阳江港海陵湾港区吉树作业区#J1-#J2泊位码头水工结构设计分析

2023-04-13蔡宗杰广东省航运规划设计院有限公司

珠江水运 2023年6期

蔡宗杰广东省航运规划设计院有限公司

1.工程概况

阳江港海陵湾港区吉树作业区位于广东省西部沿海，阳江市海陵湾东岸，九姜河口南侧。#J1-#J2泊位为2个3千吨级多用途泊位，并兼顾靠泊5千吨级船舶，码头总长度254m，其中重力式沉箱结构段长210.9m，灌注桩墩台结构段长43.1m；码头北端设置护岸长545m，护岸采用斜坡堤结构，南端与阳江港海事海监部门基地码头相接；围堰总长度1205m，由北围堰、南围堰、分隔围堰三部分组成。

2.设计条件

2.1 水文、气象条件

极端高水位4.59 m；极端低水位-0.29m；设计高水位3.39m；设计低水位0.51m；施工水位2m；设计水流速度为1.5m/s。

区域全年风向以NE～NNE 为主，出现频率为31.8%，最大风速为28m/s。

2.2 地质条件

拟建场区上覆土层为第四系全新统至晚更新统淤泥类土或砂性土、花岗岩风化残积层、下伏燕山期全风化花岗岩、强风化花岗岩、中风化花岗岩和微风化花岗岩。

2.3 抗震设防

场地类型属Ⅱ类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组均为第一组，建筑的设计特征周期为0.35s。

2.4 工艺荷载

港口水工结构工艺荷载如表1所示。

表1 港口水工结构工艺荷载

3.码头结构方案

根据码头使用要求并结合港口地质条件，码头水工结构设置一段常规段和一段与邻近码头相衔接的过渡段，常规段采用重力式沉箱结构，过渡段由2个桩基（灌注桩地连墙）墩台结构段组成[1]。

3.1 常规段（重力式沉箱段）

码头前沿顶标高5.0 m，底标高-8.1m，沉箱底高程-12.0m，采用重力式沉箱结构，常规段长度210.9m，由9个沉箱和上部胸墙、连系梁、轨道梁组成。沉箱结构方案采用的标准沉箱平面尺寸为：底宽×长×高=13.98m×23.26m×13.27m，沉箱底板前趾的长度为1.0m。前壁厚0.38m，后壁及侧壁厚0.35m，横向隔板厚0.25m，纵向隔板厚0.3m/0.25m，底板厚0.65m，内设20×20cm加强角。沉箱内用纵横隔墙隔成15个舱格，横向3个舱，纵向5个舱。沉箱内回填中细砂，舱格顶部铺设0.3m碎石垫层和浇筑0.1mC20砼垫层封舱，沉箱安装缝为60mm，两个沉箱之间设置倒虑空腔，空腔内回填20～100mm级配碎石、安放钢筋混凝土插板和铺设二层土工布作为倒滤设施。

沉箱结构持力层为粗砾砂层，基槽挖至标高-14.0m，开挖边坡为1:3。基槽开挖完成后铺设一层0.3m厚的二片石垫层，再用10～100kg块石抛填形成安放沉箱的基床，基床厚1.7m。

沉箱的上部结构为现浇C40混凝土L型胸墙，胸墙直接坐落在沉箱顶部。胸墙顶宽3.5m，底宽5.0m，高为3.73m，胸墙内设置管沟，胸墙前沿设置高度0.25m的护轮坎。每个沉箱上设置一段砼胸墙，即胸墙的分段长度为23.3m，段间设置20mm宽的沉降缝，沉降缝采用沥青木丝板等弹性材料填充，缝后与陆域轨道梁之间铺设两层土工布滤层，然后设置混合倒滤层结构。

橡胶护舷、系船柱和门机前轨设施等附属设施设置在胸墙上。橡胶护舷采用SUC1150两鼓一板标准反力型橡胶护舷，竖向设置于胸墙临水面。考虑兼顾小船停靠，另横向配置D500×2000L型橡胶护舷。胸墙顶面设1000kN系船柱。胸墙陆侧顶面纵向通长埋设门机前轨，钢轨采用QU100钢轨。

门机轨距10.5m，海测与陆侧轨道梁相距10.5m，陆侧轨道梁设在沉箱后壁上，采用反L型截面，高度取与胸墙一致，为3.73m，轨道梁顶宽1.0m，底宽2.2m，其分段长度取与胸墙（海测轨道梁）一致，为23.3m。陆域轨道梁通过连系梁与码头前沿胸墙相连，连系梁设在沉箱横向隔板顶部，为矩形截面，尺度为0.8m×1.2m（宽×高），长度6.8m，与胸墙及陆侧轨道梁衔接处设置0.4m×0.4m加强角，重力式码头南北端头处连系梁兼顾封头挡墙作用，高度取与胸墙一致，为3.73m。陆域轨道梁段间设置20mm宽的沉降缝，沉降缝采用沥青木丝板等弹性材料填充（与胸墙分缝处一致），缝后铺设两层土工布滤层，码头后方回填中粗砂。

