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        閩江流域沙溪內(nèi)河碼頭方案設(shè)計(jì)與合理性分析

        2021-12-21 09:27:50■沈
        福建交通科技 2021年8期
        關(guān)鍵詞:直立式陸域內(nèi)河

        ■沈 靈

        (福建省港航勘察設(shè)計(jì)院有限公司,福州 350002)

        沙溪河兩岸沿岸城市在“兩山一水”的自然環(huán)境制約下,建設(shè)用地結(jié)構(gòu)極為松散,城市沿江呈窄長型, 城區(qū)現(xiàn)有的碼頭因受城市陸域形成的限制,本身發(fā)展用地較為緊張。 且由于鐵路、公路的快速發(fā)展及內(nèi)河閘壩礙航、沙溪口斷航等諸多因素的影響,沙溪航運(yùn)發(fā)展緩慢,港口發(fā)展滯后,建設(shè)停滯不前, 岸線資源利用一直沒有得到合理規(guī)劃和保護(hù),原規(guī)劃岸線及用地也因城市規(guī)劃、工業(yè)、住宅占用,沿岸兩側(cè)部分港口已廢棄,航運(yùn)逐年衰退。

        對于山多地少的內(nèi)河地區(qū),如何充分利用僅有的用地,平面的布置是關(guān)鍵。 據(jù)資料數(shù)據(jù)顯示及結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際考察情況,沙溪兩岸存在現(xiàn)有場地與常水位高差近10 m 的情況,現(xiàn)針對這種特殊情況,需提出一種能充分利用現(xiàn)有場地又節(jié)省投資的平面布置。

        1 常用碼頭結(jié)構(gòu)型式分析

        內(nèi)河庫區(qū)常用的碼頭結(jié)構(gòu)型式包括: 架空直立式、分級直立式、框架墩式、斜坡式、橋吊結(jié)構(gòu)型式等。

        1.1 架空直立式碼頭

        架空直立式碼頭是長江中上游三線庫區(qū)上常用的結(jié)構(gòu)型式,如重慶寸灘港三期,適應(yīng)于三峽庫區(qū)變動(dòng)回水區(qū)的大樁徑、大跨度架空直立式碼頭結(jié)構(gòu)型式[1]。 這種結(jié)構(gòu)型式,靠岸船舶直接??吭谥绷侗诨蛑绷⒌目看蚣埽ǘ眨┥?。 碼頭平臺上設(shè)置裝卸機(jī)械,節(jié)省運(yùn)輸環(huán)節(jié),裝卸效率高,滿足分層系纜需求,一般適用于大水位差情況。通過能力遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)的斜坡式碼頭, 但后方水平運(yùn)輸能力與碼頭前沿裝卸能力的匹配要求較高,總體造價(jià)也相對較高[2]。

        1.2 分級直立式碼頭

        分級直立式碼頭主要采用分級下河道或分級直立式碼頭平臺型式。 常??梢员WC碼頭在枯水~洪水期碼頭的系泊。 分級可根據(jù)水文及地質(zhì)條件、裝卸工藝確定采用分兩級或多級的情況。 西江干流庫區(qū)根據(jù)其水文特點(diǎn)和地形特征,常用分級直立式結(jié)構(gòu)型式,該結(jié)構(gòu)型式簡單,裝卸效率較高[3]。 沙溪河所在各個(gè)庫區(qū)水位差均不超過5 m, 采用分級直立式,需占用后方大量陸域用地資源。

        1.3 框架墩式碼頭

        框架墩式碼頭由工作墩和系靠船墩組成,一般工作墩上設(shè)置裝卸設(shè)備,可以滿足不同水位時(shí)船舶的靠泊,能適應(yīng)大水位差作業(yè)。 框架墩式碼頭結(jié)構(gòu)簡潔,總體造價(jià)低。 但裝卸作業(yè)時(shí)一般需要移船,且其系船方式較為不便,大大降低了裝卸的效率[4],適用于庫區(qū)支流中小件雜碼頭。

        1.4 斜坡式碼頭

        斜坡式碼頭一般利用躉船為系靠船設(shè)施,通過斜坡道與碼頭平臺連接,躉船會(huì)隨著水位的漲落沿斜坡道移動(dòng)。 斜坡碼頭具有結(jié)構(gòu)簡單、施工工期短,造價(jià)低等特點(diǎn),是內(nèi)河大水位差碼頭最常用的結(jié)構(gòu)型式;但斜坡碼頭存在通過能力小、裝卸成本高、裝卸效率低等局限性。

