科伦坡港口城运河护岸结构形式的确定

李春潮，郭赞辉，肖仕宝，金建军，4（1.中交天津航道局有限公司，天津　00461；.中国港湾工程有限责任公司，北京　10007；.中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东　广州　5100；4.广东省航运规划设计院有限公司，广东　广州　510050）

科伦坡港口城运河护岸结构形式的确定

李春潮1，2，郭赞辉2，肖仕宝3，金建军2，4
（1.中交天津航道局有限公司，天津300461；2.中国港湾工程有限责任公司，北京100027；3.中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州510230；4.广东省航运规划设计院有限公司，广东广州510050）

摘要：护岸结构形式对于护岸结构的设计、实施、维护等具有重要意义。文中以“21世纪海上丝绸之路”战略重要支点之一的斯里兰卡科伦坡港口城运河护岸为例，根据业主要求及自然条件，选取混凝土方块、混凝土板桩方案，及国外广泛应用的新型复合材料板桩方案，从施工工艺、预制场地、施工工期、耐久性以及使用期对荷载的适应性、造价等方面比选最优方案。初步选用复合材料板桩作为标准段的方案，并给出了建议。

关键词：运河护岸；结构形式；比选

0　引言

科伦坡港口城项目位于斯里兰卡首都科伦坡南集装箱码头以南近岸海域，与科伦坡现有的CBD区相连，拟填海造地面积267万m2并进行土地的一级开发和二级开发。斯里兰卡是中国“21世纪海上丝绸之路”战略的重要支点之一，该项目的顺利建设将成为落实“一带一路”战略的一步要棋，使科伦坡形成新的城市商圈与金融中心，进而促进旅游业长足发展，并吸引更多外部投资。

本工程主体由陆域吹填、防波堤、拦砂堤、潜堤、护岸、游艇码头及陆域上部各种建筑结构组成。其中运河护岸由西北往东南方向贯穿港口城，两侧总长5 090 m，宽度70 m，见图1。运河护岸实施后形成岸滩，起到帮助城市水体交换的作用[1]，可以避免游艇停靠时对岸坡的破坏，减少两岸的土地流失。护岸结构形式的确定，对于护岸结构的设计、实施、维护等具有重要意义。

1　运河护岸的结构方案

根据相关文件的规定[2]：运河采用直立式岸壁结构，并建议采用混凝土方块结构；如采用钢板桩结构需在-2.0 m以上采用包裹等保护，水下区域需采用阴极保护；若采用复合材料板桩，需征求相关方同意。

考虑到运河护岸在不同区域的有效波高的不同，选定标准段作为本次研究的范围，运河护岸标准段总长度为3 525 m，标准段范围见图1。

1.1运河护岸区域自然条件

设计高水位1.2 m，设计低水位-0.2 m，大潮平均高潮位0.7 m。标准段部分的波浪非常小，所以波浪作用可以不用考虑[3]。

根据港口城项目的勘察报告[4]，运河护岸标准段原泥面高程为-11.0～-19.0 m，主要由软黏土（2-6A，2-2，2-3层）、砂层和片麻岩组成；局部有礁盘，礁盘顶标高约为-6.8 m，高于-7.5 m的礁盘面积较少。

图1　科伦坡港口城运河护岸平面布置图Fig.1　Layout of the Colombo Port City canal revetment

1.2运河护岸的结构形式

1.2.1混凝土方块方案

运河护岸若采用实体方块方案，从工程可实施性出发，要求单个块体重量<50 t，根据此原则设计出典型断面如图2[3]，方块断面宽度2.5～5.0 m，前沿线方向的长度2.5 m，高度1.8 m。后方抛填10～100 kg块石形成减压棱体，陆域为回填砂（含泥量小于10%），抛石棱体与开山石之间设置倒滤层。基础坐落在抛石基床上，碎石基床厚度1.0 m。从前沿线前4.5 m至前沿线后20 m范围进行振冲处理，处理深度至原泥面。

图2　实体方块方案结构典型断面图Fig.2　Typical cross-section of concrete block structure

1.2.2混凝土板桩方案

目前采用水力插板技术建成并投入使用各类工程项目累计可达100余项[5]，板桩厚度已达到50 cm，长度可以达到20 m，配筋方式有普通钢筋及预应力钢筋，截面形式由单一的矩形截面发展为薄壁“I”型。

从工程可实施性出发，钢筋混凝土板桩结构设计的典型断面见图3[3]，前墙混凝土标号C40，厚度400 mm，设计底标高约-7.0 m，预制混凝土板单块纵向长3 m，重23 t，板桩通过现浇胸墙连成整体。为满足施工水位和兼顾景观要求，胸墙底标高取为0.0 m。前墙后方回填砂，含泥量臆10%，通过碾压达到N逸15击。锚碇墙混凝土标号C40，厚度400 mm，底标高-1.0 m，顶标高1.7 m，距码头前沿线12.0 m。前墙和锚碇结构通过钢拉杆连接，拉杆直径40 mm，间距3.0 m，拉杆高程为+1.0 m。前沿海侧10 m范围内，铺设0.5 m厚防冲碎石。地基处理范围从前沿线海侧15 m至路侧20 m范围进行振冲密实处理，处理深度至原泥面。

