宁波某内河港口作业区码头工程水工结构设计方案研究

宁波某内河港口作业区码头工程水工结构设计方案研究◎ 陈晨 全裕龙 杭州港湾交通设计咨询有限公司 性和可实施性，本文结合当地自然条件、地质情况、总体布局以及相关工程经验，对码头的水工建筑物方案进行了详细的分析研究，通过多方案比选等方式对码头建设方案逐步优化，同时对施工技术上的重难点进行分析，提出了较为合理的方案，可为同类工程设计方案的比选提供参考和借鉴。 关键词：码头工程；水工建筑物；结构方案；施工技术1.工程概况序号21代表船型总长（m）6852型宽（m）10.89.6吃水（m）2.22.6备注 摘 要：本文以宁波某内河港口作业区码头工程为实例，为确保码头结构的安全性、经济位于余姚市姚江北岸，本工程为东港区2#作业区一期码头工程，新建5个500吨级泊位（水工结构按1000吨级泊位，泊位总长308m，码头可使用作预留)，包含3个散货泊位和2个件杂货业岸线308m。码头预测吞吐量为140年。码头配套建设堆场、道路及生产方案、结构方案论证和比选等方面进行介绍。2.设计条件万吨/年，设计通过能力为185万吨/生活辅助建筑等设施。本文主要对该项目码头水工的建设自然条件、结构宁波某内河港口作业区码头工程1000t 货船500t 货船表1 设计代表船型尺度表[2]结构校核船型设计船型水位：0.92m。2.1.2设计代表船型中码头结构按停靠1000吨级船舶进行设计，设计代表船型尺度见表1。2.1.3主尺度本码头采用半挖入顺岸式布置，本码头泊位等级为500吨级，其值：①10t固定式起重机：倾覆力矩M=220t·m；垂直力G=100t；水平力（3）起重运输机械荷载标准H=10t。②45t轨道式龙门起重机：轨轮距750mm。距40m，基距16m，起重量450kN，最大腿压（轮压）为1500kN（250kN），力标准值：按水流力和9级风风速（4）船舶荷载：①船舶系缆综合考虑码头前沿现状，本工程码头东共布置5个泊位，依次为3个散货泊置于码头外侧，码头前沿线距航道中沿现有防洪堤平均挖入9m，自西向位和2个件杂货泊位，码头使用岸线长度为308m。码头前沿停泊水域布心线最近距离约91m，满足浙江省航道管理条例中建筑物外边线与航道中心线最小距离应当为该航道等级标顶设计顶高程：3.50m；护轮坎顶高程：3.75m；码头前沿设计河底高程：-长度：109.8m。2.2设计荷载2.87m；码头长度：308m；衔接翼墙（1）人群荷载标准值：3.5kPa。（2）均布荷载标准值：距离码码头前沿压准船宽的五倍的要求[3]。22m/s共同影响计算，并结合《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）.49kJ。相关规范计算。②船舶撞击力标准值：船舶靠岸时有效撞击能量为53 3.结构方案的设计2.1设计水位、代表船型及主尺度2.1.1设计水位 常年流速平缓。现与杭甬运河宁波段相统一，取用杭甬运河宁波段初步设计资料及《余姚市防洪排涝规划修编本工程码头实际情况，码头设计高水位按航道最高通航水位取值，设计低[1]4.3.1 规定并结合港总体设计规范》本区域水域属于平原内河水网，报告》（2016年）相关资料，根据《河重力式、高桩式和板桩式结构。根据经验，本工程码头结构考虑了两个方构，结构方案二为高桩梁板式结构。结构）3.1码头结构方案一（低桩承台重力式低桩承台重力式结构方案：上部常见的内河码头结构型式主要有本工程区的水文、地质条件及码头的案：结构方案一为低桩承台重力式结作用荷载，结合内河码头施工和使用水位取航道设计最低通航水位。本工程设计水位如下（85国家高程系）：1.13m，设计低水位（设计最低通航水设计高水位（设计最高通航水位）：位）：0.33m，校核高水位：2.48m，常头前沿20m内均布20kPa；20m以外均布60kPa。