        1.5 橋吊結(jié)構(gòu)型式碼頭

        橋吊結(jié)構(gòu)型式碼頭一般由樁基和鋼箱梁或預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁構(gòu)成,貨物通過橋吊結(jié)構(gòu),采用橋式起重機(jī)完成裝卸。 橋吊碼頭結(jié)構(gòu)數(shù)量少,對通航、行洪等影響較小且造價(jià)較低, 但其施工難度較高,裝卸作業(yè)有時(shí)需要移船[5]。

        針對沙溪河沿岸用地資源緊缺的特點(diǎn),傳統(tǒng)的內(nèi)河碼頭結(jié)構(gòu)型式,并不太適合。 在充分了解港區(qū)水文、氣象、地質(zhì)等資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合港區(qū)的總體規(guī)劃以及裝卸工藝等,提出一個(gè)更適用于沙溪內(nèi)河的合理的小型碼頭結(jié)構(gòu)方案。

        2 工程案例

        工程案例為閩江干貨-II(500 噸級)通用泊位3個(gè)(結(jié)構(gòu)按1000 噸級預(yù)留)。 擬建位置位于沙溪口水電站庫區(qū)內(nèi)。

        2.1 水文資料

        工程所在位置10 年一遇的洪水位為88.74 m;20 年一遇的洪水為88.83 m;50 年一遇的洪水位88.97 m;100 年一遇洪水位89.39 m。本工程設(shè)計(jì)高水位主要由庫區(qū)正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位確定,經(jīng)庫區(qū)正常蓄水位、 設(shè)計(jì)洪水位和實(shí)際運(yùn)行水位確定,設(shè)計(jì)高水位取88.6 m,與航道在該位置設(shè)計(jì)最高通航水位取值一致。

        根據(jù) 《河港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTS166-2020),樞紐上下游河段碼頭設(shè)計(jì)低水位宜取碼頭所在河段當(dāng)?shù)睾降赖脑O(shè)計(jì)最低通航水位。 擬建工程位于沙溪口電站上游11 km 處,屬于沙溪口庫區(qū)。 本工程設(shè)計(jì)低水位取85.0 m,與所在航道設(shè)計(jì)最低通航水位取值一致。

        2.2 地質(zhì)條件

        擬建場地原始地貌為河流Ⅰ級階地地貌。 東側(cè)緊鄰沙溪河, 擬建場地為斜坡平整用作建設(shè)用地,現(xiàn)場地面標(biāo)高為86.46~97.72 m,差約11.26 m(以孔口高程計(jì)), 場地原地面標(biāo)高為80.22~98.35 m,場地周邊及地下無暗溝。

        場地內(nèi)分布的地層上部為人工素填土、細(xì)砂①、細(xì)砂②、卵石、粉質(zhì)黏土,粉砂巖殘積黏性土,基底為白堊系沙縣組粉砂巖、砂巖、砂礫巖及風(fēng)化層。

        2.3 河道泥沙狀況

        電站庫容小、調(diào)節(jié)能力較差,均為日調(diào)節(jié)型,洪季基本為徑流式電站,僅枯季起調(diào)節(jié)作用。 汛期來水不能在庫區(qū)停留,泥沙基本上為過境泥沙,而上游來沙最多的懸移質(zhì)基本不參與造床,因此泥沙淤積的問題并不嚴(yán)重。

        2.4 難點(diǎn)評價(jià)

        由于沙溪庫區(qū)蓄水位與現(xiàn)有場地高程高差較大,沙溪無水上大型船只,基床強(qiáng)夯和塊體安放考慮由陸上作業(yè),對陸上施工設(shè)備要求比較高,所以對擬建場地的碼頭平面布置及選型是本工程的難點(diǎn)。

        3 設(shè)計(jì)方案

        3.1 總平面布置

        碼頭采用滿堂式連片布置(圖1)。 碼頭前沿線順岸布置,泊位長202 m,作業(yè)平臺寬22.5 m,碼頭面高程為89.5 m,后方陸域高程與現(xiàn)有場地高程取值一致取94.5 m。 碼頭平臺與陸域高差5 m,分為兩級,前沿通過固定吊完成不同高程之間的貨物裝卸。 水平運(yùn)輸車輛無需到達(dá)碼頭作業(yè)前沿平臺。 兩級高程之間設(shè)置一條寬4.5 m,坡度為6%的設(shè)備檢修通道。 陸域布置綜合堆場、管理房、停車場等。

