某大型礦石碼頭項目選址及平面布置

趙序　楊寧

摘 要：某大型礦石碼頭項目的選址所在海域面對大西洋，受到風浪影響；存在泥沙回淤的現象；需修建較長的航道及引橋。

通過合理布局，比選分析，解決上述問題，提出一個經濟可行的平面方案，可供類似的大型海港碼頭平面布置參考。

關鍵詞：大型海港 港址選擇 平面布置

項目概述

該工程位于大西洋東岸、非洲某國西海岸的海、陸域附近。工程擬建設2個30萬噸級礦石出口泊位（碼頭水工結構按40萬噸散貨船進行設計）、1個3萬噸級多用途泊位和1個工作船泊位及其相應的配套設施。

碼頭的選址所在海域面對大西洋，受到波浪影響較大，50年一遇波高H1%=4.44m；為保證多用途泊位安全作業，需修建防波堤對其進行掩護；同時該海域水下地形平緩，碼頭需建設較長的航道及引橋分別與主航道及陸域相連；且存在著泥沙回淤現象，碼頭建成后航道及皮帶機均需經常維護保養。如何通過合理布局，比選分析，解決上述問題，提出一個經濟可行的平面方案，是工程平面設計的首要問題。

港址選擇

根據該國岸線資源條件，結合礦區地理位置，碼頭港址擬在該國某島嶼南部海域內選擇。根據設計船型、海圖資料、碼頭功能、風、浪、流等條件，初步考慮礦石泊位可開敞式布置，前沿線布置在-5m等深線處，考慮不同的航道長度及引橋長度綜合比選，共提出4個備選港址：

港址一：位于河口南岸海岸線處，靠近國界，距離礦區直線距離約47.7km。

碼頭平臺位于-5m等深線附近，通過一條長7，780m引橋與后方陸域銜接。為滿足30萬噸級散貨船靠泊，需開挖一條長約15.8km的人工航道，港池航道疏浚方量6，747萬m3。

港址二：位于河口北岸海岸線處，距離礦區直線距離約41km。

碼頭平臺位于-5m等深線附近，通過一條長5670m引橋與后方陸域銜接。為滿足30萬噸級散貨船靠泊，需開挖一條長約18.6km的人工航道，港池航道疏浚方量8，707萬m3。

港址三：位于海岸附近的小島旁，距離礦區直線距離約42.5km。

碼頭平臺位于-5m等深線附近，通過一條長6，930m引橋與后方陸域銜接。為滿足30萬噸級散貨船靠泊，需開挖一條長約15.8km的人工航道，港池航道疏浚方量5，677萬m3。

港址四：位于河口內側南岸，距離礦區直線距離約41km。

碼頭位于河口內，由于河口存在攔門沙，進港航道需要穿越攔門沙區域，航道里程長，疏浚、拋泥工程量巨大，投資也較大，營運期航道的穩定和維護工程量也較大。該港址存在著工程投資大、營運成本高、施工難度大等諸多問題，不再進行進一步比選。

從工程投資、技術難度、營運成本、外部條件等角度綜合考慮，最終選擇港址三——即位于河口北側的島嶼附近港址為工程建設地點。

平面布置

針對最終確定下來的港址三，即港區位于河口北側的島嶼附近港址，平面布置考慮不同的使用條件、裝卸運輸工藝、波浪掩護方式等，又設計了三個不同的平面方案進行了比選：

第一方案：首先設計了一個比較保守的方案，礦石泊位開敞式布置，前沿線位于-9m等深線外；多用途泊位及工作船泊位位于-6m～-8m等深線之間，在兩泊位外側修建實體防波堤進行掩護。港區堆場及生產輔助區布置在后方的陸域上。礦石泊位，多用途泊位及后方港區之間通過引橋及實體引堤相連，堆場與碼頭之間的皮帶機總長度為12646m。

第二方案：因第一方案皮帶機輸送距離過長，同時很少有皮帶機總長超過8公里的工程實例，故將皮帶機的輸送長度優化到8公里，布置了第二方案。該方案礦石碼頭同樣開敞式布置，為了減少皮帶機輸送長度，港區堆場及生產輔助區布置在近岸的小島上，小島與后方陸域之間修建實體引堤相連。同時對多用途泊位及工作船泊位的掩護方式進行優化，摒棄投資較大的實體堤方案，選擇結構穩定，施工方便快捷的直立式擋浪板的方式對泊位進行掩護。

第三方案：考慮到皮帶機輸送距離過長將導致生產區維護難度加大，同時會增加運營成本，同時港池及航道有大量的疏浚土方需要外棄，故又提出了一個在礦石泊位后方回填形成人工島的方案。該方案的皮帶機總長僅為406m。多用途泊位及工作船泊位可布置在吹填形成的人工島內側，利用人工島進行掩護。港區堆場及生產區修建在人工島上，生活輔助區則布置在近岸的小島上，人工島通過引橋及引堤與小島及后方陸域連。礦石則通過引橋上的鐵路運至堆場。但該方案的引橋需考慮列車行走，荷載等級較高；人工島需設置雙板樁形成吹填圍堰；吹填形成的場地承載力差，地基處理投資很大等因素，導致工程的總投資較高。

經綜合比較，第二方案的工藝裝卸方式最優，陸域形成及地基處理方案最省，皮帶機總長適中，維護費用較低，多用途泊位防波堤結構經濟節約，同時波浪掩護條件能滿足使用要求，故總平面布置最終選用第二方案。

結語

該工程的碼頭建設存在著風浪較大，泥沙回淤，航道及引橋過長等問題，設計過程中通過反復的比選及優化，最終確定了一個引橋及航道長度適中；防波堤結構穩定，施工方便快捷；且相對建設及維護費用較低的方案。

對于大型海港碼頭的平面布置設計，需全面考慮港口建設的潮流，波浪，天然水深等自然條件，同時結合生產工藝的不同和水工結構的變化，多樣化的設計碼頭平面布置，對比碼頭建設費用和生產維護費用，在進行多方案的比選后，從中選出一個即經濟合理，又切實可行的方案。

（作者單位：中交第二航務工程勘察設計院有限公司）