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为衡重式C25砼墙身、C30砼压顶，底下为100mm厚C15素混凝土垫层和承载，桩基采用φ800mm钻孔灌注位置地质条件较差，需对码头区域进搅拌桩。3.2结构方案二（高桩梁板式结构）考虑桩土共同石棱体及回填宕渣。[4]板为700mm厚C30现浇钢筋砼，其200mm厚级配碎石垫层，墙后为抛桩，桩顶与底板相连。由于工程所处行软基处理，采用φ700mm双头水泥码头主要由桩基、横梁、纵梁和开挖土方量较少；2）疏浚对码头结构影响较小；3）对航道行洪影响较小。[5]方案二的优点如下：1）码头施工方案二的缺点如下：1）对地面超100mm厚C15素砼垫层和200mm厚级配碎石垫层；基础采用φ1000mm嵌岩灌注桩，断面桩间距4.3m，沿码头长度方向上的桩间距为3.0m，桩化岩层不小于2倍桩径；墙身后方采用顶伸入底板100mm，桩端进入中风抛石棱体回填，抛石棱体上方设置倒滤结构，分别为300mm厚碎石层、进行硬化处理[8]。200mm厚粗砂层及U400g无纺土工布，最后采用回填宕渣分层压实，面层采用负吸机及螺旋卸船机，由于负吸机及卸船机具体型号和荷载参数暂未式起重机基础结构相同。4.2.3件杂货泊位码头结构本工程1#、2#泊位装卸设备分别2）载和装卸工艺变化的适应性差；耐久性不如重力式码头，构件易损坏且难修复；3）高桩平台与两侧现有防洪堤结构衔接较为麻烦；4）接岸结构开裂等现象；5）施工相对复杂，结构造价相对较高。[6]处理不当时易发生竖向位移、变形、4.1.3方案比选结果面板几部分组成。平台下方共设置2排φ1000mm钻孔灌注桩，横向桩间距撑连接；横梁上方为预制纵梁，直接的现浇铺装层。为4.5m；桩顶为现浇横梁，其前沿设置靠船构件，靠船构件之间设置水平搁置于横梁上方；纵梁上方为预制面码头平台后方接岸处设置一座板，厚约25cm，其上方设置20cm厚3.5m高的重力式挡土墙：挡墙压顶采用C30砼浇筑，顶部与码头平台齐平；墙身采用C25砼浇筑，底板采用C30钢筋砼结构，其下方设置100mm厚的C15素砼垫层，墙后为抛石棱体和采用φ800mm钻孔灌注桩，桩顶与底采用φ700mm双头水泥搅拌桩。4.结构方案的比选与确定4.1结构方案的比选的优缺点4.1.1码头结构方案一（重力式结构）固，耐久性强；2）能承受较大的地面变化适应强；3）施工比较简单，维修[5]费用少。期维护成本等各方面综合考虑，决定以方案一：低桩承台重力式结构作为确定方案。案如下。4.2码头结构方案的确定4.2.1散货泊位码头结构综合比较，从码头运营效率及后确定，现阶段卸船机基础考虑与固定件杂货泊位码头采用低桩承台重码头低桩承台重力式结构具体方散货泊位码头采用低桩承台重力力式结构，码头墙身上部采用C30砼压轨道梁，宽0.7m，高lm，轨道梁中心构，底宽3.70m，高5.77m；下部采用顶，宽1.65m，高1.0m，其后设置前沿距离码头前沿2m；墙身采用C25砼结C30钢筋砼底板，宽4.9m，厚0.7m；底板下部设置100mm厚C15素砼垫层和3.0m,沿码头长度方向上的桩间距为4.5m，桩顶伸入底板100mm，桩端进方采用抛石棱体回填，抛石棱体上方式结构，码头墙身上部采用C30砼压砼结构，底宽3.20m，高5.37m；下部采用C30钢筋砼底板，宽4.4m，厚顶，宽1.2m，高1.0m；墙身采用C250.7m；底板下部设置100mm厚C15素砼垫层和200mm厚级配碎石垫层；37m，断面桩间距2.6m，沿码头长度基础采用φ800mm钻孔灌注桩，桩长方向上的桩间距为3.0m（部分结构段桩基纵向间距为3.1m），桩顶伸入底填，抛石棱体上方设置倒滤结构，分别宕渣分层压实，面层进行硬化处理[7]。