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        重力墩式碼頭布置分析與研究

        2021-12-20 07:32:42周愛燕中交廣州水運工程設(shè)計研究院有限公司
        珠江水運 2021年22期
        關(guān)鍵詞:護舷船舶

        ◎ 周愛燕 中交廣州水運工程設(shè)計研究院有限公司

        1.工程特點

        1.1 工程概況

        茂名港博賀新港區(qū)昌利石化倉儲基地碼頭工程位于茂名港博賀新港區(qū)東區(qū),東防波堤內(nèi)側(cè)液體散貨作業(yè)區(qū),編號為E9泊位。工程擬建一個5萬噸級石化碼頭泊位,泊位總長度為279m。碼頭計劃吞吐量為295萬噸/年,泊位設(shè)計通過能力為394萬噸/年。博賀新港區(qū)目前已建成東、西防波堤并形成環(huán)抱式港池。

        1.2 工程特點

        ①設(shè)計船型跨度大。根據(jù)《海港總體設(shè)計規(guī)范》(TJS 165-2013),工程設(shè)計代表船型分為油船和化學(xué)品船,其中涉及結(jié)構(gòu)設(shè)計的船型為油船,最大為5萬噸級,最小為2000噸級,而液體化工品船則以2000~5000噸級為主,總而言之,設(shè)計船型噸位跨度較大,碼頭的布置需要考慮兼顧靠泊問題。

        ②裝卸貨種繁多。碼頭擬裝卸的貨種包括油品和化工品9大類,共48種。分別為油類、醇類、苯類、烷類、烯類、烴類、醚類、酮類、酸類,其中油類品種最多,量也最大,吞吐量達到245萬噸/年,占比達到83%。

        ③離岸較遠。本工程位于東防波堤內(nèi)側(cè),碼頭前沿線距離東防波堤軸線203m,距離后方公共管廊棧橋約60m,不與陸域相接。

        ④工程區(qū)域巖面埋藏淺,根據(jù)勘探資料顯示,碼頭范圍內(nèi)強風(fēng)化和中風(fēng)化花崗片麻巖巖面均較淺,承載力較高,可以選作重力式碼頭持力層。

        2.總平面布置方案

        2.1 水域主尺度

        ①泊位總長度。根據(jù)《海港總體設(shè)計規(guī)范》(JTS 165-2013)計算,碼頭泊位長度按停泊1艘5萬噸級油船取值為279m,可同時???艘5千噸級油船和1艘2千噸級化學(xué)品船。

        ②靠船段長度。墩式碼頭靠船墩中心間距為設(shè)計船型船長30%~45%,本碼頭考慮到兼靠小型船舶,顧采用工作平臺兼靠船功能的布置形式,同時靠泊1艘5千噸級油船和一艘2千噸級化學(xué)品船時靠船段長度最大,經(jīng)反算兩側(cè)可外伸0.275~0.35L(約24~43m),碼頭計算總長度減去兩邊外伸,平臺最小長度為193m,工作平臺長取193m,滿足靠船段長度要求。

        ③碼頭采用重力式結(jié)構(gòu)時,碼頭前沿頂高程按上水標準計算,受力標準復(fù)核,按受力標準控制的頂高程計算結(jié)果如表1。

        表1 碼頭前沿頂高程計算表

        結(jié)合碼頭結(jié)構(gòu)形式,經(jīng)綜合考慮,碼頭工作平臺前沿頂高程取7.5m,系纜墩高程取6.0m。

        2.2 平面布置

        ①碼頭布置。E9 泊位碼頭前沿線布置于天然水深約-11.0 m的位置,距離后方博賀新港區(qū)公用管廊棧橋60 m,碼頭軸線方位為15°41′30″~195°41′30″。設(shè)計按5萬噸級泊位考慮,最小可兼顧同時靠泊1艘5千噸級油船和1艘2千噸級化學(xué)品船,碼頭泊位計算長度為279m,采用重力式墩式布置,中間布置1個大的工作平臺,兩邊各布置1個系纜墩,工作平臺與系纜墩之間通過人行鋼橋連接。

        由于平臺需兼顧大小不同船舶,經(jīng)過計算靠泊長度所需的平臺長度為193m,結(jié)合工藝設(shè)備需要,寬度定為20m,最終確定工作平臺平面尺度為193mx20m,系纜墩尺度為13m×13m。工作平臺前沿頂高程為7.5m。系纜墩頂高程6.0m。碼頭后方為水域公共管廊,布置一座長40m、寬12m的棧橋與公用管廊連接。

        為了滿足不同船型的靠泊作業(yè)要求,工作平臺面布置3個裝卸點,1#裝卸點和3#裝卸點布置在平臺兩邊,滿足小船裝卸作業(yè);2#裝卸點布置在中間,滿足大型船舶裝卸作業(yè)。1#裝卸點配置3臺手動裝卸臂、2#裝卸點配置1臺軟管吊及2條軟管和2臺電液控裝卸臂、3#裝卸點配置1臺軟管吊和4條軟管。船舶裝卸船時通過裝卸臂或者軟管,再從裝卸伐區(qū)通過碼頭后沿的管廊,接著通往公共管廊,最后送往本碼頭后方的庫區(qū)。

