4%≥0.6m（順浪），H4%≥0.6m（橫浪）時碼頭停止作業(yè)。

當設(shè)計風速V＞22m/s（九級風）或波高H4%＞1.0m時，船舶必須離開碼頭移至錨地避風。

（3）5000噸級船舶

當設(shè)計風速V＞13.8m/s（六級風）或波高H4%≥1.0m（順浪），H4%≥0.8m（橫浪）時碼頭停止作業(yè)。

當設(shè)計風速V＞22m/s（九級風）或波高H4%＞1.0m時，船舶必須離開碼頭移至地避風。

表1 設(shè)計船型尺度表

2 雙層系纜墩的系纜垂直角計算

根據(jù)《開敞式碼頭設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)程》（JTJ 295-2000）要求，當潮差變化大，無法滿足不同潮位下系纜垂直角要求時，應(yīng)在不同高度設(shè)置系纜平臺。為簡化計算，本文僅對不同船型在滿載、設(shè)計低水位等不利情況下的艏艉纜垂直角進行計算，判斷是否滿足規(guī)范要求的垂直角應(yīng)小于30°。

2.1 5000噸船舶艏艉纜垂直角計算

5000噸船舶在滿載、設(shè)計低水位情況下的艏艉纜垂直角計算步驟如下：

2.1.1 系纜墩底標高為10.55m時

已知5000噸級固體化學品船型深9.0m，型寬18.8m，滿載吃水7.0m，橡膠護舷厚度0.4m，設(shè)計低水位0.51m，艏艉纜相對船寬居中，系纜墩底標高為10.55m。

可得：艏艉纜距碼頭面護輪坎水平距離a=0.4+18.8/ 2=9.8m

艏艉纜距碼頭面護輪坎垂直高度b=10.55-[0.51+（9.0-7.0）]=8.04m

垂直角α=180-90-arctan（a/b）=180-90-arctan（9.8/ 8.04）=39.4°＞30°，不滿足規(guī)范要求。

2.1.2 系纜墩底標高為6.95m時

已知5000噸級固體化學品船型深9.0m，型寬18.8m，滿載吃水7.0m，橡膠護舷厚度0.4m，設(shè)計低水位0.51m，艏艉纜相對船寬居中，系纜墩底標高為6.95m。

可得：艏艉纜距碼頭面護輪坎水平距離a=0.4+18.8/ 2=9.8m

艏艉纜距碼頭面護輪坎垂直高度b=6.95-[0.51+（9.0-7.0）]=4.44m

垂直角α=180-90-arctan（a/b）=180-90-arctan（9.8/ 4.44）=24.4°＜30°，滿足規(guī)范要求。

2.2 2000噸級、3000噸級船舶艏艉纜垂直角計算

同理分別算出2000噸級、3000噸級船舶在滿載、設(shè)計低水位情況下的艏艉纜垂直角如表2：

2.3 計算結(jié)論

通過計算可知，2000噸、3000噸、5000噸船舶在滿載、設(shè)計低水位情況下，如使用底標高為10.55m的系纜墩時艏艉纜垂直角將大于30°，不符合規(guī)范要求，在無法降低碼頭面標高的情況下，必須在不同標高處設(shè)置系纜平臺，而本工程在6.95m標高處設(shè)置的系纜墩可滿足不同設(shè)計船型在滿載、設(shè)計低水位情況下安全靠泊。

表2 船舶艏艉纜垂直角

3 具體施工方法

由于底標高為10.55m的系纜墩設(shè)置在碼頭面層上，施工工藝較為成熟，在此不贅述，本文主要針對底標高為6.95m的系纜墩施工方法進行簡要介紹。立面示意圖見圖1。

圖1 泊位典型立面示意圖

3.1 施工工藝流程

本工程系船梁施工工藝流程如下：預(yù)制系船梁→現(xiàn)澆樁帽、牛腿→吊裝系船梁→系船梁外伸鋼筋與樁帽外伸鋼筋焊接→焊接處現(xiàn)澆混凝土節(jié)點。

3.1.1 預(yù)制系船梁

為減少水上鋼筋、模板施工工作量，系船梁采用預(yù)制工藝，尺寸為6200mm×2200mm×600mm（長×寬×高），采用C45高性能混凝土，主筋采用Φ25螺紋鋼并在構(gòu)件長度方向兩端外伸280mm。建議采用鋼模以提高構(gòu)件外觀質(zhì)量，并可通過鋼模上的精確開孔更加有效的提高外伸鋼筋位置的準確性。

