郭金強(qiáng)

摘 要：碼頭集裝箱堆場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，對(duì)提高集裝箱堆場(chǎng)堆存能力及安全性、節(jié)省工程投資具有重要意義。本文根據(jù)對(duì)廣州黃埔老港碼頭以往集裝箱堆場(chǎng)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例的比較與分析，結(jié)合黃埔老港碼頭四到五泊位前沿堆場(chǎng)的地質(zhì)特點(diǎn)和使用情況，就將其改造為集裝箱堆場(chǎng)的工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探討，并提出了合理性和經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：集裝箱 堆場(chǎng) 方案 優(yōu)化

1.問題的提出

廣州黃埔老港碼頭為適應(yīng)城市發(fā)展變化和港口功能轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要，根據(jù)廣州市關(guān)于黃埔老港碼頭作為保障城市日常生活生產(chǎn)和貿(mào)易所需清潔貨源功能的定位，將依托國(guó)家一類開放口岸和自身地理位置的優(yōu)勢(shì)，主要發(fā)展集裝箱業(yè)務(wù)。由于現(xiàn)有集裝箱系統(tǒng)通過能力不足，且主要原因在于集裝箱堆存能力不足，為了提高堆存能力，碼頭公司規(guī)劃將碼頭四到五泊位前沿的場(chǎng)地改造為軌道式或輪胎式龍門吊集裝箱堆場(chǎng)。

2.堆場(chǎng)現(xiàn)狀分析

集裝箱堆場(chǎng)分為重箱堆場(chǎng)和空箱堆場(chǎng)，本文主要研究重箱堆場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案。黃埔老港碼頭集裝箱堆場(chǎng)目前主要配置“堆4過5”、“堆5過6”的軌道式和輪胎式龍門吊，根據(jù)《港口工程荷載規(guī)范》（JTS 144-1-2010），集裝箱重箱荷載取值見表1。

碼頭四到五泊位前沿的場(chǎng)地現(xiàn)為鋼材雜貨堆場(chǎng)和倉庫地塊，占地面積約1.05萬平方米（長(zhǎng)約300米、寬約35米），場(chǎng)地所在港區(qū)的地質(zhì)分布及特性大致為：人工填土層（厚3.1-6.7米，平均層厚4.87米）；淤泥層（厚3.4-6.8米，平均層厚5.55米）；中（細(xì)）砂層（厚0.6-3.3米，平均層厚2.08米）；粉質(zhì)粘土層（厚5.3米）；強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖層（厚3.1-5.7米，平均層厚4.48米）。

原場(chǎng)地作為鋼材雜貨堆場(chǎng)和倉庫地基用途，經(jīng)過長(zhǎng)期堆貨使用（實(shí)際使用年限超過70年）已完成自重固結(jié)，地質(zhì)條件完全滿足集裝箱“4過5”、“堆5過6”工藝的承載能力要求。因此，堆場(chǎng)改造關(guān)鍵在于如何合理選擇堆場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

3.現(xiàn)行堆場(chǎng)設(shè)計(jì)方案比較

集裝箱重箱堆場(chǎng)作用荷載為箱角集中荷載，其次為機(jī)械水平運(yùn)輸荷載。集裝箱堆場(chǎng)鋪面結(jié)構(gòu)型式關(guān)系到集裝箱堆場(chǎng)的工作效率、投資成本、維護(hù)費(fèi)用及使用的安全性，黃埔老港碼頭現(xiàn)行集裝箱堆場(chǎng)結(jié)構(gòu)型式采用了鋼筋混凝土大板、箱角梁+混凝土預(yù)制塊、混凝土預(yù)制塊鋪面等型式?，F(xiàn)將具體情況說明和比較如下。

3.1集裝箱堆場(chǎng)設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)構(gòu)造（見表2）

3.2各種設(shè)計(jì)方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

一是鋼筋混凝土大板鋪面。該種結(jié)構(gòu)型式的面層屬于剛性結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度較高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)。但是在較大荷載的長(zhǎng)期作用下，由于地基的不均勻沉降容易引起混凝土大板開裂，尤其是在集裝箱集中荷載作用下，更容易造成結(jié)構(gòu)局部受到破壞。而且，鋼筋混凝土大板建設(shè)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較高，后期維修實(shí)施較為困難。

二是箱角梁+混凝土預(yù)制塊鋪面。該種結(jié)構(gòu)型式廣泛應(yīng)用于新建集裝箱堆場(chǎng)，既節(jié)省投資，又便于車輛交通管理（堆場(chǎng)與道路結(jié)構(gòu)不同，界限分明）。箱腳梁之間區(qū)域根據(jù)受力情況選用了較為簡(jiǎn)易的鋪面結(jié)構(gòu)，費(fèi)用較低。