        ②水域布置。本工程相鄰E8和E10(5萬噸級)均為液體化學(xué)品泊位,船舶最小間距50m,滿足規(guī)范對相鄰危險品碼頭的凈間距要求。

        本工程回旋水域布置于碼頭正前方,回旋水域設(shè)計底標高為-13.3m,回旋圓直徑取5萬噸級船長2倍,為458m。停泊水域?qū)挾?5m,設(shè)計底標高-14.1m。

        3.結(jié)構(gòu)布置

        (1)碼頭離岸式布置,結(jié)合地質(zhì)資料顯示巖面較淺,綜合考慮,碼頭采用重力墩式,結(jié)構(gòu)方案采用沉箱,工作平臺由10 個大沉箱組成,單個沉箱尺寸(長×寬×高)為15.0×18m×16.9 m,重約2470t,2個系纜墩為2個相對較小的沉箱,單個沉箱尺寸(長×寬×高)為12×12×19.4m,沉箱單件重約1845t,拋石基床厚度約為2.0m,邊坡按1:2,持力層為強風(fēng)化花崗片麻巖層。胸墻高5.5m,前沿胸墻寬3.0m,后沿寬1.8m,上部分別布置級配碎石墊層,水泥穩(wěn)定碎石和C35混凝土大板面層。工作平臺為了滿足過水率要求,上部結(jié)構(gòu)有兩跨布置跨版,跨度為10.5m,厚度0.8m,為了防止船舶撞擊,面板前沿設(shè)置凹進0.5m。工作平臺與系纜墩之間架設(shè)兩座鋼引橋,引橋長30m,寬2.5m。胸墻上需要考慮裝卸臂、登船梯、軟管吊和消防炮等大型設(shè)備的基礎(chǔ)預(yù)埋,碼頭上布置一條連通的排水溝和三個集水池,碼頭上的雨污水經(jīng)過集水池的收集和預(yù)處理,達標后方可進入污水管,排至后方進行統(tǒng)一處理。

        工作平臺與港區(qū)公共管廊之間通過一座接岸引橋連接,引橋長度為40m,寬12m,頂高程9.0~7.5m。為了避免引橋基礎(chǔ)與管廊基礎(chǔ)之間的碰撞,引橋采用灌注樁基礎(chǔ),樁徑為Φ1200mm,樁長約30m,共5跨,采用梁板結(jié)構(gòu),橫梁為倒T型,下橫梁寬2.4m,高1.3m,上橫梁寬1.2m,高1.5m,管廊支墩處縱梁寬1.0m,高1.5m,混凝土C40。

        (2)不同噸位的船舶靠岸時由風(fēng)和水流產(chǎn)生的系纜力,計算結(jié)果見表2。此外,不同船舶干弦高度差別較大,靠泊碼頭時所需的系纜高程也有較大不同,為了方便不同噸級船舶系纜,設(shè)置兩層系纜結(jié)構(gòu)。450kN系船柱匹配千噸級及以下船舶系纜,布置在高程4.0m處;750KN快速脫纜鉤(一柱雙鉤)布置在高程7.5m處,共布置6個,其中系纜墩各布置一個,工作平臺共布置4個,二者之間通過人行步梯連接。

        表2 系纜力計算結(jié)果

        (3)護舷的水平間距,應(yīng)保證護舷達到設(shè)計壓縮變形量,船舶靠離不會撞到相鄰護舷間的碼頭結(jié)構(gòu),最大護舷水平間距,千噸級船舶的船首曲率半徑比萬噸級船舶要小的多,經(jīng)計算小船所需的護舷間距約為25m,5萬噸級油船所需的護舷間距為30m,設(shè)計時將護舷間距縮短至25m,碼頭通過合理安排護舷布置,起到防止船舶撞擊主體結(jié)構(gòu)的作用。

        (4)船舶產(chǎn)生的撞擊力有兩種,一種是船舶靠岸時在水流作用產(chǎn)生的撞擊力,另一種是系泊船舶在波浪作用下產(chǎn)生的撞擊力。海港碼頭需分別對兩種狀況進行計算,然后按最大值進行橡膠護舷的選取。兩種計算結(jié)果分別見表3和表4。

        表3 船舶靠岸撞擊能量計算結(jié)果

        表4 船舶系泊時橫浪作用下產(chǎn)生的撞擊能量計算結(jié)果

        根據(jù)上述計算結(jié)果,船舶停泊時橫浪產(chǎn)生的撞擊能量較大,選用SC1450H標準反力型橡膠護舷(兩鼓一板),護舷設(shè)計吸能量1192kJ,對應(yīng)設(shè)計最大反力1872kN,滿足要求。護舷安裝底高程為1.5m,頂高程為5.7m。

        4.結(jié)語

        對于靠泊不同船型的大型油品和化學(xué)品的碼頭,通過合理布置碼頭,采用一個大的工作平臺和兩個系纜墩,結(jié)合重力墩式結(jié)構(gòu)形式,可以滿足裝卸作業(yè)要求的同時,還可以提高碼頭的經(jīng)濟性和實用性。

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