        圖1 碼頭結(jié)構(gòu)總平面布置圖

        3.2 水工建筑物

        碼頭結(jié)構(gòu)采用重力式方塊結(jié)構(gòu),對自然岸線進(jìn)行開挖削坡,基床為拋石基床,其上安放3 層預(yù)制實(shí)心方塊,實(shí)心方塊重量控制在44 t 以內(nèi),固定吊基礎(chǔ)位置處增設(shè)一排實(shí)心方塊。 實(shí)心方塊上現(xiàn)澆C30 砼胸墻,墻后回填塊石。 胸墻上設(shè)壓頂,碼頭面層結(jié)構(gòu)由下至上為碎石墊層、5%水泥穩(wěn)定層、 現(xiàn)澆砼面層。 碼頭設(shè)置6 個(gè)踏步、護(hù)輪檻、系船柱、橡膠護(hù)舷等,結(jié)構(gòu)斷面圖見圖2。

        圖2 碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖

        3.3 裝卸工藝

        內(nèi)河通用泊位碼頭前沿作業(yè)常用設(shè)備主要有輪胎式起重機(jī)(輪胎吊)、門座式起重機(jī)(門機(jī))和固定式起重機(jī)(固定吊)。

        輪胎吊為流動(dòng)式起重機(jī)械, 其設(shè)備投資少,作業(yè)靈活,同時(shí)具備轉(zhuǎn)場作業(yè)優(yōu)勢,多用于堆場件雜貨吊裝,也可用于小型泊位的散雜貨裝卸。 門機(jī)作業(yè)效率高,可利用軌道縱向移動(dòng),作業(yè)范圍廣,貨種適應(yīng)性強(qiáng),通過更換不同的吊具,適用于作業(yè)散雜貨和集裝箱裝卸,但是設(shè)備投資大,需鋪設(shè)軌道,增加了水工投資。 固定吊是將門機(jī)的門架和大車行走機(jī)構(gòu)去掉后直接安裝在碼頭平臺上,因此固定吊除了不能像門機(jī)一樣移動(dòng),也具有貨種適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn),在小型內(nèi)河碼頭中應(yīng)用廣泛。

        本案例工程在工藝上1# 泊位選擇采用16 t-25 m 固定吊,2#、3# 泊位各配置1 臺45 t-25 m 固定吊(配備集裝箱自動(dòng)吊具,吊具下起重量35 t),詳見圖2。

        4 碼頭防洪論證

        碼頭防洪論證結(jié)論:(1)根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目所在河段的河道特點(diǎn)、工程布置情況,工程實(shí)施后,河道在汛期河流造床時(shí),水流條件與天然情況相比,變化很小,河床可能發(fā)生局部、暫時(shí)、微弱的變形,但河道本身在較短的時(shí)間內(nèi)能夠自動(dòng)調(diào)整到?jīng)_淤平衡狀態(tài);河道主流線大體走勢保持不變,河勢基本維持穩(wěn)定。 (2)工程建成后,河道兩岸水位將不會(huì)出現(xiàn)壅高,對河道行洪影響很小,不會(huì)降低河道的行洪能力與防洪標(biāo)準(zhǔn)。 (3)項(xiàng)目的建設(shè)對碼頭附近局部河床有所調(diào)整,對現(xiàn)有河勢影響較小,但整體而言不會(huì)改變現(xiàn)有的穩(wěn)定河勢。

        5 項(xiàng)目合理性分析

        5.1 總平面布置合理性分析

        沙溪河道狹窄,推薦采用連片式布置,碼頭前沿基本沿現(xiàn)有天然岸坡,不占用河道,若采用離岸式布置, 考慮到常水位和現(xiàn)有陸域存在的較大高差,需棧橋和碼頭平臺銜接,碼頭將占用部分河道。工藝選擇上,采用固定吊直取貨物方式,水平運(yùn)輸車輛無需到達(dá)碼頭作業(yè)前沿平臺, 節(jié)省了裝卸時(shí)間,提高了裝卸運(yùn)輸?shù)男省?既解決碼頭面與陸域之間高差問題,節(jié)省了水平運(yùn)輸?shù)哪芎?,提高了安全性,?shí)現(xiàn)了碼頭平臺高效率作業(yè),又充分利用后方現(xiàn)有場地全部作為陸域配套使用。

        5.2 水工結(jié)構(gòu)對比分析

        對常用的重力式結(jié)構(gòu)與高樁結(jié)構(gòu)就該項(xiàng)目做優(yōu)缺點(diǎn)分析對比,詳見表1。

        表1 兩種常規(guī)水工結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)對比

        6 結(jié)論

        本研究在分析內(nèi)河常用碼頭結(jié)構(gòu)型式的基礎(chǔ)上,考慮沙溪河庫區(qū)獨(dú)特的建港條件,綜合碼頭造價(jià)、功能性、適應(yīng)性等要求,提出了一種較為合理的結(jié)構(gòu)型式,為閩江各庫區(qū)同等情況的碼頭建設(shè)提供參考。

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