科倫坡港口城運河護岸結構形式的確定

李春潮，郭贊輝，肖仕寶，金建軍，4（1.中交天津航道局有限公司，天津　00461；.中國港灣工程有限責任公司，北京　10007；.中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東　廣州　5100；4.廣東省航運規劃設計院有限公司，廣東　廣州　510050）

科倫坡港口城運河護岸結構形式的確定

李春潮1，2，郭贊輝2，肖仕寶3，金建軍2，4
（1.中交天津航道局有限公司，天津300461；2.中國港灣工程有限責任公司，北京100027；3.中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東廣州510230；4.廣東省航運規劃設計院有限公司，廣東廣州510050）

摘要：護岸結構形式對于護岸結構的設計、實施、維護等具有重要意義。文中以“21世紀海上絲綢之路”戰略重要支點之一的斯里蘭卡科倫坡港口城運河護岸為例，根據業主要求及自然條件，選取混凝土方塊、混凝土板樁方案，及國外廣泛應用的新型復合材料板樁方案，從施工工藝、預制場地、施工工期、耐久性以及使用期對荷載的適應性、造價等方面比選最優方案。初步選用復合材料板樁作為標準段的方案，并給出了建議。

關鍵詞：運河護岸；結構形式；比選

0　引言

科倫坡港口城項目位于斯里蘭卡首都科倫坡南集裝箱碼頭以南近岸海域，與科倫坡現有的CBD區相連，擬填海造地面積267萬m2并進行土地的一級開發和二級開發。斯里蘭卡是中國“21世紀海上絲綢之路”戰略的重要支點之一，該項目的順利建設將成為落實“一帶一路”戰略的一步要棋，使科倫坡形成新的城市商圈與金融中心，進而促進旅游業長足發展，并吸引更多外部投資。

本工程主體由陸域吹填、防波堤、攔砂堤、潛堤、護岸、游艇碼頭及陸域上部各種建筑結構組成。其中運河護岸由西北往東南方向貫穿港口城，兩側總長5 090 m，寬度70 m，見圖1。運河護岸實施后形成岸灘，起到幫助城市水體交換的作用[1]，可以避免游艇停靠時對岸坡的破壞，減少兩岸的土地流失。護岸結構形式的確定，對于護岸結構的設計、實施、維護等具有重要意義。

1　運河護岸的結構方案

根據相關文件的規定[2]：運河采用直立式岸壁結構，并建議采用混凝土方塊結構；如采用鋼板樁結構需在-2.0 m以上采用包裹等保護，水下區域需采用陰極保護；若采用復合材料板樁，需征求相關方同意。

考慮到運河護岸在不同區域的有效波高的不同，選定標準段作為本次研究的范圍，運河護岸標準段總長度為3 525 m，標準段范圍見圖1。

1.1運河護岸區域自然條件

設計高水位1.2 m，設計低水位-0.2 m，大潮平均高潮位0.7 m。標準段部分的波浪非常小，所以波浪作用可以不用考慮[3]。

根據港口城項目的勘察報告[4]，運河護岸標準段原泥面高程為-11.0～-19.0 m，主要由軟黏土（2-6A，2-2，2-3層）、砂層和片麻巖組成；局部有礁盤，礁盤頂標高約為-6.8 m，高于-7.5 m的礁盤面積較少。

圖1　科倫坡港口城運河護岸平面布置圖Fig.1　Layout of the Colombo Port City canal revetment

1.2運河護岸的結構形式

1.2.1混凝土方塊方案

運河護岸若采用實體方塊方案，從工程可實施性出發，要求單個塊體重量<50 t，根據此原則設計出典型斷面如圖2[3]，方塊斷面寬度2.5～5.0 m，前沿線方向的長度2.5 m，高度1.8 m。后方拋填10～100 kg塊石形成減壓棱體，陸域為回填砂（含泥量小于10%），拋石棱體與開山石之間設置倒濾層。基礎坐落在拋石基床上，碎石基床厚度1.0 m。從前沿線前4.5 m至前沿線后20 m范圍進行振沖處理，處理深度至原泥面。