板100mm；墙身后方采用抛石棱体回为300mm厚碎石层、200mm厚粗砂4.2.2固定式起重机基础结构层及U400g无纺土工布，最后采用回填固定式起重机基础采用低桩承回填宕渣。考虑桩土共同承载，桩基板相连。由于工程所处位置地质条件较差，需对码头区域进行软基处理，200mm厚级配碎石垫层；基础采用。1000mm嵌岩灌注桩，断面桩间距入中风化岩层不小于2倍桩径；墙身后设置倒滤结构，分别为300mm厚碎石层、200mm厚粗砂层及U400g无纺土层进行硬化处理。4.2.4后侧轨道梁结构工布，最后采用回填宕渣分层压实，面后侧轨道梁采用连续梁结构，方案一的优点如下：1）结构坚荷载和船舶荷载，对地面超载和工艺方案一的缺点如下：1）砂、石料用台重力式结构，码头墙身上部采用起重机基座高出码头面0.5m，起重轨道梁呈倒T型设置，上梁宽0.7m，下方设置100mm厚C15素砼垫层和200mm厚级配碎石垫层，基础采用φ1000mm嵌岩灌注桩，纵向桩间距为4.5m，桩顶伸入底板100mm，桩端进入中风化岩层不小于2倍桩径。4.2.5衔接翼墙结构C30钢筋砼基础，宽5.2m，高2.5m；机中心距离码头前沿3.0m。码头墙身采用C25砼结构，底宽约5.49m，板，宽6.7m，厚0.7m；底板下方设置高3.87m；下部采用C30钢筋砼底高1.2m，下梁宽1.5m，高0.5m，梁量较多；2）对地基的承载力要求高。构）的优缺点4.1.2码头结构方案二（高桩梁板式结

珠江水运 2023 1111头基础开挖→桩基施工→浇注钢筋砼底板→墙身浇筑及墙后抛石棱体逐步应贯穿在施工的全过程，并应进行全程的施工监理。6.总结低桩承台重力式结构和高桩梁板

衔接翼墙位于码头两端，用于衔接新建码头和两端现有防洪堤。翼墙同样采用低桩承台重力式结构，其上部结构基本与散货泊位码头结构保持一致，下部桩基采用φ800mm钻孔灌翼墙段结构面层仅考虑前沿5m范围注桩，桩长36m，断面桩间距2.6m，内进行硬化处理，作为防汛抢险道路；道路后方设置斜坡自然过渡至现的耕植土，表面种植绿化。4.2.6翼墙与现状防洪堤衔接结构状地面，斜坡段上方回填500mm厚本次新建码头通过两侧衔接护岸沿码头长度方向上的桩间距为3.0m。回填→预埋件埋设→码头面层结构施河道开挖到设计底标高。工→码头附属设施安装、调试→拆除围堰放水→用水上挖泥船将码头前沿5.2码头基坑开挖注意事项码头基坑开挖需分段进行，开挖式结构是近年来码头工程中使用最多头水工建筑物设计时，在结构验算满施工工期要求、工程造价、使用要求等保障工程实施的可靠性和经济性。的两种水工建筑物结构型式。在对码足规范要求的前提下，应该综合考虑方面的要求，对结构进行比选择，进而弃土必须及时外运，部分符合回填土质量要求的土方应临时堆放在基坑顶坡线20m以外，且堆土高度不得超过支护措施。本工程基坑开挖深度超过进行专项审查，审查通过方可实施。5.3灌注桩的质量控制1.5m。