淺談臨淵、鄰崖位置的碼頭建設

張斌 靳如剛

【摘 ?要】寧波大榭島地區已建成目前國內最大的45萬噸原油中轉碼頭，碼頭選址位于臨淵、鄰崖區域，碼頭建設難度較大。本文針對工程所在區域地形等特點，提出了可行的在臨淵、鄰崖位置建設碼頭的結構方案。

【關鍵詞】45萬噸;臨淵;鄰崖;嵌巖樁;岸坡穩定

一、工程地形、地質條件

（1）水下地形

工程場地屬山前海積地貌，海域呈現上緩（潮間帶）下陡（水下岸坡）的地形特征。潮間帶（約10～30m）泥面平緩，標高0～-2.0m，向海微傾，坡度一般小于3°;-2.0m以下變陡，坡度達21～29°，-28m等深線離岸邊距離較近，目前離岸80～170m范圍內泥沙基本處于沖積平衡狀態，在自然狀態下岸坡穩定性較好。

（2）工程地質

水工建筑物結構選型需要考慮的重要因素是工程地質條件。根據工程地質報告，45萬噸原油碼頭位置勘探深度范圍內的巖土層劃分為6個工程地質層，并細分為11個工程地質亞層，各土層詳細描述如下：

（1）②層：淤泥質粉質粘土

褐灰色、灰色，流塑，薄層狀，單層厚2～5mm或片徑1-4mm，層間含較多粉土或粉砂團粒，粘塑性一般較差，局部為淤泥質粘土或軟塑狀粉質粘土，偶見貝殼碎片及黑色腐殖質，無搖震反應，干強度中等，韌性中硬。

（2）③2層：粘土、淤泥質粘土

灰色～深灰色，流塑～軟塑，厚層狀，含少量貝殼碎片，土質均勻細膩，以軟塑狀粘土為主，局部為流塑狀淤泥質粘土，無搖震反應，干強度高，韌性硬。

（3）③3層：含粘性土碎石、含粘性土礫砂

灰色、黃灰色，稍密～中密，飽和，厚層狀，碎石徑一般2～5cm，個別大者達10cm，多呈棱角狀，粘性土含量較高，局部為含粘性土礫砂或粉砂。

（4）④1層：粉質粘土

灰黃色及灰綠色，可塑，局部硬塑，厚層狀，多含鐵錳質斑點，偶夾碎石、砂，干強度較高，韌性中硬，無搖震反應，局部相變為粘土。

（5）④2層：粉質粘土

灰色（偶為黃灰色），軟塑，局部流塑，厚層狀，含少量有機質及炭化植物殘骸，干強度高，韌性中硬，無搖震反應。

（6）④3層：含粘性土碎石

灰褐色、灰黃色，中密，飽和，厚層狀，碎石徑2～5cm，大者大于10cm，多呈棱角狀，粘性土含量較高，局部為含粘性土礫砂。

（7）⑤1層：粉質粘土

灰綠色及灰黃色，可塑～硬塑，厚層狀，局部粉粒含量較高，偶夾圓礫，土質不均，局部相變為粘土，干強度高，韌性中硬，無搖震反應。

（8）⑤2層：粉質粘土

灰色及灰褐色，軟塑～可塑，厚層狀，局部粉粒含量較高，偶夾圓礫，土質不均，局部相變為粘土，干強度較高，韌性中硬，無搖震反應。

（9）⑦層：含粘性土碎石

灰黃色、紫褐色等，飽和，中密～密實，厚層狀，碎石徑鉆孔中見一般2～7cm，大者大于12cm，次棱角狀為主，多見風化裂痕，碎石含量一般約占60～75%，其次為粘性土及角礫、砂。局部為含粘性土角礫或礫砂，偶夾0.5～1.0m厚的粘土。

二、碼頭結構及樁基選型

根據地質條件分析，由于該區域巖面起伏較大，若采用重力式結構，必須進行大量的水下炸礁作業，由于工程區域周邊有若干已建碼頭，大量的炸礁作業勢必會對周邊碼頭及海堤安全造成影響，且重力式碼頭會產生阻水效應，會改變工程所在區域水流流態，對環境影響較大。

根據地質情況，⑧1層強風化晶屑熔結凝灰巖分布不穩定、局部缺失，而⑧2層中風化晶屑熔結凝灰巖屬硬質巖類，強度高且埋深不大，結合各巖層的物理力學指標分析，⑧2層中風化晶屑熔結凝灰巖屬硬質巖較適合作為本工程的樁基持力層。

根據地質報告，本工程基巖分布呈如下特點：以碼頭工作平臺中心線為中心，北側（1#～3#系纜墩和1#、2#靠船墩位置）基巖面相對較高，⑧2層中風化晶屑熔結凝灰巖屬硬質巖層頂面標高在-18m至-40m之間，南側（4#～6#系纜墩和3#、4#靠船墩位置）基巖面相對埋藏較深，⑧2層中風化晶屑熔結凝灰巖屬硬質巖層頂面標高在-24m至-54m之間。

