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

林重阳

(福建省港航勘察设计研究院，福州 350002)

1 工程概况

本工程地处三明市尤溪县闽湖内， 港址位于尤溪县街面乡街面水库库区范围内，距省道S206 线约90 m。 项目建设规模为1 个小型海事工作船码头泊位。

2 设计条件

2.1 设计船型

本工程设计代表船型主尺度表见表1。

2.2 荷载

(1)恒载：结构物自重；

(2)均布荷载(人群荷载)：3 kN/m2(斜坡上)；

(3)船舶荷载包括撞击力、挤靠力、系缆力等；

(4)流速：设计流速取1.5 m/s；

(5)波浪：SW 向50 年一遇H1%=1.47 m；

(6)地震：场地抗震设防烈度为6 度，设计基本地震加速度为0.05 g，设计地震分组为第一组。

2.3 自然条件

(1)风况

三明地区受重山阻挡，风速较小，年平均风速1.8 m/s，全年各月以无风静止占优势，每年发生大于(等于)8 级大风日数8.4 d，以7-8 月发生居多。

(2)水位

库区的正常蓄水位为290.0 m(85 高程基准，下同)，死水位250 m。

由于水库为新建水库，暂无历年统计资料，水位持续时间据目前观察：11-7 月水位较低， 最低处接近265 m水位线；8-10 月，水位较高，最高处接近280 m。

根据业主提供资料，本工程选取设计水位：设计高水位290 m，设计低水位260 m。

(3)设计波要素

拟建码头前方有山体掩护、附近水域狭窄，小风区波浪较小，库区内现无实测波浪资料。 波浪按《港口与航道水文规范》小风区推算，结果显示如表2 所示：

(4)流速

本工程位于库区内部，流速缓慢，设计流速取1.5 m/s。

(5)地质条件

本工程拟建场地位于尤溪县街面乡街面水库区域内。地貌上属于丘陵坡地地貌单元。 场地原为山体，其原始地面坡度较缓，约15°～25°。 各土层主要设计参数见表3。

表1 设计代表船型主尺度

表2 小风区推算结果

表3 岩土层主要设计参数建议

(6)抗震设防标准

据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)附录A，场地抗震设防烈度为6 度， 设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组。

3 码头平面布置及结构方案

3.1 结构选型

本工程地处库区，所处工程位置掩护条件好，风浪较小， 但位置较为偏远。 工程建设位置地形地貌为斜面山体，考虑结合地形在山体表面建设斜坡道。对于前沿的水工建筑物，根据水文、地质等自然条件，一般采用桩基多层墩台式方案[1]。

桩基多层墩台式方案具有较好的耐久性和整体稳定性。一般一个泊位需建设两个或以上的墩台用以靠泊。墩台与后方场地可通过混凝土栈桥或是钢引桥进行连接。考虑到本工程水位差较大(设计高低水位相差30 m)，一般每层墩台层高约3～5 m，则墩台共需约6～10 层，层数偏多，施工工序较为繁杂。此外，还具有建设工期较长、低水位部分构件难以现浇、造价偏高等特点。考虑本工程工期不宜太长且业主预算有限，因此，不推荐采用该方案。

此外，还可以采用趸船结构方案。该方案具有良好的通用性和较好的经济性。且本工程地处库区，风、浪、流情况均较为理想，在平面布置上，一般前沿布置一艘钢制趸船，再通过钢桥与后方连接[1]。 且本方案造价较桩基墩台方案低，施工也较简单。 但工程区域水位差较大，按照传统浮码头设计，钢引桥设计坡度难以满足规范要求(规范要求：不通行汽车的货运码头不宜陡于1∶3.5)[2]。

考虑趸船随着水位变动并可允许调整前后位置，通过缩短与后方的距离，从而解决大水位差情况下，钢引桥设计坡度不满足规范的问题， 因此需对传统的浮码头平面布置进行优化改造。

