閩江流域沙溪內河碼頭方案設計與合理性分析

■沈 靈

（福建省港航勘察設計院有限公司，福州 350002）

沙溪河兩岸沿岸城市在“兩山一水”的自然環境制約下，建設用地結構極為松散，城市沿江呈窄長型， 城區現有的碼頭因受城市陸域形成的限制，本身發展用地較為緊張。 且由于鐵路、公路的快速發展及內河閘壩礙航、沙溪口斷航等諸多因素的影響，沙溪航運發展緩慢，港口發展滯后，建設停滯不前， 岸線資源利用一直沒有得到合理規劃和保護，原規劃岸線及用地也因城市規劃、工業、住宅占用，沿岸兩側部分港口已廢棄，航運逐年衰退。

對于山多地少的內河地區，如何充分利用僅有的用地，平面的布置是關鍵。 據資料數據顯示及結合現場實際考察情況，沙溪兩岸存在現有場地與常水位高差近10 m 的情況，現針對這種特殊情況，需提出一種能充分利用現有場地又節省投資的平面布置。

1 常用碼頭結構型式分析

內河庫區常用的碼頭結構型式包括： 架空直立式、分級直立式、框架墩式、斜坡式、橋吊結構型式等。

1.1 架空直立式碼頭

架空直立式碼頭是長江中上游三線庫區上常用的結構型式，如重慶寸灘港三期，適應于三峽庫區變動回水區的大樁徑、大跨度架空直立式碼頭結構型式[1]。 這種結構型式，靠岸船舶直接停靠在直立岸壁或直立的靠船框架（墩）上。 碼頭平臺上設置裝卸機械，節省運輸環節，裝卸效率高，滿足分層系纜需求，一般適用于大水位差情況。通過能力遠超于傳統的斜坡式碼頭， 但后方水平運輸能力與碼頭前沿裝卸能力的匹配要求較高，總體造價也相對較高[2]。

1.2 分級直立式碼頭

分級直立式碼頭主要采用分級下河道或分級直立式碼頭平臺型式。 常常可以保證碼頭在枯水～洪水期碼頭的系泊。 分級可根據水文及地質條件、裝卸工藝確定采用分兩級或多級的情況。 西江干流庫區根據其水文特點和地形特征，常用分級直立式結構型式，該結構型式簡單，裝卸效率較高[3]。 沙溪河所在各個庫區水位差均不超過5 m， 采用分級直立式，需占用后方大量陸域用地資源。

1.3 框架墩式碼頭

框架墩式碼頭由工作墩和系靠船墩組成，一般工作墩上設置裝卸設備，可以滿足不同水位時船舶的靠泊，能適應大水位差作業。 框架墩式碼頭結構簡潔，總體造價低。 但裝卸作業時一般需要移船，且其系船方式較為不便，大大降低了裝卸的效率[4]，適用于庫區支流中小件雜碼頭。

1.4 斜坡式碼頭

斜坡式碼頭一般利用躉船為系靠船設施，通過斜坡道與碼頭平臺連接，躉船會隨著水位的漲落沿斜坡道移動。 斜坡碼頭具有結構簡單、施工工期短，造價低等特點，是內河大水位差碼頭最常用的結構型式；但斜坡碼頭存在通過能力小、裝卸成本高、裝卸效率低等局限性。

1.5 橋吊結構型式碼頭

橋吊結構型式碼頭一般由樁基和鋼箱梁或預應力混凝土箱梁構成，貨物通過橋吊結構，采用橋式起重機完成裝卸。 橋吊碼頭結構數量少，對通航、行洪等影響較小且造價較低， 但其施工難度較高，裝卸作業有時需要移船[5]。

針對沙溪河沿岸用地資源緊缺的特點，傳統的內河碼頭結構型式，并不太適合。 在充分了解港區水文、氣象、地質等資料的基礎上，結合港區的總體規劃以及裝卸工藝等，提出一個更適用于沙溪內河的合理的小型碼頭結構方案。

2 工程案例

工程案例為閩江干貨-II（500 噸級）通用泊位3個（結構按1000 噸級預留）。 擬建位置位于沙溪口水電站庫區內。

2.1 水文資料

工程所在位置10 年一遇的洪水位為88.74 m；20 年一遇的洪水為88.83 m；50 年一遇的洪水位88.97 m；100 年一遇洪水位89.39 m。本工程設計高水位主要由庫區正常蓄水位或設計洪水位確定，經庫區正常蓄水位、 設計洪水位和實際運行水位確定，設計高水位取88.6 m，與航道在該位置設計最高通航水位取值一致。

根據 《河港總體設計規范》（JTS166-2020），樞紐上下游河段碼頭設計低水位宜取碼頭所在河段當地航道的設計最低通航水位。 擬建工程位于沙溪口電站上游11 km 處，屬于沙溪口庫區。 本工程設計低水位取85.0 m，與所在航道設計最低通航水位取值一致。

2.2 地質條件

擬建場地原始地貌為河流Ⅰ級階地地貌。 東側緊鄰沙溪河， 擬建場地為斜坡平整用作建設用地，現場地面標高為86.46～97.72 m，差約11.26 m（以孔口高程計）， 場地原地面標高為80.22～98.35 m，場地周邊及地下無暗溝。

