淮安市内河航道码头结构选型的研究与实践

洪 伟 顾正南 陈洁茹 朱潇潇

（淮安市水利勘测设计研究院有限公司 淮安 223005）

淮安市内河航道码头结构选型的研究与实践

洪 伟 顾正南 陈洁茹 朱潇潇

（淮安市水利勘测设计研究院有限公司 淮安 223005）

本文阐述了淮安市内河航道的特点，分析了码头结构选型的各种外部影响因素，研究了边界条件对码头结构选型的具体影响，通过码头结构选型的实例建立了外部条件与结构选型的关系(包括单一条件与结构选型的关系及多条件与结构选型的关系)，对与复杂边界条件下相适应的复合结构进行了探讨。

内河码头 影响因素 结构选型 限制条件

1 淮安市内河航道特点

淮安市内河众多，水运资源十分丰富，京杭大运河纵贯南北，淮河出海航道横贯东西，盐河航道、洪泽湖航道、金宝航道以及淮沭河、张福河、溪河等航道纵横交错。航道等级从Ⅱ～Ⅶ级，船舶吨位从50t～2000t不等，这些通航河道基本为渠化河道，河道宽度在30～120m左右，河道断面相对比较规整，型式主要有梯型断面、矩式断面（人工结构防护断面）及复式断面等，河道正常水深在1.5～4m左右，两侧堤防宽度在3～6m左右。

淮安市内河航道同时具有下列特点和要求：通航河道也是行洪河道，河道宽度相比航道宽度富裕度不大；堤防是确保河道行洪安全的重要屏障，堤顶道路是防汛的重要通道，在确保防洪安全的前提下，提高河道的航运效率。

2 码头结构型式

适应淮安内河航道特点的码头结构类型主要有：重力式码头、扶壁式码头、空箱式（含空箱扶壁式）码头、悬臂式（地连墙、排桩及预制板桩）码头、拉锚式（地连墙、排桩及预制板桩）码头、格构式（地下连续墙、排桩）码头、高桩码头、复合码头（双排不等距灌注桩结合扶壁式矮承台码头结构）等。

3 码头结构选型的影响因素

3.1地质条件

主要是从土的类别、承载力、弹性模量等参数来考虑和评价对码头结构选型的影响。如承载力相对高的地基可采用重力式码头、扶壁式码头，承载力相对低的地基可采用空箱式码头、拉锚式码头、高桩码头、复合码头（排桩结合扶壁）；砂性土地基不能采用悬臂式（地连墙、预制板桩）码头、拉锚式（地连墙、预制板桩）码头；变形模量大的地基可以采用格构式、悬臂式及拉锚式码头。

3.2水文条件

主要是指最高通航水位、最低通航水位及流速大小对码头结构的影响。最高通航水位加超高决定码头面高程，最低通航水位扣除船舶吃水深度和富裕深度等于港池底高程，码头面高程-港池底高程=码头结构高度，码头结构高度大小影响结构的选型。水流流速的大小对结构也有影响，如流速过大，如采用高桩码头将影响水的流态，进而易产生冲刷和淤积。

3.3航道宽度

主要是指航道宽度对施工围堰及码头使用期进、出港和作业的影响。相应等级的航道有对应的航道宽度，淮安内河航道等级从Ⅱ～Ⅶ级，相应航道宽度为75～24m。航道宽度与码头前沿线距离过小，无法采用围堰法施工，也就不能采用浅基础的码头结构型式。

3.4行洪条件

主要是指对行洪要求高的河道在施工期尽可能不采用围堰法施工,码头结构型式不影响或少影响过流断面和尽可能低的引起雍高水位，以不改变河势。如采用高桩码头可减小阻水面积。

3.5堤防条件

是指堤防的等级、宽度、堤顶道路的等级、堤前堤后的地形地貌等自然条件和水行政主管部门为保护堤防对码头建设提出的管理控制条件。管理控制条件主要有：不允许在堤防范围内打桩、不允许在堤防中开设交通廊道、不允许施工期因基坑开挖而破堤。在确定的自然条件下，码头结构选型要确保堤防的安全稳定，不削弱堤防断面，避免堤坡产生浅层或深层的整体滑动。

3.6河道断面

是指河道断面形状,如有无滩地及滩地的高程和宽度。有较宽的滩地且滩地的高程较高，往往较易填筑施工围堰，围堰的工程量也较小，同时还可构筑打桩及地连墙施工和作业平台。

3.7投资条件

是指投资的主体、资金的来源、投资的额度。资金充裕时，可以采取方便施工、加快进度的结构方案。

4 码头结构选型

上述码头结构选型的影响因素主要可以归纳为地基限制条件、水文限制条件、空间限制条件、河道断面特征限制条件四种类型，其中航道宽度、堤防条件可归为空间限制条件，水文条件、行洪条件可归为水文限制条件。码头结构选型约束条件分为单一限制条件和多限制条件，在多数情况下为多条件下的结构选型。

