連云港某重件碼頭設計難點與解決方案

文/ 張齊焰、高瑩 中交第三航務工程勘察設計院有限公司 上海 200032

連云港某重件碼頭設計難點與解決方案

文/ 張齊焰、高瑩 中交第三航務工程勘察設計院有限公司 上海 200032

徐圩港區作為連云港經濟腹地的重要交通樞紐，港區后方的重件碼頭將成為后方工業拓展的重要通道。岸線資源緊張，重件荷載大，碼頭結構選型、設計及施工等面臨重大挑戰。本文介紹重件碼頭設計中平面布置、結構選型、樁基設計中考慮的因素及解決方案。以對此類工程的設計和建設提供借鑒。

重件碼頭；“丁”字型靠泊；結構選型

1　工程概況

徐圩港區作為連云港規劃發展的重點港區之一，隨著腹地經濟的快速發展和港區后方臨港工業的加快建設，徐圩港區正逐步開發建設為綜合港區。優良的港區條件吸引了眾多企業相繼入駐徐圩新區，但化工企業建設過程中面臨著重大件運輸的制約。

根據后方產業區發展的要求，需在徐圩港區盡快建設重件泊位滿足園區建設所需的大件裝卸。由于港區在建項目及近期擬建泊位均不能滿足園區最大約1250t大件滾裝的需要，為此需新建徐圩港區重件泊位，以利于后續項目開發。

本工程面臨主要有3個技術難題：（1）本工程緊鄰周邊碼頭，如何合理利用現有岸線資源，通過碼頭平面布置，滿足本工程功能需求；（2）重件運輸荷載大，不僅對結構要求高，還需滿足放坡和轉彎要求；（3）工程區域地質條件復雜。鑒于上述難點，合理的平面布置和結構選型是本工程設計的關鍵。

2　主要設計輸入條件

2.1 工程位置

本工程碼頭布置于二港池南側岸線近港池底部，處在東側岸線與南側岸線的交匯處，本工程東側為擬建徐圩港區二港池通用泊位一期工程，西側緊臨連云港港徐圩港區液體散貨泊位一期工程。工程區域岸線資源緊張，碼頭平面布置需兼顧相鄰泊位的碼頭靠泊作業，做到充分利用資源，又不至于干擾、影響碼頭作業效率。

2.2 地質條件

根據勘探報告，本工程場地勘探深度范圍內場區新構造運動主要表現為間歇性的升降運動，區內無活動性斷裂穿過，無明顯的錯裂跡象，水下地形較平坦，地貌類型較簡單，場地穩定性較好。地層均為第四系松散堆積物，共劃分為4個工程地質層，各（亞）層分布較穩定，軟土厚度一般在2.30-11.45m。

①層為軟土，力學性質差，②層以黏性土為主，夾粉砂（粉土）薄層，但其深度淺，土層薄，不能滿足樁基承載力要求；③層上部以軟塑-可塑狀粉質黏土為主，力學性質較差，下部以中密-密實狀粉砂為主，夾粉質黏土透鏡體，力學性質較好；④層以黏土為主，夾粉砂薄層，其分布普遍，力學性質良好。故本工程選取土層3-3粉砂層為持力層，埋藏深度約為20m～30m。

本工程后方陸域大堤采用爆破擠淤堤，碼頭引橋近岸段的淤泥質土層中將會夾雜著厚度和深度不等的爆破擠淤堤塊石層，這將給結構設計和施工帶來難題。

2.3 荷載條件

碼頭結構按1.3萬噸駁船頂靠設計，頂靠和傳統的順岸靠泊方式不同，船舶受風面積和碼頭的受力點不同，本工程頂靠的船舶系纜力比順靠大了大約25%。

該碼頭主要用于運輸重大件，建成后碼頭的主要流動機械為超重型全回轉液壓平板車，該車可靈活拆卸拼接，以適應貨物的大小重量，該車輛2縱列最大軸荷載40t，寬度組合最大6縱列，最大面壓達100kN/m2。

3　方案設計與結構比選

3.1 碼頭平面布置

如圖1所示，碼頭東側緊臨二港池，與二港池規劃前沿線夾角為54°，最短距離僅有17m。西側距離液體散貨泊位40m，根據規范要求，危險品碼頭與相鄰其它泊位最小距離為150m，二港池和液體散貨之間的直線距離也僅為一百多米，本工程要布置在這兩個泊位之間首先必須解決安全距離的問題。

由于該碼頭主要用于運輸重大件，據預測全年到港的重大件數量少，碼頭的使用時間短，因此可以采用錯時操作方法，即大件碼頭和相鄰的液體散貨泊位不同時使用，因為兩個碼頭為同一使用方，故兩個碼頭的錯時使用操作可實現。