3.1.2 現(xiàn)澆樁帽、牛腿

預(yù)制系船梁的擱置牛腿與樁帽共同現(xiàn)澆，牛腿尺寸2200mm×（200～500）mm×500mm（長×寬×高），牛腿擱置面正上方的樁帽側(cè)面上預(yù)埋Φ25螺紋鋼，外伸長度280mm。為確保系船梁安裝順利，以及樁帽側(cè)面外伸鋼筋與系船梁外伸鋼筋的順利焊接，樁帽側(cè)面外伸鋼筋在與系船梁外伸鋼筋相對應(yīng)的基礎(chǔ)上向岸側(cè)偏移25mm。

3.1.3 吊裝系船梁

本項目設(shè)計要求預(yù)制系船梁混凝土抗壓強度達到設(shè)計等級的80%以上方可起吊、運輸、安裝，混凝土抗壓強度是否達到要求可通過留置并檢測同條件養(yǎng)護試塊判定。

安裝過程中系船梁與樁帽的外伸鋼筋達到24根，互相干擾影響較大，技術(shù)人員應(yīng)在安裝前做好測量放線定位工作，過程中指導(dǎo)安裝人員耐心安裝，確保安裝位置偏差符合規(guī)范要求，尤其應(yīng)確保兩端擱置長度達到200mm。

3.1.4 系船梁外伸鋼筋與樁帽外伸鋼筋焊接

系船梁外伸鋼筋與樁帽外伸鋼筋均為24根Φ25鋼筋，分3層布置，每層8根，采用單面焊，焊接長度為10倍鋼筋直徑，即250mm。

3.1.5 焊接處現(xiàn)澆混凝土

系船梁安裝并焊接完成后，系船梁與樁帽間形成一個2200mm×300mm×600mm（長×寬×深）的槽，采用C45高性能混凝土現(xiàn)澆。因空間狹小清理困難，應(yīng)采用鼓風機或高壓水槍對焊渣等雜物進行清理干凈后，再對槽兩端側(cè)模進行封堵。

3.2 質(zhì)量控制重點和難點

3.2.1 系船梁、樁帽上的外伸鋼筋預(yù)埋位置的準確性

外伸鋼筋預(yù)埋位置的準確性直接關(guān)系到構(gòu)件能否順利安裝，也直接關(guān)系到外伸鋼筋能否順利焊接，因此應(yīng)采取鋼模板開孔定位外伸鋼筋、對現(xiàn)澆樁帽上的外伸鋼筋位置嚴格復(fù)測等措施，確保外伸鋼筋位置的準確性。

3.2.2 外伸鋼筋的焊接質(zhì)量

外伸鋼筋的焊接質(zhì)量直接影響到系船梁的受力情況，因此焊接質(zhì)量應(yīng)予以重點控制，但由于焊接作業(yè)空間小、鋼筋數(shù)量多、對應(yīng)的鋼筋難免存在位置偏差等原因，焊接質(zhì)量控制難度較大，故應(yīng)以控制鋼筋預(yù)埋位置、構(gòu)件安裝位置的準確性為基礎(chǔ)，加強焊接過程中的質(zhì)量控制，確保每條焊縫都飽滿，焊接長度達到250mm以上。

4 結(jié)語

福州港羅源灣港區(qū)屬于天然良港，目前港區(qū)南北兩岸已建成的碼頭多為高樁碼頭和重力式碼頭，使用用途上有散雜貨碼頭、集裝箱碼頭、電廠配套重件碼頭及煤碼頭等，但有個共同點就是都是單層系纜，該化工專用碼頭為羅源灣港區(qū)內(nèi)少有的采用雙層系纜結(jié)構(gòu)的碼頭。通過系纜垂直角的驗算和系船梁的施工質(zhì)量控制，在理論和實際上均為該碼頭多種船型的安全系泊提供了可靠的保證，同時也為其他類似碼頭的設(shè)計和施工提供了有益參考。

[1]JTS 165-2013，海港總體設(shè)計規(guī)范[S].

[2]JTJ 295-2000，開敞式碼頭設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)程[S].