4.1单一限制条件下码头结构选型

单一限制条件下的码头的结构选型比较简单，通过分析可以找出单一限制条件，对照不同码头结构型式的适应范围，选出适用此条件的码头结构，若有多种型式同时适用，还可从经济性、施工的难易程度再进行对比分析，直至选出最优方案。

4.1.1地质限制条件下的结构选型

通常对于地基承载力较高的码头，采用重力式或扶壁式码头结构型式，在码头较高的情况下，可采用空箱扶壁式结构以降低地基应力；对于地基承载力较低的码头，如持力层为软弱土层，可选择地基加固方法或选择拉锚式码头结构，土层为粘性性质时可采用板桩拉锚、地连墙拉锚，土层为砂性性质的可采用排桩拉锚或地连墙拉锚。

案例1：位于淮安区上河镇京杭运河右岸的江苏大山面粉实业有限公司码头，从堤顶至港池底下3m范围内土质主要为承载力在110kPa以下相对较差的软弱粘土，而港池底3m向下土质为承载力比较高的硬塑粘土。由于粘性土易于成槽，经综合比选，最终选择了地连墙拉锚方案。

案例2：清河区里运河右岸的润尔华有限公司码头，从堤顶至港池底下4m范围内主要为承载力在80kPa以下相对较差的粉土，而港池底4m向下土质为承载力比较高的硬塑粘土。由于上部粉土难以成槽，经综合比选，最终选择了排桩（墙后结合搅拌桩防漏土）拉锚方案。

4.1.2空间限制条件下的结构选型

受空间条件的限制主要是指码头由于受航道宽度及堤防位置的约束，不具备大开挖及围堰的施工条件，当码头前沿空间受到约束（即无法采用围堰）时，可以选择拉锚式结构，当码头前、后（即无法开挖基坑）空间均受限时，可选择高桩或格构式码头结构。

前述润尔华码头结构选型既是考虑了地质限制条件，同时也考虑了空间限制条件。润尔华码头前沿线至航道边线距离仅有30m，其前空间填筑围堰受到限制，前沿线至堤防内距为25m，后空间拉锚条件比较宽裕，因而也选择了排桩拉锚式方案。

案例3：淮安港建华管桩码头结构选型时考虑了码头前、后空间均受到约束。码头位于苏北灌溉总渠宁连路大桥下游约960m的右岸，码头前沿线距航道边线为75 m，码头前沿线距堤防内边线为15m，其前、后空间不仅受到自然条件的限制，还受到水利、交通行政管理部门的管理控制条件制约，无法采用常规码头结构。针对此约束条件，并考虑其它影响因素，综合选择了对空间条件要求低的双排地连墙格构式体系方案。

4.1.3水文限制条件下的结构选型

由最高、最低通航水位确定的码头高度是码头结构型式考虑的一个方面，如5m以下可以考虑选择重力式、5～8m可考虑采用扶壁式、8m以上可考虑可采用空箱扶壁式。

4.1.4河道断面限制条件下的结构选型

对于矩形断面河道，通常选择高桩码头；对于复式断面且滩面较高且较宽的河道，通常选择可围堰施工的码头结构型式及适用填筑机械作业平台的码头结构型式。

4.2多限制条件下码头结构选型

通常码头为多限制条件下的结构选型，在选型过程中，应从多条件中找出主要条件和附属条件。首先针对主要条件进行结构选型，当结构型式也满足附属条件时，是最佳方案；当结构型式无法同时满足附属条件时，可以通过引入新的结构型式来适应限制条件；另外一种情况是弱化附属条件（如对于低等级航道，可通过限制通航，采用可进行围堰施工的结构类型）。

如上述淮安港建华管桩码头，在结构选型时除空间限制条件外，还有地质限制条件和河道断面限制条件，码头位置处的地质条件主要为易于成槽的粘性土质，断面为滩面较高但不宽的复式断面有利于形成挖槽机的施工作业平台，该种条件下可选择双排地连墙格构式体系。

又如前述淮安区上河镇京杭运河右岸的江苏大山面粉实业有限公司码头，在结构选型时除地质限制条件外，还有空间限制条件和河道断面限制条件，码头位置处的后台空间比较开阔，有拉锚空间，断面为滩面较高的复式断面有利于挖槽机的施工作业，该种条件下选择拉锚式地下连续墙体系。

案例4：位于淮安市区里运河南岸的淮阴发电有限公司码头就是采用新结构适应新条件的一个典型案例。该码头位置条件为前、后空间受限，地质条件较好的粘性土层。码头上部采用混凝土扶壁式矮承台结构，下部采用双排不等距混凝土灌注桩结构。其结构特点为：前排为无间隙混凝土灌注桩进行挡土，后排为等间距不连续混凝土灌注桩，前、后排桩通过混凝土扶壁式矮承台连接成为整体结构，刚度大、抗水平力强；施工机械为常规钻孔机，所需施工空间小；矮承台施工仅需在前方设置小子堰；工程投资省、施工难度小■