在码头南端，为了避免重力式结构基槽的开挖影响邻近阳江海事监管基地码头的北护岸的稳定性，在阳江海事监管基地北护岸前沿一定范围设置临时支护结构，采用钢板桩的双排桩支护结构，双排桩支护段长 97m，桩顶高程 4.0m，桩底高程—16.0/—12.0m，靠近码头基床段（约 11.5m），在钢管桩后方软土层采用高压旋喷桩整体加固，后方一定范围内采用φ600@1500 高压旋喷桩进行加固，高亚旋喷桩加固段长度约 36.55m，临时支护段仅作为施工过程的防护措施。

3.2 过渡段（桩基墩台段）

码头前沿顶标高5.0 m，底标高-8.1m，墩台段由GZ墩台1和DT墩台2两个结构段组成。GZ墩台1段长19.5m，宽15.0m，采用φ1.2m灌注桩桩基墩式结构，沿墩台长度方向桩距5.5m，设置4排桩基，沿墩台宽度方向设置4根φ1.2m灌注桩，桩距3.8m，墩台宽度方向最后一排灌注桩采用φ1200@1400密排桩结构（地连墙），桩间缝隙采用φ600@1400高压旋喷桩封堵，灌注桩桩底标高—23.0m，以中风化为持力层，顶标高为2.6m，嵌入上部墩台100mm。高压旋喷桩底高程—14.8m，桩顶高程与灌注桩一样，为2.6m，墩台采用现浇钢筋混凝土结构，墩台底高程2.5m，顶高程5.0m（码头面高程），在墩台上设置供水栓井、门机轨道、系船柱、橡胶护舷、靠船构件等附属设施。

DT 墩台2段墩台平面呈梯形，结构段长23.6m，宽15.0m，和GZ墩台1结构段一样，采用φ1.2m灌注桩桩基墩式结构，沿墩台长度方向桩距4.8/4.5m，设置4排桩基，沿墩台宽度方向设置4根φ1.2m灌注桩，桩距3.8m，与GZ墩台1结构段不同的是本结构段在海测和北侧灌注桩均采用φ1200@1400密排桩结构（地连墙），桩间缝隙均采用φ600@1400高压旋喷桩封堵，本结构段所有灌注桩桩底桩顶高程均和GZ墩台1结构段的一样，高桩旋喷桩桩底高程—14.8m，桩顶高程—1.0m，墩台采用现浇钢筋混凝土结构，墩台底高程2.5m，顶高程5.0m（码头面高程），在墩台上设置门机轨道、系船柱、橡胶护舷、靠船构件等附属设施。

过渡段的2.5m厚墩台分两次浇筑，第一次浇筑厚度0.8m，形成墩台底模施工平台，然后安装前沿预制靠船构件，并进行墩台第二次浇筑形成过渡段的码头平台结构。

过渡段形成设计断面及达到设计强度后，地连墙可以作为施工期基槽开挖的挡土结构，以防止基槽开挖对邻近阳江海事监管基地的码头及其北护岸的影响。考虑相邻阳江海事监管基地码头的船舶吨位较小，停泊水域水深较浅，设计底标高为—3.70m，而本项目停泊水域设计底标高—8.1m，停泊水域开挖至—8.1m的标高，对于邻近阳江海事监管基地的高桩梁板码头和岸坡稳定造成影响，因此需要邻近阳江海事监管基地的高桩梁板码头前沿设置一排φ1500mm间距1700mm灌注桩地连墙，桩基顶面标高为—4.0m，底标高为—18.0m，以强风化花岗岩为持力层，桩间缝隙均采用φ600@1700高压旋喷桩封堵，旋喷桩顶面标高为—4.0m，底标高为—10.0m，地连墙总长度28.6m。同时考虑在本码头停泊水域宽度范围设置抛石护坡段，护坡段长49.2m，护坡结构采用200～300kg块石抛填，本港侧坡度按1:1.5，海事监管基地的码头港池侧按1:1自然边坡，护坡顶高程5.0m，底高程—12.0m，护坡段基础开挖与港池疏浚同期实施，疏浚前先开挖护坡基础，抛填护坡块石再进行港池浚深。

DT墩台2段与相邻海事监管基地的码头现有护岸衔接处的小三角区采用抛填块石+现浇C30砼挡土墙结构，顶标高5.0m，使整个码头后方形成封闭的回填区。

在进行重力式结构段的基槽开挖时，必须确认海事监管基地北护岸前沿临时支护段、桩基墩台段的施工完成，并达到设计强度后才能进行，基槽开挖后及时回填基床块石，可减少支护结构的支护压力。