镇江港某散货码头靠泊能力论证评估

范平易，曹宏生，江世海，钱伟

（1.南京水利科学研究院，江苏 南京 210024；2.南京瑞迪建设科技有限公司，江苏 南京 210024）

随着我国水路运输的发展和航道条件的改善，船舶大型化趋势明显。超过原设计船型在限定条件下靠离泊和生产作业可以在一定程度上缓解现有港口基础设施能力不足与港口生产需要的矛盾，但对码头设施、船舶和港口生产业带来了安全隐患[1～2]。为了充分发挥现有码头潜力，缓解港口能力结构不合理的矛盾，保障码头作业及船舶靠泊安全，对码头靠泊能力进行论证评估是十分必要的。

本文以镇江港某散货码头为例，针对论证船型，从码头设施对船舶航行条件的适应性和码头设施安全性两方面进行码头靠泊能力论证评估。

1 工程概况

1.1 码头概况

码头平面采用引桥连片式布置，主要由码头平台及引桥组成。下游原3.5 万吨级（水工结构按照靠泊5 万吨级船舶设计）通用泊位码头平台总长210m，宽28m，通过2 座引桥与后方陆域连接，上游引桥长104.5m、宽17m，下游引桥长115.9m、宽12m。加固改造时利用上游散杂货泊位一个77m 结构段，按满载靠泊5 万吨级散货船进行加固改造。加固改造后，5 万吨级泊位长度为287m，并通过了竣工验收。

码头下游侧210m 段范围内，码头平台宽28m，分成3 个结构段（76m+76m+58m）。上游两个结构段采用高桩梁板结构型式，结构段内横向排架间距为8m，每榀排架设4 根直桩和2 对叉桩，其中前排5 根桩基采用Φ1000mm 嵌岩钢管桩，后排3 根桩基采用Φ1000mm 打入钢管桩，上部结构由横梁、纵向梁系、迭合面板和靠船构件组成。下游一个结构段采用全直桩高桩墩台结构型式，桩排间距为7.2m，每排设7 根直桩，其中前沿2 根桩基采用Φ1000mm 嵌岩钢管桩，后沿5根桩基采用Φ1000mm 钻孔灌注桩，上部结构为现浇墩台。码头面上设有1000kN 系船柱11 个，每榀排架前沿设置DA-A600H 标准反力型橡胶护舷。

码头上游侧加固改造段77m 范围内，原码头平台宽21m（局部宽23m），采用高桩梁板结构型式，排架间距为8m，桩基采用Φ900mm 灌注型嵌岩桩和Φ800mmPHC 桩，每榀排架设4 根直桩和1 对叉桩，上部结构由横梁、纵向梁系、迭合面板和靠船构件组成。加固改造在该结构段前沿新增6 处靠船构件和1 处艏缆系船柱基础。新增靠船构件处排架之间新增2 根直桩和2 根8:1 斜桩，新增艏缆系船柱基础处排架之间新增2根8:1 斜桩，新增桩基均采用Φ1000mm 灌注型嵌岩桩，通过墩台与原码头横梁连接成整体。码头新增1500kN艏缆系船柱1 个、1000kN 系船柱2 个及DA-A600H 低反力型橡胶护舷6 处，并将下游轨道向该结构段延伸了约20m。

1.2 码头检测评估情况

根据码头检测评估报告，码头结构检测情况如下：

（1）根据码头调查检测和承载能力复核结果，码头桩基、轨道梁和横梁的安全性符合国家有关标准要求，具有足够的承载能力，码头结构安全性评估等级为A。

（2）根据码头调查检测及复核计算结果，码头结构使用性评估等级为A。

（3）码头主要构件检测结果表明，混凝土碳化深度远小于钢筋保护层厚度，钢筋未进入活化状态，混凝土构件中钢筋尚未发生锈蚀，混凝土桩桩身结构完整，钢管桩腐蚀较轻。码头结构及主要构件调查结果表明，码头结构及主要构件基本完好，码头主要构件外观劣化度等级为A。综合调查检测结果，码头耐久性评估等级为A。

1.3 论证船型

表1 靠泊船型尺度表（单位：m）

2 航行条件适应度论证

2.1 进出港航道

码头论证船型为7 万吨级散货船，属超大型船舶，从海上经长江口深水航道及延伸段进入长江江苏段深水航道后，途经浏河口—荡茜闸—龙爪岩—鹅鼻嘴—本码头等航段。长江南京以下12.5 米深水航道二期工程于2019年5月20日顺利通过竣工验收，进入正式运行阶段。7 万吨级散货船需要适当减载后到达本码头，根据航道条件论证，7 万吨级散货船允许最大吃水为11.5m。