圖2　實體方塊方案結構典型斷面圖Fig.2　Typical cross-section of concrete block structure

1.2.2混凝土板樁方案

目前采用水力插板技術建成并投入使用各類工程項目累計可達100余項[5]，板樁厚度已達到50 cm，長度可以達到20 m，配筋方式有普通鋼筋及預應力鋼筋，截面形式由單一的矩形截面發展為薄壁“I”型。

從工程可實施性出發，鋼筋混凝土板樁結構設計的典型斷面見圖3[3]，前墻混凝土標號C40，厚度400 mm，設計底標高約-7.0 m，預制混凝土板單塊縱向長3 m，重23 t，板樁通過現澆胸墻連成整體。為滿足施工水位和兼顧景觀要求，胸墻底標高取為0.0 m。前墻后方回填砂，含泥量臆10%，通過碾壓達到N逸15擊。錨碇墻混凝土標號C40，厚度400 mm，底標高-1.0 m，頂標高1.7 m，距碼頭前沿線12.0 m。前墻和錨碇結構通過鋼拉桿連接，拉桿直徑40 mm，間距3.0 m，拉桿高程為+1.0 m。前沿海側10 m范圍內，鋪設0.5 m厚防沖碎石。地基處理范圍從前沿線海側15 m至路側20 m范圍進行振沖密實處理，處理深度至原泥面。

圖3　混凝土板樁結構典型斷面圖Fig.3　Typical cross-section of concrete sheet pile structure

1.2.3復合板樁方案

新型復合板樁是替代傳統鋼板樁的高強度聚乙烯板樁或復合玻璃纖維鋼板樁，在荷蘭、古巴、泰國等國家已開始規模投入使用，至今有20多a的使用歷史[6]，與復合板樁相匹配的錨板協同輔助桿和拉桿并行打入土層，然后在拉桿拉力作用下，錨板張開，從而提供錨固效應。斜地錨施工方便，但提供的土體抗拉效應有限，適合高差小，受力小的護岸結構。

本項目采用的復合板樁截面如圖4，D=254 mm，W=508 mm，t=8.6 mm；容許彎曲應力137 MPa，彈性模量28 200 MPa。復合板樁的地錨為近年來荷蘭JLD工程公司開發的新型錨固結構[7]，由高強鋼拉桿和錨板組成。拉桿直徑35 mm，抗力設計值320 kN，地錨抗力設計值390 kN。

板樁結構設計的典型斷面見圖5[3]。

圖4復合板樁截面圖Fig.4　Section of synthetic sheet pile

圖5　復合板樁結構典型斷面圖Fig.5　Typical cross-section of synthetic sheet pile structure

在運河標準段，采用Wallap 2D有限單元法核算前墻及錨碇墻的內力，設計樁底標高-6.8 m，板樁通過現澆胸墻練成整體；為滿足施工水位和兼顧景觀要求，胸墻底標高取為0.0 m；前墻后方回填砂（含泥量小于10%），通過碾壓達到N逸15擊；錨碇結構采用斜地錨，埋深約4.5 m，距離前墻12 m，前墻和錨碇結構通過鋼拉桿連接，拉桿直徑35 mm，間距1.52 m，拉桿在水平上投影長度12 m。前沿海側10 m范圍內鋪設0.5 m厚防沖碎石。地基處理范圍從前沿線海側15 m至路側20 m范圍進行振沖密實處理，處理深度至原泥面。

2　造價分析及方案比選

通過計算三種方案的標準段的工程量，采用的主要材料綜合單價包括，碎石35美元/m3、混凝土240美元/m3等。本次三種方案的造價計算不含回填砂、地基處理、面層、欄桿的相關費用，經計算每延米護岸工程的投資估算見表1。

綜上，從工程可實施性及造價上分析，新型復合材料板樁具有優勢，初步選用復合材料板樁作為標準段的方案。

表1　三種方案投資估算及優缺點比選表Table 1　Investment estimation of the three schemes and their advantages and disadvantages comparison

3　結論與建議

本文根據運河護岸區域的自然條件，初步選取混凝土方塊、混凝土板樁、復合材料板樁方案，從施工工藝、預制場地、施工工期、耐久性以及使用期對荷載的適應性、維護費用、造價等方面比選得到最優方案，主要結論及建議如下：

