粤港澳大湾区深厚软土区域码头结构选型的探析

2021-05-06杨通周中铁二院广东港航勘察设计有限责任公司

珠江水运 2021年7期

◎ 杨通周中铁二院（广东）港航勘察设计有限责任公司

粤港澳大湾区是与美国纽约湾区、旧金山湾区和日本东京湾区相提并论的全球四大湾区之一,粤港澳大湾区已上升为国家战略，良好的基础设施是国际一流湾区的前提。在大湾区内广泛分布着深厚软土区域，其工程特性较差，不能直接作为天然地基持力层，码头结构型式是工程设计中的主要内容，常用的码头结构型式有重力式码头、高桩码头、板桩码头、浮码头等，在大湾区内深厚软土区域建设码头更需要因地制宜的选择合适的结构型式。

表1 方案1板桩墙及拉杆计算结果

表2 方案1轨道梁及桩力计算结果

表3 方案2桩基承载力计算结果

1.工程概况

中铁南方工程装备制造基地项目配套码头工程位于中山港马鞍港区，根据生产要求，1号泊位为5000吨级杂货泊位，主要功能为供基地钢构场板单元及辅料卸船，年通过能力43万t/年（其中板单元40万吨，辅料3万吨）。码头长约203.13m，顶高程5.30m，前沿底标高为-8.0m。装卸设备荷载：码头前沿配置2台50t门机，每机 4个腿，每腿轮数：8个，轮距0.85m，最大轮压350KN/轮，海侧轨距岸边2.5m，轨距12m、基距12m 。均布荷载：30KN/m2；头流动机械荷载：牵引车（XD980）及 50t平板挂车。

2.地质条件

根据钻探资料，工程区域覆盖第四系海陆交互相沉积层，下伏花岗片麻岩层。自上而下分布有淤泥、粉质粘土、中粗砂、粉细砂、粗砾砂、卵石、花岗片麻岩强风化层、花岗片麻岩弱风化层等土层。其中分布于全场地表层的全新统海相沉积淤泥软土，层厚13.7～19.0m，平均厚度为17.3m，厚度大，强度低，不宜直接作为天然地基持力层。强风化花岗片麻岩和中风化花岗片麻岩力学性质较好，是桩基础较好的持力层，但埋深较深。

表4 方案2纵横梁内力计算结果

3.结构选型

从本工程地质资料揭示的土层特性来看，可作为持力层的岩层埋深大，重力式结构不适合本工程，结合本码头的使用要求、荷载条件，码头结构采用板桩结构方案与高桩结构方案进行比选。

3.1 方案一：单锚板桩墙结构

图1 安装拉杆施工

图2 码头运行良好

码头顶高程5.30m，前沿底标高为-8.0m。板桩墙采用φ1.2m钻孔灌注桩连接排列而成，桩底标高均为-38.0m，板桩墙后设置φ0.8m旋喷桩防漏；在桩顶现浇宽1.88m，高4.28m的钢筋砼胸墙，在桩墙后设连续式钢筋砼锚定墙，锚碇墙中心线距离码头前沿线距离为33m，锚碇墙高度4.0m，锚碇墙顶标高为+4.0m，底标高为0.0m，锚碇墙厚0.5m，锚定墙下设置0.2m厚的C20素砼垫层，墙前设置抛填10～100kg的块石。胸墙与锚定墙间用φ85mm钢拉杆连接，拉杆间距1.5m。码头面设置两条钢轨，轨距12m。轨道基础采用单排Ф0.8m灌注桩，间距4.5m，其上设置C30桩帽，桩帽上现浇C30钢筋混凝土轨道梁，轨道梁高1.8m，宽0.8m。

为了改善结构受力条件、满足结构整体稳定要求，并考虑到软土体地基的蠕变特性，需对原状淤泥层进行地基处理，以改良土体物理力学指标和属性。码头结构主动区考虑采用Φ600水泥搅拌桩进行加固，码头前沿钻孔排桩后方主动区约为34.75m范围内加固深度18.3m，加固体顶标高为+0.0m，底标高为-18.3m，采用块式拌合体加固，前沿16m区域加固体规格为Φ1.2×1.2m,前沿16m至34.75m区域2.0×1.5m。码头前沿被动区采用回填10～100kg块石的加固方式，加固底宽为11.3m，加固深度为4m，加固体顶标高为-9.80m，底标高为-13.30m。

表5 码头结构方案优缺点比较表

3.2 方案二：高桩梁板结构

码头平台宽34m，顶高程5.30m，前沿底标高为-8.00m。码头桩基采用φ0.8mPHC桩，每排架设1对双直桩、1对叉桩及4根单直桩，排架间距7.0m，桩底标高-40m，以强风化花岗片麻岩层为桩基持力层，桩顶设桩帽，上部结构为C40砼迭合梁板结构，横梁高2.3m，预制下横梁宽1.3m、高0.8m，现浇上横梁宽0.8m、高1.5m，纵向设8根纵梁及2根轨道梁，预制纵梁宽0.5m、高1.1m，预制轨道梁宽0.8m、高1.7m。迭合面板厚0.4m，其中预制0.25m、现浇0.15m。码头面设磨耗层，厚度不小于50mm。

高桩码头的护岸采用抛填块石堤脚加打砂桩斜坡堤结构，顶高程为5.30m。陆域软基完成后，开挖码头基槽，基槽底标高-11.80m，开挖边坡1：3.5，坡底设100～200Kg厚2.5m的抛石棱体，坡上自下而上依次设1.5m厚中粗砂垫层、0.6m厚混合碎石倒滤层、50～100Kg块石堤心及1.1m厚1.5t块石护面，外坡坡度为1：1.5，护岸顶设C40钢筋砼挡土墙。