場地內分布的地層上部為人工素填土、細砂①、細砂②、卵石、粉質黏土，粉砂巖殘積黏性土，基底為白堊系沙縣組粉砂巖、砂巖、砂礫巖及風化層。

2.3 河道泥沙狀況

電站庫容小、調節能力較差，均為日調節型，洪季基本為徑流式電站，僅枯季起調節作用。 汛期來水不能在庫區停留，泥沙基本上為過境泥沙，而上游來沙最多的懸移質基本不參與造床，因此泥沙淤積的問題并不嚴重。

2.4 難點評價

由于沙溪庫區蓄水位與現有場地高程高差較大，沙溪無水上大型船只，基床強夯和塊體安放考慮由陸上作業，對陸上施工設備要求比較高，所以對擬建場地的碼頭平面布置及選型是本工程的難點。

3 設計方案

3.1 總平面布置

碼頭采用滿堂式連片布置（圖1)。 碼頭前沿線順岸布置，泊位長202 m，作業平臺寬22.5 m，碼頭面高程為89.5 m，后方陸域高程與現有場地高程取值一致取94.5 m。 碼頭平臺與陸域高差5 m，分為兩級，前沿通過固定吊完成不同高程之間的貨物裝卸。 水平運輸車輛無需到達碼頭作業前沿平臺。 兩級高程之間設置一條寬4.5 m，坡度為6%的設備檢修通道。 陸域布置綜合堆場、管理房、停車場等。

圖1 碼頭結構總平面布置圖

3.2 水工建筑物

碼頭結構采用重力式方塊結構，對自然岸線進行開挖削坡，基床為拋石基床，其上安放3 層預制實心方塊，實心方塊重量控制在44 t 以內，固定吊基礎位置處增設一排實心方塊。 實心方塊上現澆C30 砼胸墻，墻后回填塊石。 胸墻上設壓頂，碼頭面層結構由下至上為碎石墊層、5%水泥穩定層、 現澆砼面層。 碼頭設置6 個踏步、護輪檻、系船柱、橡膠護舷等，結構斷面圖見圖2。

圖2 碼頭結構斷面圖

3.3 裝卸工藝

內河通用泊位碼頭前沿作業常用設備主要有輪胎式起重機（輪胎吊）、門座式起重機（門機）和固定式起重機（固定吊）。

輪胎吊為流動式起重機械， 其設備投資少，作業靈活，同時具備轉場作業優勢，多用于堆場件雜貨吊裝，也可用于小型泊位的散雜貨裝卸。 門機作業效率高，可利用軌道縱向移動，作業范圍廣，貨種適應性強，通過更換不同的吊具，適用于作業散雜貨和集裝箱裝卸，但是設備投資大，需鋪設軌道，增加了水工投資。 固定吊是將門機的門架和大車行走機構去掉后直接安裝在碼頭平臺上，因此固定吊除了不能像門機一樣移動，也具有貨種適應性強的特點，在小型內河碼頭中應用廣泛。

本案例工程在工藝上1# 泊位選擇采用16 t-25 m 固定吊，2#、3# 泊位各配置1 臺45 t-25 m 固定吊（配備集裝箱自動吊具，吊具下起重量35 t），詳見圖2。

4 碼頭防洪論證

碼頭防洪論證結論：（1）根據建設項目所在河段的河道特點、工程布置情況，工程實施后，河道在汛期河流造床時，水流條件與天然情況相比，變化很小，河床可能發生局部、暫時、微弱的變形，但河道本身在較短的時間內能夠自動調整到沖淤平衡狀態；河道主流線大體走勢保持不變，河勢基本維持穩定。 （2）工程建成后，河道兩岸水位將不會出現壅高，對河道行洪影響很小，不會降低河道的行洪能力與防洪標準。 （3）項目的建設對碼頭附近局部河床有所調整，對現有河勢影響較小，但整體而言不會改變現有的穩定河勢。

5 項目合理性分析

5.1 總平面布置合理性分析

沙溪河道狹窄，推薦采用連片式布置，碼頭前沿基本沿現有天然岸坡，不占用河道，若采用離岸式布置， 考慮到常水位和現有陸域存在的較大高差，需棧橋和碼頭平臺銜接，碼頭將占用部分河道。工藝選擇上，采用固定吊直取貨物方式，水平運輸車輛無需到達碼頭作業前沿平臺， 節省了裝卸時間，提高了裝卸運輸的效率。 既解決碼頭面與陸域之間高差問題，節省了水平運輸的能耗，提高了安全性，實現了碼頭平臺高效率作業，又充分利用后方現有場地全部作為陸域配套使用。

5.2 水工結構對比分析

對常用的重力式結構與高樁結構就該項目做優缺點分析對比，詳見表1。

表1 兩種常規水工結構優缺點對比

6 結論

本研究在分析內河常用碼頭結構型式的基礎上，考慮沙溪河庫區獨特的建港條件，綜合碼頭造價、功能性、適應性等要求，提出了一種較為合理的結構型式，為閩江各庫區同等情況的碼頭建設提供參考。