1）從工程可實施性及造價上分析，復合材料板樁具有優勢，初步選用復合材料板樁作為標準段的方案。

2）鑒于復合材料板樁需要得到相關方同意，提前做好新型復合材料板樁的報批工作。

3）關于新型復合板樁材料使用年限的確認，雖然生產廠家提供了耐久性保證書，但此保證書沒有相關的試驗數據、工程實例、相關理論的支撐；建議在施工圖設計階段對復合材料板樁的使用年限和耐久性需進一步研究論證。

4）斯里蘭卡是中國“21世紀海上絲綢之路”戰略的重要支點之一，港口城項目的順利建設將成為落實“一帶一路”戰略的一步要棋。并且使科倫坡形成新的城市商圈與金融中心，進而促進旅游業長足發展，吸引更多外部投資。

[1] 港口城基礎設施項目設計采購施工總承包合同：業主要求的 第一部分第5.2.2 款[R]. 斯里蘭卡：港口城項目公司，2014.

EPC contract of infrastructural project of Port City:Subsections 5.2.2 of section 1 of employer憶s Requirements[R].Sri Lanka:Port City Project Co.,Ltd.,2014.

[2]港口城基礎設施項目設計采購施工總承包合同：業主要求的第一部分附錄三[R].斯里蘭卡：港口城項目公司，2014. EPC contract of infrastructural project of Port City:Appendix 3 of section 1 of employer憶s Requirements[R].Sri Lanka:Port City Pro原ject Co.,Ltd.,2014.

[3]麥宇雄，劉堃，肖仕寶，等.港口城項目初步設計[R].廣州：中交第四航務勘察設計院有限公司，2015. MAI Yu-xiong,LIU Kun,XIAO Shi-bao,et al.Preliminary design of Port City project[R].Guangzhou:CCCC-FHDI Engineering Co., Ltd.,2015.

[4]佘紅，杜宇，祝劉文.港口城項目勘察報告[R].廣州：中交第四航務勘察設計院有限公司，2014. SHE Hong,DU Yu,ZHU Liu-wen.Investigation report on Port City project[R].Guangzhou:CCCC-FHDI Engineering Co.,Ltd.,2014.

[5]富榮，程義吉，許國輝.水力插板成套技術研究與應用[M].鄭州：黃河水利出版社，2010. FU Rong,CHENG Yi-ji,XU Guo-hui.Research and application of hydraulicsheetingpackagedtechnology[M].Zhengzhou:The Yellow River Water Conservancy Press,2010.

[6]DUTTA Piyush K,VAIDYA Uday.A study of the long-term appli原cations of vinyl sheet[R].U.S.:Cold Regions Research and Engi原neering Laboratory,2003.

[7]KARSTEN Jos.Comparison from the preliminary design report of canal seawall and marina seawall[R].Netherlands:JLD Interna原tional BV,2015.

港口航道工程設計及管理工作。

E-mail：lichunchao-nhri@163.com

中圖分類號：U656.3

文獻標志碼：A

文章編號：2095-7874（2016）01-0052-04

doi：10.7640/zggwjs201601012

收稿日期：2015-08-09

作者簡介：李春潮（1981— ），男，江西九江人，碩士，工程師，從事

Determination of structure type for Colombo Port City canal revetment

LI Chun-chao1,2,GUO Zan-hui2,XIAO Shi-bao3,JIN Jian-jun2,4
（1.CCCC Tianjin Dredging Co.,Ltd.,Tianjin 300461,China;2.China Harbour Engineering Co.,Ltd.,Beijing 100027,China;
3.CCCC-FHDI Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510230,China;4.Guangdong Province Planning&Design Institute for Water Transportation Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510050,China）

Abstract：Revetment structure type is the important meaning to revetment structure in design,construction,and maintenance. We take the Sri Lanka Colombo Port City canal revetment as an example which is one of the important fulcrums of Maritime Silk Road in the 21st century.According to employer's requirements and the natural conditions,we selected the concrete block and concrete sheet pile,and recommend the foreign widely used synthetic sheet pile,choose the optimal scheme from construction technology,prefabrication site,construction period,durability and life adaptability to load,cost and so on.We preliminary selected the synthetic sheet pile as the scheme of standard segment,and gave some suggestions.

Key words：canal revetment;structure type;comparison