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[引桥式码头设计要点探析] 码头引桥

来源:编程开发基础 发布时间:2019-06-22 04:15:36 点击:

  摘 要:通过某码头工程的设计探析,总结了引桥式码头的设计要点,为同类型码头设计提供参考。   关键词:引桥式码头 设计 要点探析   港口的基本功能是作为水陆联运的枢纽,而港口水工建筑物是港口的重要组成部分,一般包括码头、防波堤、护岸、船台、滑道、船坞等。码头是供船舶停靠、装卸货物和上下旅客的水工建筑物;护岸的作用是使港口或水运的岸边在波浪、冰、流的作用下不受破坏,从而保护岸上的建筑物、设备和农田。
  码头可以按不同的方法分类,按照平面位置不同,可分为顺岸式、突堤式、墩式等,其中顺岸式码头应用较为普遍。根据码头与岸的连接方式,顺岸式码头可分为满堂式和引桥式。引桥式码头系用引桥将透空的顺岸码头与岸连接起来。
  由于引桥式码头前沿线通常离岸距离较满堂式码头较远,因而透水性能好,可满足水利防洪的要求,且护岸结构由于离岸的水平距离长,开挖坡度可放缓,不破坏防洪堤堤脚,对保证防洪堤施工期及试用期稳定性十分有利,因而既满足了码头建设的需求,又较为完满地满足了水利防洪的要求,在港口码头特别是内河码头中得到了越来越广泛的应用。
  本文通过对某粮食码头进行设计探析,总结了引桥式码头的设计要点,为同类型的码头设计提供参考。
  1.工程概况
  拟建码头工程位于广州市南沙区,洪奇沥水道左岸,拟建2个1000吨级粮食泊位及相应的配套设施,年预测吞吐量162万吨,其中散粮115万吨,包粮47万吨。
  2.设计条件
  2.1地质
  根据地质,拟建工程区域基岩上覆主要土层为近代人工填土层,第四系全新统海陆相沉积层、河流相冲积层主要为淤泥类土、粘性土和砂类土,下伏基岩为燕山期花岗岩。
  2.2水文及气象
  水位(珠江基面):设计高水位:1.41m(历时累积频率1%);设计低水位:-0.86m(历时累积频率98%);极端高水位:2.58m(重现期50年一遇);极端低水位:-1.59m(重现期50年一遇)。
  气象:拟建工程区域属亚热带海洋性季风气候,日照时间长,雨量充沛。日最高气温≥35度的日数为6.1d;全年有暴雨日数为6.5d;历年平均风速:2.1m/s,强风向NE,最大风速22m/s,瞬时极大风速达35.4m/s,历年≥6级大风的天数每年平均为67d,历年≥8级大风的天数每年平均为6d;年平均雾日(能见度小于1000m)有28d;年平均湿度在78%左右;全年雷暴平均日数为78.6天。
  2.3设计船型
  设计船型如表1。
  2.4设计荷载
  均布荷载:码头q=30kN/m2,引桥q=30kN/m2。流动荷载:M10-30m门座起重机;16t轮胎式起重机;250t/ h吸粮机;28吨汽车。船舶荷载。地震荷载。
  3.设计要点探析
  设计上按照:码头吞吐量预测→工艺方案比选→总平面方案比选→水工建筑物结构比选的总体思路进行码头工程的设计。
  3.1码头吞吐量预测
  年预测吞吐量162万吨,其中散粮115万吨,包粮47万吨。
  3.2工艺设计方案的选择
  装卸工艺方案的选择,既要考虑设备先进、流程经济合理、操作安全可靠、各环节疏运能力协调、所采用的设备应便于管、用、养、修,又要考虑立足眼前,兼顾长远,除与本期工程规模相一致以外,还应以将来的生产适度发展以及作业管理技术模式的提高留有余地。因此,装卸工艺方案的选择,对码头工程的整体设计,有十分重要的影响。设计上考虑了两个装卸方案进行比选。