根據碼頭使用要求、工程位置波浪、水流、地質、地形等自然條件，碼頭采用“蝶”形布置。根據工程位置基巖分布特點，綜合考慮工程造價、施工方便等因素，以碼頭工作平臺中心線為界，北側選用鋼管嵌巖樁，南側選用鋼管打入樁。

（1）工作平臺長50m，寬30m。結構采用高樁梁板結構，排架間距9m，上部結構為現澆橫梁、疊合縱向梁和疊合面板。根據不同地質條件，1#～3#排架樁基采用Φ1.5m鋼管嵌巖樁，每榀排架5根，樁基均為全斷面直樁鉆孔嵌巖，嵌巖直徑1.3m，嵌巖長度6.5m;4#～6#排架樁基Φ1.5m打入鋼管樁（部分基樁需采取錨桿嵌巖措施），每榀排架5根樁。

（2）靠船墩均采用高樁墩式結構，上部為現澆砼墩臺。1#、2#靠船墩樁基采用Φ2.8m鋼管嵌巖樁基礎，其中1#靠船墩12根樁，2#靠船墩6根樁，樁基均為全斷面直樁鉆孔嵌巖，嵌巖直徑2.6m，嵌巖長度8.5m;3#、4#靠船墩采用Φ1.5m打入鋼管樁基礎（部分基樁需采取錨桿嵌巖措施），其中3#靠船墩8根樁，4#靠船墩15根樁。

（3）系纜墩采用高樁墩式結構，上部為現澆混凝土墩臺。樁基均采用Φ2.8m鋼管嵌巖樁，其中首尾纜墩各6根樁，橫纜墩5根樁，樁基均為全斷面直樁鉆孔嵌巖，嵌巖直徑2.6m，嵌巖長度8.5m。

（4）引橋一座，長約67.5m，寬10m。上部結構采用現澆墩臺和預應力砼空心板結構，墩臺間距19.5m。海側兩座墩臺采用Φ1.2m打入鋼管樁;近岸段兩座墩臺采用Φ1.2m鉆孔灌注樁。

（5）人行便橋墩采用高樁墩式結構，樁基采用3Φ1.2m打入鋼管樁（部分基樁需采取錨桿嵌巖措施）。

根據計算，本工程的打入鋼管樁、鋼管嵌巖樁的強度、應力滿足設要求，樁基承載力也滿足使用要求，同時碼頭結構的水平位移較小，承載能力及正常使用各工況均滿足規范要求。

三、沉樁施工對岸坡穩定的影響

通常，鄰崖、臨淵位置的水下岸坡都相對較陡，本工程水下岸坡在-2.0m以下突然變陡，坡度達21～29°，另外在場地內分布有長條狀凸起的暗礁，水下巖坡較緩。總之，場地呈現上緩（潮間帶）下陡（水下岸坡）的地形特征，-25m等深線離岸邊距離較近，在80～170m范圍內泥沙基本處于沖積平衡狀態，在自然狀態下岸坡穩定性較好，但沉樁施工引起的震動會對水下岸坡的穩定產生一定影響。

對此，通過岸坡穩定的專項研究，對工程所在區域10個地質斷面進行岸坡穩定進行了計算，結果顯示，8個地質斷面不需要采取工程措施即可保持岸坡穩定，經復核計算，其整體穩定抗力分項系數γR=1.339，滿足規范要求。

45萬噸原油碼頭南側大榭5萬噸級油品碼頭過程施工前期，對碼頭后方的永豐礁進行了炸礁處理，并對圍堤前方局部岸坡進行挖泥、削坡處理，1#、2#系纜墩（即本工程的5#、6#系纜墩）距駁岸只有25m左右，而且在施工期間需局部拋填穩樁碎石層的措施，針對這種情況，在大榭5萬噸級油品碼頭工程設計中對其后方駁岸進行了復核計算，局部拋填后，圍堤結構穩定，其整體穩定抗力分項系數γR=1.370，圍堤穩定。

綜上所述，經計算復核，本工程現有圍堤結構在使用期及施工期間整體穩定抗力分項系數γR滿足規范要求。

目前，45萬噸原油中轉碼頭工程已經通過了交工驗收。工程實踐證明，通過確定合理的碼頭結構形式、選用合適的樁型及合理的樁基布置方案、并對岸坡穩定進行充分分析論證，在鄰崖、臨淵位置可以安全建設碼頭。

作者簡介：

張斌，1979年2月9日性別：男，籍貫：浙江岱山，職稱：助理工程師。學歷：中國人民解放軍南京政治學院，南京市鼓樓區中山北路305號。專業港口工程，單位：浙江海港黃澤山油品儲運有限公司。

第二作者：靳如剛