基坑开挖时必须做好排水和5m，施工单位应结合施工时的实际情况制定相应的深基坑支护方案，并应灌注桩的质量控制是本工程的重【基金项目：2021年度江苏省教育厅高校哲学社会科学思政专项课题““课程思政”视域下高职航海类专业人才培养模式研究”（2021SJB0863）阶段性成果；2021年江苏省高职高专院校思想政治理论课教学重点研究项目“高职航海类大学生对思想政治理论课接受度的分析研究”（2021JSSZZD09）阶段性成果。】段与原有防洪堤衔接，由于现状堤顶道路应急通车需要，考虑护岸前沿线与防洪堤堤顶线齐平处理。由于目前暂无现状防洪堤结构断面图，本次设计数据均以业主提供的地形图为准，场踏勘用量为准。衔接护岸段外立面具体情况应以施工单位实际施工时现为竖直面，防洪堤外立面为斜面，同浆砌块石护面结构，因此本工程施工时先在衔接处打入拉森钢板桩挡土，如当地土层参数较差，可在拉森钢板桩外侧加打φ600mm的钢管桩加固，填粘土或块石至斜面与防洪堤结合良好，最后设置浆砌块石护坦。5.工程技术重点5.1施工工序安排待挡土完成后再在护岸段挡墙外侧抛时根据了解防洪堤为内部填土和外部点也是难点。灌注桩的施工应严格按照设计文件及相关规范要求执行。灌浇筑桩顶砼时应超浇0.8m~1.0m，每规范对灌注桩进行质量评定.5.4水泥搅拌桩的质量控制注桩采用现浇C30水下砼，浇筑时应根灌注桩桩底沉渣厚度均不得超过100mm。桩基完成后依据桩基检测连续灌注，为保证桩身砼浇筑质量，[1]中交第二航务工程勘察设计院有限公司.河港总体设计规范:JTS166-2020[S].北京:人民交通出版社股份有限公司,2020.[2]交通运输部天津水运工程科学研究所.运河通航标准:JTS180-2-2011[S].北京:人民交通出版社,2011.[3]浙江省航道管理条例[J].浙江人大(公报版),2010(05):9-12.[4]中交第一航务工程勘察设计院有限公司.码头结构设计规范:JTS167-2018[S].北京:人民交通出版社股份有限公司,2018.[5]韩理安.港口水工建筑物[M].北京:人民交通出版社,2008.[6]魏龙.水工建筑物中桥梁结构承载能力的试验研究[J].珠江水运,2022(07):50-52.[7]邹晓川.湄洲湾港涵江作业区某泊位水工建筑物结构方案探讨[J].福建交通科技,2021(11):74-78.[8]林重阳.尤溪闽湖海事工作船码头工程水工建筑物主体结构的设计[J].福建交通科技,2020(06):185-188.参考文献：新建码头的一个重点，将直接影响到水泥搅拌桩的质量控制是本工程重力式码头结构的整体稳定安全。参考当地的施工水平，一般单头水泥搅拌桩的有效处理深度约为 12m，而且深度越深，处理效果越差。考虑到工程区域淤泥质土层深度较大，为确保施工质量能够达到设计要求，本工程考虑采用φ700mm 的双头水泥搅拌搅拌桩地基处理、基坑开挖、桩基施本工程施工环节较多，包括水泥工、围堰施工、混凝土浇筑、疏浚工程等等，需要注意与现有防洪堤的衔接，进行设计和施工，交叉内容较多，施的整体安全带来不同程度的隐患。特点，本工程主要施工工序如下：考虑到码头与后方场区由不同的单位工过程中对施工先后顺序进行合理安根据本工程的施工工程量和工程围堰→降低施工区域内水位→码排，否则不仅会影响工期，还会对码头桩，正式施工前应按施工组织设计确定的搅拌桩施工工艺打设数根试桩，水泥浆的水灰比、泵送时间、搅拌机提升速度等；必须保证桩身质量与桩以最后确定水泥的掺合量、外加剂、的入土深度。搅拌桩施工中需进行全桩长的复搅，要防止桩体上下喷浆不匀、下部水泥剂量不足、上下部强度差异大等问题。水泥搅拌桩的质量控制