3.2 平面方案

采用浮码头型式的方案。钢趸船尺度为(20×8×1.3)m，吃水0.6 m。趸船通过活动浮桥、撑杆、活动搭板与后方陆域连接。活动钢浮桥尺寸为(7.0×4.8×1.0)m，吃水0.3 m。浮桥两端分别与趸船和接岸搭板相连， 并用尼龙缆绳与趸船及岸坡地牛做相对固定。趸船系留采用锚链系统，趸船首尾分别配有定位锚链，锚链直径为φ32 mm，锚块采用25t 水泥锚块，挖坑埋置于泥面下，不影响港池使用。趸船及活动浮桥上均配有斜挂链固定于斜坡地牛上， 斜挂链采用直径φ30 mm 尼龙绳。 当库区水位变化时须有专人及时收放八字锚链和斜挂链并调整撑杆支撑位置， 待水位变化完毕后， 再拉紧八字链以及将斜挂链系至相应地牛上(图1～4)。

图1 低水位时平面图

图2 低水位时断面图

图3 高水位时平面图

图4 高水位时断面图

码头通过斜坡踏步与后方道路连接， 斜坡道宽度7 m。 踏步位于斜坡中间，踏步宽度5.0 m。 斜坡道两侧每隔约4.2 m 斜面距离均设置有系船地牛拉环， 系船地牛拉环用于固定趸船及活动浮桥的斜挂链[3]。

在调整趸船、 活动浮桥等位置时需要抬起搭板及撑杆。 由于没有合适的电动机械，因此考虑采用吊架+手拉葫芦的方法将撑杆及搭板升起。 在进行撑杆及搭板的设计时，在保证满足强度的同时，尽量减轻其重量，以方便进行人力操作(图5)。

图5 接岸部分断面图

3.3 结构方案

码头主要包括以下设施：

(1)趸船：趸船为钢结构，趸船的尺度为(20×8×1.3)m，吃水0.6 m，趸船采用定位链锚泊固定，另设斜挂链将趸船与浮桥做相对固定， 主锚链选用2 级φ32 mm 有档锚链；斜挂链和垂直链等副链选用φ30 尼龙绳，锚块选用25 t 水泥锚块，挖坑埋置于泥面下，不影响港池的使用。趸船前布置有橡胶护舷及系船柱等配套设施。

(2)活动钢浮桥：钢浮桥尺度为(7.0×4.8×1.0)m，吃水0.3 m。 两端分别与趸船甲板和接岸搭板连接，并用尼龙缆绳及岸坡地牛做相对固定。

(3)撑杆：撑杆在活动钢浮桥与斜坡道之间起到顶撑的作用。撑杆为箱型结构，长1.66 m，宽0.18 m，高0.166 m，重约74 kg。 共有2 根。 撑杆搭放的台阶不得高于当时水位淹没台阶以上三级，也不得放置在淹没台阶处。

(4)支杆：支杆位于2 根撑杆之间，长度略短于撑杆，长1.64 m，共有2 根，主要起支撑并加强接岸搭板的作用。

(5)接岸搭板：接岸搭板连接着活动钢浮桥和斜坡道，搭板分左右2 块，长1.57 m，宽2.27 m，其上设有防滑条。由于本工程水工建筑物位于库区， 届时水位将不定期发生变化，因此趸船和活动钢浮桥的位置也会发生变化。这将需要调整撑杆和活动搭板的位置。由于活动搭板较重，因此在撑杆上设有带孔翼板， 翼板穿透活动搭板露出搭板表面，再通过设在活动钢浮桥上的吊架和1.5 t 葫芦将其吊起，以实现搭板坡度的变化。

(6)斜坡通道：斜坡通道长63 m，宽7 m，采用现浇混凝土结构方案。 斜坡通道中间踏步宽5 m。

4 使用及注意事项

由于工程水位变化较大， 码头管理者应多留意库区的水位变动。 在水位变动时，应及时收放锚链、改系斜挂链和垂直链并调整撑杆的支撑位置。 撑杆搭放的台阶不得高于当时水位淹没台阶以上三级， 也不得放置在淹没的台阶处(图6)。

图6 不同水位下撑杆放置的示意图

5 结语

本文通过对闽湖海事工作船地形地貌、 水文水位情况的分析研究，采用了一种改进型的浮码头结构型式，以满足使用需求。 目前，本项目即将进入施工阶段。 未来随着本项目的建设，将为完善海事局监管体系，实现海事监管部门迅速到位及海事处正常执行湖上监督巡逻任务，开展湖区巡查工作和执行特殊应急任务， 提供坚实的支持和保障。