某板桩码头方案研究与设计

金 建，王二宝

(安徽省交通勘察设计院有限公司，安徽 合肥 230011)

1 项目背景

淮南市大通区某水泥有限公司位于淮南市上窑工业园，公司散装水泥、熟料、石膏等货物进出口量巨大，目前进出口主要依靠陆路运输或淮南市其他区码头水路运输。为满足企业运输的需求，有效降低货物运输成本，增加企业市场竞争力，充分发挥内河水运运能大、能耗小、成本低的优势，同时考虑到承担大通区腹地内大型企业矿建材料进口，公司决定在上窑工业园附近的窑河内建设一座公用码头。根据淮南港规划以及吞吐量需求，共建设6个1 000吨级通用泊位，设计船型尺寸为55 m×10.8 m×2.7 m。

2 航道条件

窑河航道现状等级为Ⅵ级，自上窑节制闸至新城口淮河入河口全长7.91 km，该河段河道顺直，弯曲半径大于500 m，靠淮河回水可常年通航100吨级船舶。

根据《安徽省干线航道网规划(2018-2030年)》，窑河航道规划为Ⅲ级，自炉桥至入淮河口共计28 km，项目列为2018-2020年航道建设重点项目。

3 总平面布置

3.1 基本原则

(1) 总平面布置符合《淮南港总体规划调整(2014-2025年)》。

(2) 充分利用港区水陆域资源，合理布置各建筑物，运输线路短，避免交叉和转折，节省费用，满足使用要求。

(3) 尽可能减小水工建筑物对河势、防洪、航道及通航安全的不利影响。

(4) 根据装卸工艺方案、自然条件和设计代表船型选定经济适用的码头结构形式。

3.2 前沿线布置分析

根据《安徽省航道管理办法》，禁止“在三级航道中心线的两侧各70 m，设置拦河捕捞网具、有碍船舶航行的其他固定网具或种植水生作物”。

项目位置处规划Ⅲ级航道中心线距离现有大堤堤脚约100 m。为满足航道中心线距离要求，同时考虑码头前沿2倍船宽的停泊水域，码头前沿线布置在大堤堤脚处以满足距离要求(100-21.6 m>70 m)。

3.3 码头结构形式选择

3.3.1 设计水位

设计高水位： 23.06 m。

设计低水位： 16.34 m。

设计河底高程： 13.14 m。

3.3.2 结构形式研究

根据前沿线的布置，码头建设占用现有大堤，施工过程需对现有大堤堤身局部进行开挖，经过与水利部门的沟通，码头设计方案应考虑以码头替代大堤，在具备防洪作用的同时尽量少破坏现有堤防，码头顶高程需与现在堤防高程一致，取26.5 m。

《码头结构设计规范》(JTS 167-1-2018)中，码头结构形式一般分为高桩码头、板桩码头、重力式码头，高桩码头为透空式结构，不具备以码头代堤的作用，同时施工需大面积对堤身进行开挖；重力式码头适合高差较小的码头，一般不超过10 m，本项目中码头顶面至设计河底高程高差为13.36 m，故不适宜采用重力式结构。考虑在一定的支护条件下板桩码头开挖量较小，在选择合适的基础后能够适应较大高差，同时板桩码头结构简单，能够实现以码头代堤。综上所述，码头采用板桩结构。

3.4 总平面布置

工程共建设6个1 000吨级通用泊位，切滩后退形成港池，自上游向下游连续布置。根据本处自然条件、航道条件和规划，码头前沿线距规划航道中心线为93～106 m，停泊水域不占用主航道。根据土地性质、装卸工艺，结合水利部门防洪要求，总平面布置如图1所示。

图1 总平面布置图

码头前沿线布置在水侧大堤堤身处，采用板桩码头方案与原有堤防连接，以码头代堤。码头平台顶高程26.5 m，与现有大堤封闭连接，码头总长400 m，前方作业带宽62 m，供车辆卸货、装车和调头作业，前沿上游端入口处设置一座22 m×8 m的配电房和2个水泥中转罐，通过架空管道与厂区水泥库连接；作业带后沿设置12 m宽的港内道路，上游端与190 m长的进港道路连接，入口两侧各设置1座地磅和1处洗车池，下游端设置一处装船机配套的地坑。

码头后方对应设置纵深135 m的物流用地，占地约80亩(1亩≈666.7 m2)。后方布置4×3 800 m2的仓库、6 400 m2的生产辅助区(含综合办公楼、沉淀池、消防池等)、7 400 m2的流动机械停车坪(含工具间、机修车间停车场地)等设施。园区内设置9 m宽的港内道路，周边设置5 m宽的绿化带及围墙。

4 水工建筑物

4.1 设计荷载

4.1.1 堆货荷载

前沿：20 kPa；后沿：40 kPa。

4.1.2 汽车荷载

55t汽车：前轴压30 kN，中轴压2×120 kN，后轴压2×140 kN。

4.1.3 工艺荷载

10t-20 m固定吊：自重约55t,倾覆力矩约 240 t·m。

4.1.4 船舶荷载计算

系缆力 194 kN。

撞击力 412 kN。

4.2 工程地质

见表1。

表1 打入桩岩土设计参数表

4.3 码头结构设计

码头采用前板桩+后桩结构形式，主要由胸墙、前板桩、钢板桩、后桩、码头面层、吊机墩台和基桩等组成。前板桩采用密排φ80 cm TSC桩板桩墙，桩长约20 m，桩间距1 m，墙后设7 m高CRP-U-880挡土钢板桩；后桩采用φ80 cm PHC桩，桩长约20 m，桩间距5 m。桩顶设扶壁式钢筋混凝土胸墙，胸墙底部承台宽6.6 m，厚度1.5，上部宽1.5 m，高6.0 m，上部间距5 m布置一道20 cm宽肋板，胸墙间隔20 m设置2 cm伸缩缝。胸墙前设SA-300橡胶护舷，胸墙顶部间隔20 m布置250 kN系船柱，考虑水位差较大，在高层23.0 m和20.0 m处布置系船钩。吊机墩处设置6.6 m×6.6墩台，墩台基础采用4根φ80 cm的PHC桩。

码头前沿设62 m宽作业带，结构自上而下依次为30 cm C35混凝土、25 cm水泥稳定碎石、20 cm级配碎石。

图2 码头断面图

4.4 码头结构计算

采用上海易工工程技术服务有限公司的《港口工程设计系列软件》对码头结构进行计算，结果满足要求。主要结果见表2。

表2 主要构件计算结果表

4.5 设计优点

码头结构采用前板桩+后桩结构形式，结构整体性好，受力明确；桩基均采用预制桩，施工周期短，污染小；桩长20 m，可采用陆上打桩，施工难度小；上部采用混凝土胸墙结构，耐久性较好。

5 结束语

本工程受航道宽度较窄以及堤防开挖的影响，在码头前沿线位置确定后码头结构形式选择受限。综合考虑各方面影响因素后，研究确定采用本文中的板桩结构，既保证了与航道中心线的安全距离，又能避免了堤身的大面积开挖，同时前方码头作业带与后方陆域连成一片，前沿与后方联系方便，提升了装卸的效率，能够为类似条件下码头设计提供一定的参考经验。