三是混凝土預(yù)制塊鋪面。該種結(jié)構(gòu)型式能適應(yīng)較大的地基沉降，維修方便，預(yù)制塊體還能重復(fù)使用，維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較省。但混凝土預(yù)制塊鋪面結(jié)構(gòu)的平整度相對(duì)較差，沉降后地面容易產(chǎn)生凹凸不平現(xiàn)象，排水處理困難，對(duì)機(jī)械輪胎磨損較大，投資費(fèi)用相對(duì)鋼筋混凝土大板結(jié)構(gòu)和箱角梁+混凝土預(yù)制塊鋪面結(jié)構(gòu)低，較適用于空箱堆場(chǎng)。

4.設(shè)計(jì)方案選擇與優(yōu)化

選擇集裝箱堆場(chǎng)結(jié)構(gòu)型式應(yīng)首先滿足機(jī)械設(shè)備及生產(chǎn)工藝操作要求，并綜合考慮工程造價(jià)、外觀、維修費(fèi)用和使用年限等因素。根據(jù)對(duì)上述三種不同結(jié)構(gòu)型式集裝箱堆場(chǎng)的比較和分析，結(jié)合黃埔老港碼頭四到五泊位前沿場(chǎng)地地質(zhì)的實(shí)際情況和對(duì)機(jī)械的使用要求，建議堆場(chǎng)鋪面結(jié)構(gòu)選用工程投資較低的箱角梁結(jié)構(gòu)型式，并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了調(diào)整及優(yōu)化。

（1）考慮到集裝箱堆場(chǎng)作用荷載為箱角集中荷載，箱腳之間區(qū)域在使用過程不受力，故可以將箱角梁+混凝土預(yù)制塊鋪面方案里的箱腳梁之間區(qū)混凝土預(yù)制塊鋪面優(yōu)化為中粗砂鋪面，省去預(yù)制塊鋪面。

（2）考慮箱角梁為相對(duì)獨(dú)立結(jié)構(gòu)，結(jié)合現(xiàn)行集裝箱堆場(chǎng)使用過程中出現(xiàn)了不同程度的下沉現(xiàn)象，設(shè)計(jì)箱腳梁面高出箱腳間15-20厘米（原設(shè)計(jì)方案為5-10厘米），相比原設(shè)計(jì)方案高出10厘米，有利于場(chǎng)地排水和防止江水滿貫時(shí)造成集裝箱浸水，保證箱內(nèi)貨物安全。

（3）箱角梁采用彈性地基梁結(jié)構(gòu)，再結(jié)合黃埔老港碼頭四到五泊位前沿現(xiàn)有場(chǎng)地已使用超70年，地基經(jīng)長(zhǎng)期堆載已完成自重固結(jié)，故可減少地基開挖深度，減小箱腳梁級(jí)配碎石厚度，由原設(shè)計(jì)80厘米縮減至30厘米。

因此，經(jīng)優(yōu)化后的鋪面結(jié)構(gòu)型式見表3。

5.結(jié)語

在滿足集裝箱生產(chǎn)工藝要求的前提下，將黃埔老港碼頭四到五泊位前沿場(chǎng)地改造為重箱堆場(chǎng)，結(jié)構(gòu)形式采用箱角梁+箱間中砂層鋪面，可以有效避免由于箱腳梁下沉引起的箱腳之間區(qū)域混凝土預(yù)制塊拱起頂壞集裝箱的現(xiàn)象（碼頭原港區(qū)客運(yùn)站地塊改造為重箱堆場(chǎng)后曾出現(xiàn)此現(xiàn)象），同時(shí)可以節(jié)約工程投資，合理性和經(jīng)濟(jì)性較好，使用年限較長(zhǎng)。而箱角梁為相對(duì)獨(dú)立結(jié)構(gòu)，高出箱間區(qū)15～20cm有利于場(chǎng)地排水并保證貨物堆存安全，又預(yù)留了箱腳梁在集中荷載作用下沉的余量。

6.建議

根據(jù)對(duì)黃埔老港碼頭以往集裝箱堆場(chǎng)使用情況的觀測(cè)，由于受到應(yīng)力集中的影響，箱腳部位面層都普遍出現(xiàn)了不同程度的下沉現(xiàn)象，碼頭公司為此采取了在箱腳梁下沉位置加墊鋼板進(jìn)行調(diào)平的處理措施（每塊鋼板規(guī)格為長(zhǎng)寬厚為40*40*2厘米），并根據(jù)下沉量情況加墊1塊或多塊鋼板。經(jīng)過多年的使用和實(shí)踐證明，該處理方法合理適用可行，可大幅減少堆場(chǎng)維修費(fèi)用和維修所需時(shí)間，有效提高堆場(chǎng)利用率，且鋼板可以無限次重復(fù)使用。

參考文獻(xiàn)：

JTS 144-1-2010.港口工程荷載規(guī)范.