盐城港响水港区双港作业区码头水工建筑物设计综述

张浩 中设科欣设计集团有限公司南京港航工程分公司

1.工程概况

盐城港响水港区双港作业区码头一期工程位于盐城市响水县陈家港镇合心村西北角灌河南岸，距上游灌河大桥约10km，下游处紧邻排河北闸。

响水港区划分为小蟒牛、陈港、大湾、双港和大桥5个作业区。双港区泊位建设以3000吨级通用散杂货码头为主，由于受到灌河口拦门沙的限制，大型海轮无法进入灌河航道，灌河内航道船舶大型化趋势是非常明显的。在目前的灌河航道条件下，新建工程采用5000吨散货船及5000吨的近海件杂货船。

根据吞吐量预测和船型分析[1-3]，一期工程新建7个5000吨级泊位，其中4个5000吨级散货泊位、3个5000吨级件杂货泊位及其相应的配套工程，设计年吞吐量为979.5万吨，港口水工建筑物等级为Ⅱ级。

2.设计、施工条件

2.1 地质条件

码头工程区域地层结构较简单，分布较连续，土质较均匀。除浅层素填土、冲填土、淤泥质黏土、淤泥工程地质条件差，其它各层工程地质条件一般～较好，土体强度相对较高。

根据地质情况及建筑物结构特点，采用桩基础建设引桥及泊位区，桩型选用预制桩或钻孔灌注桩。

2.2 水文、气象条件

建筑物按高潮累计频率2%的潮位，极端高水位为3.83m；设计高水位为3.51m（高潮累积频率10%的潮位），设计低水位为-1.83m（低潮累积频率90%的潮位）。

地区全年主导风向EΝE，所占频率9%[4]。码头系泊组合风速按九级风考虑，风速22.0m/s，大于九级风时船舶应离开码头。设计基本风压值按《港口工程荷载规范》取为0.45kPa。码头前沿设计水流流速取1.5m/s。

2.3 抗震标准

根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)规定，场区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第三组；结合勘察资料，场区内软土和人工填土较厚，建筑场地属于建筑抗震不利地段。

2.4 工艺荷载

码头水工建筑物工艺荷载考虑如表1所示。

表1 码头水工建筑物工艺荷载

2.5 施工特点及方法

由于工程位于灌河下游，受风浪影响较小，除台风等特殊天气外，均可进行施工。施工中先施工引桥，为码头平台施工提供通道和测量定位平台。本工程施工难点为桩基施工，应先进行试桩。

工程试打6根Φ800mmPΗC管桩（编号1#～6#），其中1#～4#试桩位于码头平台位置，5#试桩位于1#引桥位置，6#试桩位于3#引桥位置。试打桩选择的原则是：试打桩的布置不影响后续码头其它基桩的沉桩；基桩所处地质条件具有代表性，桩位近旁有地质钻孔。根据以上原则，选择码头平台1号及2号排架G轴布置1#、2#试桩（ZK12附近）、109号及110号排架Η轴布置3#、4#试桩（ZK20附近）、1#引桥的J排架Y6轴布置5#试桩（ZK17孔近旁）、3#引桥K排架Y17轴布置6#试桩（ZK23附近）。

PΗC管桩在固定的预制场预制，用方驳将PΗC管桩运至施工现场，采用打桩船锤击沉桩。为了加强桩基之间的连接，防止桩身折裂和变位，对沉桩到位的桩基应及时进行夹桩处理。在打桩船不能进入的位置，进行钻孔灌注桩施工。

3.结构方案

本工程港口水工建筑物结构主要由码头平台、引桥组成。码头平台、引桥均采用透空式高桩梁板结构型式，该结构具有对岸坡、水流、河势影响较小，结构沉降变形小，结构受力明确，施工方便、施工周期较短等优点[5-6]。

根据港区地形、地质、水文等自然条件，对应总平面布置及装卸工艺推荐方案，工程结构主要尺度及高程如下。本项目码头面设计高程为4.60m，码头平台总长度为942m，上游侧平台宽度为25m，长度为376.8m；下游侧平台宽度为30m，长度为565.2m。引桥3座（1#～3#引桥），长度均为45.43m，宽度均为20m。码头平台上游侧设置皮带机廊道结构。码头平台下设置1m厚抛石护坡，坡比1:4。

码头平台采用高桩梁板结构，结构段内排架间距均为7.4m。其中25m宽平台共有54榀排架，共6个结构段；30m宽平台共有81榀排架，共9个结构段。

4.结构设计

码头水工建筑物结构还须根据结构荷载及地基土性质等验算后确定。

4.1 计算内容

高桩码头结构设计计算内容主要包括：（1）码头平台：码头横梁、轨道梁、纵梁内力和基桩承载力；（2）引桥：引桥横梁内力及基桩承载力；（3）码头岸坡的整体稳定计算。

4.2 计算方法

高桩码头的结构计算按照《高桩码头设计与施工规范》（JTS167-1-2010）中的有关规定进行。

（1）码头平台排架和引桥排架内力：码头平台和引桥均假定为平面问题分析，采用横向排架计算程序进行计算。

（2）码头轨道梁：施工期按简支梁计算，使用期按弹性支承连续梁计算。

（3）码头平台、引桥基桩承载力：根据地质勘察报告资料及参数，并由资料中各土层的物理力学指标及土层分布情况，按照《港口工程桩基规范》（JTS167-4-2012）、《港口工程灌注桩设计与施工规程》（JTJ248-2001），计算确定单桩轴向极限承载力。

（4）岸坡稳定计算按照《港口工程地基规范》（JTS147-1-2010）中的有关规定，采用圆弧滑动法分析岸坡的整体稳定性。

4.3 结构计算

考虑建筑物自重、船舶作用、地震等作用力，并对以上作用力按《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）要求，考虑荷载分析系数，对实际可能在码头结构上同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态，并结合相应的设计状况进行组合。

对码头结构下游侧30m平台结构受力复核如表2所示，可见码头结构安全可靠，整体性好，设计断面图如图1所示。

表2 码头结构下游侧30m平台结构主要计算结果

4.4 岸坡稳定复核

对于岸坡稳定分析，引桥接岸部分按后方荷载10kPa进行计算，同时施工期考虑7级地震。如表3所示，岸坡稳定满足规范要求。

表3 岸坡稳定主要计算结果

4.5 耐久性设计

根据《港口工程结构可靠度设计统一标准》（GB50158-2010），本工程水工建筑物设计使用年限为50年。相应地采取了预应力轨道梁及引桥预应力砼空心板，强度等级为C50，其余现浇及预制构件的强度等级均为C35。一般钢筋混凝土构件钢筋保护层厚度不小于50mm，严格控制裂缝宽度小于0.25mm，以保证设计使用年限。

对于PΗC桩，PΗC管节无需防腐，钢桩靴由于在泥面以下，也无需防腐处理。

5.结论

盐城港响水港区双港作业区码头一期工程设计，在满足吞吐量要求的前提下，以适应船舶大型化的发展趋势，对码头港口水工区域地质条件、建筑物规模、结构方案、施工特点进行了介绍，重点分析了码头水工建筑物结构内力、岸坡稳定、耐久性，从而确定了码头水工建筑物设计方案，提供了科学可靠的设计依据。