图3　混凝土板桩结构典型断面图Fig.3　Typical cross-section of concrete sheet pile structure

1.2.3复合板桩方案

新型复合板桩是替代传统钢板桩的高强度聚乙烯板桩或复合玻璃纤维钢板桩，在荷兰、古巴、泰国等国家已开始规模投入使用，至今有20多a的使用历史[6]，与复合板桩相匹配的锚板协同辅助杆和拉杆并行打入土层，然后在拉杆拉力作用下，锚板张开，从而提供锚固效应。斜地锚施工方便，但提供的土体抗拉效应有限，适合高差小，受力小的护岸结构。

本项目采用的复合板桩截面如图4，D=254 mm，W=508 mm，t=8.6 mm；容许弯曲应力137 MPa，弹性模量28 200 MPa。复合板桩的地锚为近年来荷兰JLD工程公司开发的新型锚固结构[7]，由高强钢拉杆和锚板组成。拉杆直径35 mm，抗力设计值320 kN，地锚抗力设计值390 kN。

板桩结构设计的典型断面见图5[3]。

图4复合板桩截面图Fig.4　Section of synthetic sheet pile

图5　复合板桩结构典型断面图Fig.5　Typical cross-section of synthetic sheet pile structure

在运河标准段，采用Wallap 2D有限单元法核算前墙及锚碇墙的内力，设计桩底标高-6.8 m，板桩通过现浇胸墙练成整体；为满足施工水位和兼顾景观要求，胸墙底标高取为0.0 m；前墙后方回填砂（含泥量小于10%），通过碾压达到N逸15击；锚碇结构采用斜地锚，埋深约4.5 m，距离前墙12 m，前墙和锚碇结构通过钢拉杆连接，拉杆直径35 mm，间距1.52 m，拉杆在水平上投影长度12 m。前沿海侧10 m范围内铺设0.5 m厚防冲碎石。地基处理范围从前沿线海侧15 m至路侧20 m范围进行振冲密实处理，处理深度至原泥面。

2　造价分析及方案比选

通过计算三种方案的标准段的工程量，采用的主要材料综合单价包括，碎石35美元/m3、混凝土240美元/m3等。本次三种方案的造价计算不含回填砂、地基处理、面层、栏杆的相关费用，经计算每延米护岸工程的投资估算见表1。

综上，从工程可实施性及造价上分析，新型复合材料板桩具有优势，初步选用复合材料板桩作为标准段的方案。

表1　三种方案投资估算及优缺点比选表Table 1　Investment estimation of the three schemes and their advantages and disadvantages comparison

3　结论与建议

本文根据运河护岸区域的自然条件，初步选取混凝土方块、混凝土板桩、复合材料板桩方案，从施工工艺、预制场地、施工工期、耐久性以及使用期对荷载的适应性、维护费用、造价等方面比选得到最优方案，主要结论及建议如下：

1）从工程可实施性及造价上分析，复合材料板桩具有优势，初步选用复合材料板桩作为标准段的方案。

2）鉴于复合材料板桩需要得到相关方同意，提前做好新型复合材料板桩的报批工作。

3）关于新型复合板桩材料使用年限的确认，虽然生产厂家提供了耐久性保证书，但此保证书没有相关的试验数据、工程实例、相关理论的支撑；建议在施工图设计阶段对复合材料板桩的使用年限和耐久性需进一步研究论证。

4）斯里兰卡是中国“21世纪海上丝绸之路”战略的重要支点之一，港口城项目的顺利建设将成为落实“一带一路”战略的一步要棋。并且使科伦坡形成新的城市商圈与金融中心，进而促进旅游业长足发展，吸引更多外部投资。

[1] 港口城基础设施项目设计采购施工总承包合同：业主要求的 第一部分第5.2.2 款[R]. 斯里兰卡：港口城项目公司，2014.

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

[2]港口城基础设施项目设计采购施工总承包合同：业主要求的第一部分附录三[R].斯里兰卡：港口城项目公司，2014. EPC contract of infrastructural project of Port City:Appendix 3 of section 1 of employer忆s Requirements[R].Sri Lanka:Port City Pro原ject Co.,Ltd.,2014.

[3]麦宇雄，刘堃，肖仕宝，等.港口城项目初步设计[R].广州：中交第四航务勘察设计院有限公司，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]佘红，杜宇，祝刘文.港口城项目勘察报告[R].广州：中交第四航务勘察设计院有限公司，2014. SHE Hong,DU Yu,ZHU Liu-wen.Investigation report on Port City project[R].Guangzhou:CCCC-FHDI Engineering Co.,Ltd.,2014.

[5]富荣，程义吉，许国辉.水力插板成套技术研究与应用[M].郑州：黄河水利出版社，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.

港口航道工程设计及管理工作。

E-mail：lichunchao-nhri@163.com

中图分类号：U656.3

文献标志码：A

文章编号：2095-7874（2016）01-0052-04

doi：10.7640/zggwjs201601012

收稿日期：2015-08-09

作者简介：李春潮（1981— ），男，江西九江人，硕士，工程师，从事

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