  装卸工艺方案一:上游1#泊位考虑散粮装船及部分包粮装卸船作业,散粮装船采用移动式皮带机,包粮装卸船设备采用轮胎吊;2#泊位考虑散粮卸船,码头卸船设备采用2台吸粮机,水平运输通过皮带机运至后方仓储区;下游3#泊位主要考虑包粮装卸船作业,配置1台10吨门座起重机,水平运输作业采用汽车运输方式。
  装卸工艺方案二:码头前沿包粮装卸设备采用2台门座起重机进行,与方案一的不同之处在于1#和3#泊位均采用门座起重机进行包粮的装卸船作业,其余工艺设计与方案一相同。
  装卸工艺方案的不同主要在于1#泊位包粮装卸机械的选择,方案一采用轮胎式起重机,方案二采用门座式起重机。
  装卸工艺方案比选思路:考虑到轮胎式起重机为流动机械,使用方便快捷,且总体投资较小,因此设计上选择方案一作为推荐方案。
  3.3总平面布置设计要点
  (1)码头平台尺度的选择:本工程拟建3个干货船泊位,码头长度的计算结果为214米;根据装卸工艺方案比选的结果,装卸机械为轮胎式起重机、门座式起重机、吸粮机和皮带机,其中吸粮机和门机的轨距均为10.5米。因此设计上考虑码头面宽度选择为25米,其中前轨距码头前沿线2.5米,轨道之间距离为10.5米,后轨距码头平台后沿12.0米,既满足了吸粮机和门机的使用需求,又满足了皮带机廊道的布设需求(水平向廊道布设在后轨与码头后沿之间的区域)以及流动机械的行驶需求。即码头平台尺度为长度214米,宽度25米。
  (2)平面布置方式的选择:考虑到码头平面若采用满堂式布置,码头前沿的开挖对防洪堤的稳定性将造成不利影响,除破坏现有防洪堤堤脚,不满足水利相关规定外,且防洪堤施工期稳定性难以保证,若采用板桩接岸,则对透水不利,影响水利防洪要求,且造价较高。因此,码头平面布置上选择引桥式布置方案,设计上考虑了三个平面方案,均为引桥式布置。
  总平面布置方案一:采用高桩引桥式平面布置,码头与防洪堤通过两座引桥连接。码头平台宽度25m,根据后方厂区散粮输送廊道轴线位置,考虑运输机械行走路线的顺畅,1#引桥和2#引桥分别布置在码头的上游和下游端部,引桥长度均为43m,1#引桥宽度12m,上游侧宽度3m范围用于布置散粮输送栈桥(1#栈桥),2#引桥宽度9m,1#、2#引桥与堤岸衔接处、2#引桥与码头平台衔接处增加倒角。在1#引桥与码头平台衔接处下游位置布置变电房基础平台,平台尺度为长32m、宽15m,变电房及侯工楼位于基础平台靠岸侧,平面尺度为长22.5m、宽15m。码头前沿顶高程为4.75m,码头前沿底高程取-5.8m。码头停泊水域宽度为28m,底高程为-5.1m;调头水域设于码头正前方,考虑本港区水域水流动力较强,调头水域采用椭圆形布置,沿水流方向的长度为146m,垂直水流方向宽116m,底标高取为-5.3m。   总平面布置方案二:与平面方案一水域布置基本一致,不同之处在于引桥长度相比方案一较长,1#和2#引桥长均为57m;码头前沿线所处水域水深较好,减少了水域疏浚工程量,但由于码头前沿线与防洪堤距离较方案一稍远,因此引桥工程量有所增加。
  总平面布置方案三:与平面方案一水域布置基本一致,不同之处在于引桥长度相比方案一较长,1#和2#引桥长均为67m,码头前沿线所处水域水深较好,水域疏浚工程量最少,但码头前沿线与防洪堤距离最远,因此引桥工程量在三个平面方案中最大。