圖1 碼頭平面布置圖

碼頭的岸線處于碼頭角點處，無法按常規布置。1.3萬的駁船的船長就達143m，僅有的岸線資源根本無法滿足順岸布置要求，故只能采用丁靠。碼頭前沿線方位角為71°51′16″～251°51′16″，泊位岸線長50m，東側設兩座系纜墩，使用時借用西側液體散貨的系纜墩。碼頭頂高程為5.60m（連云港零點為基面）。大件滾裝卸船時，駁船采用“丁”字型靠泊。

重件泊位通過1座引橋與后方連通，為滿足平板車通行時的放坡和轉彎要求，引橋采用分段放坡。為保證引橋與大堤平順銜接和裝卸貨物的便利，引橋平面呈不規則設計，最窄處寬為15m，最寬處為30m。

3.2 結構比選

根據工程區域自然條件，碼頭結構型式較常采用重力式結構和高樁結構兩種型式。

通過分析，采用高樁墩臺型式碼頭結構最滿足安全可靠、施工方便、投資經濟合理的設計原則（如圖2所示）。

圖2 碼頭斷面圖

4　設計難點

本工程位于二港池通用泊位和液體散貨之間，岸線資源緊張，僅有50m長，無法滿足1.3萬駁船平順靠泊的長度，故只能選擇頂靠方式系靠泊。

4.1 豎向荷載大

本工程為重件出運碼頭，采用超重型全回轉液壓平板車進行重大件運輸使用荷載大，最大面荷載達100 kN/m2，要求樁基承載力較高。提高樁基承載力的兩個有效途徑：（1）增加樁的數量；（2）選用合適的選型。

碼頭工程中常用預制樁型有預應力混凝土方樁、預應力混凝土管樁、鋼管樁等。經綜合比較，本工程預制樁選用單樁承載力較高的大管樁，樁基為直徑φ1200mm預應力混凝土大管樁。

由于引橋根部與圍堤銜接，故不得不考慮圍堤對引橋根部樁基的影響。通過研究圍堤圖紙發現，該區域圍堤的斜坡護岸段有20m長，護腳段也有15～20m長，護底高程為0.0m，采用大于300KG的塊石。在距離圍堤40m范圍內多為大塊石，而引橋總長僅為132m，并且與圍堤呈52°夾角，故引橋有近一半的基樁受圍堤拋石的影響。這一推斷也從該工程的鉆孔資料得到印證，地質報告顯示該區域下方多為塊石，無法施工打入樁，因此引橋近岸段采用φ1500mm沖孔灌注樁，樁基布置詳見圖3。

圖3 本工程樁位布置圖（注：陰影部分為灌注樁，其余為大管樁）

4.2 波浪力大

本工程所處海域在防波堤未建成之前波浪大，計算出最大波浪力為3266kN，需要布置斜向叉樁抵抗水平力。在防波堤建成后條件將有很大改善，對碼頭結構更有利。整個碼頭結構采用高樁墩臺式，墩臺體積大，總平面尺度為50×40m，分為25×40m的兩個墩臺澆注。由于墩臺平面尺度大，受浪面積大，故需要布置較多的斜樁來抵抗波浪力。但隨著斜樁數量的增加，帶來了碰樁以及打樁困難等一系列問題。為解決上述問題，斜樁多采用小角度扭角、較緩斜度，在施工中應選擇外伸距較長的打樁船，并合理安排打樁順序。

5　施工難點

引橋一側靠近大堤，水下塊石較多，局部區域需先清理塊石再施工沖孔樁。在引橋打入樁部分同樣存在碰樁以及打樁困難的問題，并且本工程與兩側相鄰工程距離短，施工水域小，故打樁船需選擇合理位置進行施工。

本工程的沖孔灌注樁數較多，沖孔灌注樁的施工周期長。為縮短工期，沖孔樁與打入樁同時施工，從中間向兩邊推進，合理安排施工順序。

結語：

連云港徐圩港區重件碼頭位于二港池通用泊位和液體散貨之間，面臨岸線資源緊張、重件荷載大、施工難度大進度緊等問題。但是合理的平面布置為其在有限的區域爭取了足夠的施工空間；選用的高樁墩臺結構型式有效地避免了異型構件施工問題，降低了施工難度；現場采用打入樁和灌注樁同時施工，大大縮短了工期。本工程因地制宜的平面布置、合理的結構選型、靈活變通的施工工藝可為類似工程提供借鑒。

張齊焰，男，碩士研究生，工程師，現在中交第三航務工程勘察設計院有限公司任職，主要從事港航、水利行業的規劃、設計和咨詢工作。

高瑩，女，本科，工程師，現在中交第三航務工程勘察設計院有限公司任職，主要從事港航、水利行業的計算、分析和設計工作。