  本工程三个平面方案主要不同之处在于1#、2#引桥和1#栈桥的长度。相对于平面方案一、二,平面方案三虽然疏浚工程量最少,但1#、2#引桥和1#栈桥工程量相对平面方案一、二较大,总投资最大;相对于平面方案二,平面方案一虽然疏浚量稍大,但对水利防洪、减少码头阻水最有利,且1#、2#引桥和1#栈桥的工程量较少,投资较小。综合考虑工程造价、水利防洪等因素,本阶段推荐总平面布置方案一,即引桥长度为43m的平面布置方案。
  综上所述,通过平面方案比选,码头平面尺度为码头平台长214m,宽25m,引桥长度43m。
  3.4水工建筑物设计要点
  根据拟建工程地质勘察报告,工程区域上覆土层为淤泥,下覆基岩为强风化花岗岩,其土层分布及其特性,适合采用桩基结构,强风化花岗岩强度较高,可作为码头结构基础持力层。
  根据水利防洪的要求,码头宜采用透空式结构。因此码头设计考虑采用高桩梁板结构。设计上提出两个码头结构方案:φ700mmPHC管桩结构方案和550×550mm预应力方桩结构方案进行比选。
  (1)结构方案一:φ700mmPHC管桩结构方案。
  码头长214m,宽25m,结构分为3个结构段。每榀排架基础布置7根φ700mmPHC管桩,由两对半叉桩(叉桩斜度为3:1)和3根直桩组成。排架间距为6.5m,共34榀排架。上部结构采用梁板式。
  引桥:共设置2座引桥,长度均为43m,1#引桥宽度为12m,2#引桥宽度为9m;采用高桩梁板结构,海侧2榀桩基采用φ700mm的PHC管桩,近岸处2榀桩基采用φ1000mm的钻孔灌注桩,桩基排架间距为7.0m;跨堤的2榀桩基采用φ1200mm钻孔灌注桩,排架间距为13.0m。
  接岸结构:根据水利防洪要求,防洪堤堤身断面上不能布设桩基,因此引桥与后方陆域的连接采用跨堤形式。为使引桥与原防洪堤平顺相接,在引桥与防洪堤连接处作相应的破堤处理,然后铺设200mm厚水泥砂浆垫层,现浇纵梁和面板。在引桥与防洪堤相交段采用浆砌石封口。引桥接岸在防洪堤前沿底抛10~100㎏块石压脚棱体,坡面抛300厚二片石垫层,再抛500mm厚10~100㎏护面块石进行防护,防洪堤背水坡抛填10~100㎏块石、二片石垫层和混合倒滤层,防止水流冲刷。
  (2)结构方案二与方案一基本相同,不同之处为码头桩基、引桥海侧7榀桩基采用550×550mm预应力方桩。
  方案比选:考虑到PHC管桩桩身表面光滑,防腐蚀性高,耐打性、穿透力性强,桩基外购,施工效率高。因此设计上考虑采用结构方案一(PHC管桩方案)作为推荐方案。
  4.结语
  综上所述,引桥式码头的设计要点为:根据吞吐量预测结果确定泊位数和码头平台长度;通过方案比选确定装卸机械,进而确定码头平台宽度;根据确定的码头平台尺度选择结构形式,根据水利防洪要求,结构多采用高桩形式;根据现状防洪堤的断面尺度,确定接岸结构形式,其中接岸桩基多采用跨堤形式,以避免打桩震动对防洪堤的不利影响,进而通过经济技术比较确定引桥长度。
  文献:
  [1]海港总平面设计规范(JTJ211-99).
  [2]河港工程设计规范》(JTJ212-2006).
  [3]高桩码头设计与施工规范(JTJ167-1-2010.
  [4]港口工程地基规范(JTJ147-1-2010).
  [5]港口工程桩基规范(JTS167-4-2012).
  [6]港口水工物.韩理安主编.人民交通出版社,2008.10.

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