2.2 航道宽度

根据规范[3]，单线航道通航宽度为W=A+2c，双线航道通航宽度为W=2A+b+2c。

2.3 导助航设施

长江深水航道沿途导助航设施完善，能够满足本码头论证船型7 万吨级散货船的航行要求。

3 码头设施安全性论证

3.1 泊位长度

根据规范[3]，码头泊位长度Lb=L+2d，其中，L 为船长，取228m，d 为富裕长度，取25m，Lb=278m。本码头现状泊位长度为287m，能够满足停靠1 艘7 万吨级散货船的要求。

3.2 码头前沿水深

码头前沿设计水深D 根据规范[3]按下式计算：

其中，T 为设计船型满载吃水（m），取论证船型7 万吨级散货船允许最大吃水。Z1为龙骨下最小富裕水深，取0.6m；Z2为波浪富裕深度，取0m；Z3为船舶配载不均匀增加的船尾吃水值，取0.15m；Z4为备淤富裕深度，取0.4m。

码头前沿设计底高程=设计低水位-码头前沿设计水深。本码头前沿设计底高程为-12.6m，设计低水位为-0.17m。根据相关要求，码头前沿停泊水域不应在原设计泥面标高基础上进一步浚深，经计算，码头前沿设计水深D 为12.43m，各富裕水深（Z1～Z4）总和为1.15m，码头前沿水深要求减载靠泊船型7 万吨级散货船允许最大吃水T 为11.28m。

3.3 码头前沿停泊水域及回旋水域

码头前沿停泊水域宽度按2 倍船宽计算。论证船型型宽为32.3m，码头前沿停泊水域宽度为64.6m。码头前沿停泊水域未占用航行水域，满足规范[3]要求。

船舶回旋水域布置在码头前方，回旋水域沿水流方向的长度D1取2.5 倍船长，垂直水流方向的宽度D2取1.5 倍船长。对于7 万吨级散货船（船长228m），D1为570m、D2为342m。

本码头港内水域条件良好，前方深水航道有效宽度为500m，码头前沿线距离深水航道边线约为116m。因此，码头前方水域条件能够满足论证船型靠、离泊作业时回旋水域要求。

3.4 码头结构及附属设施分析

3.4.1 设计荷载

（1）码头下游侧210m 段范围内。堆货荷载：前沿15m 范围20kN/m2；剩余范围40kN/m2。装卸机械荷载：25t-33m 和6t-33m 门机。流动机械荷载：40t 牵引平板挂车、20t 汽车荷载。

（2）码头上游侧加固改造段77m 范围内。堆货荷载：20kN/m2。装卸机械荷载：350t/h 桥式抓斗卸船机和16t-33m 门机。流动机械荷载：20t 汽车荷载。

3.4.2 系船柱复核

船舶系缆力标准值按论证船型分别考虑减载和压载情况下，在风荷载和水流力共同作用下进行计算[4]。经计算，7 万吨级散货船系缆力标准值N=878kN。码头前沿共设有1000kN 系船柱13 个和1500kN 艏缆系船柱1 个，现有系船柱能够满足论证船型在限定离泊风速为20.7m/s、受力系船柱数目为6 个的条件下系缆要求。

3.4.3 护舷复核

船舶撞击力按论证船型以原设计船型5 万吨级散货船满载的排水量（最大排水量为78500t）作为允许最大载重的排水量，以及法向靠船速度（不大于0.10m/s）计算船舶撞击能量，结合选用的护舷性能和布置计算。

经计算，减载靠泊船型7 万吨级散货船靠泊时的有效撞击能量为314kJ。现状码头前沿设置DA-A600H 标准反力型橡胶护舷和DA-A600H 低反力型橡胶护舷，能够满足论证船型在允许最大排水量78500t 和法向靠泊速度不大于0.10m/s 条件下的吸能要求。

3.4.4 码头结构内力及承载力复核

根据规范[5]，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计算。

经计算，码头下游侧210m 段范围内上游两个结构段最大桩力设计值4079kN，小于单桩垂直承载力4739kN；横梁最大正弯矩6041kN·m，小于根据实配钢筋和混凝土强度计算的横梁抵抗正弯矩能力10314kN·m；横梁最大负弯矩3859kN·m，小于根据实配钢筋和混凝土强度计算的横梁抵抗负弯矩能力7538 kN·m；横梁最大剪力3622 kN，小于根据实配钢筋和混凝土强度计算的横梁抗剪能力4607 kN。其他结构段相应计算结果均满足规范及使用要求。

因此，按7 万吨散货船减载吃水11.28m，且码头前沿设计河底高程取-12.6m（原设计5 万吨级散货船满载），在不改变码头装卸工艺及使用荷载的前提下，通过对码头桩基及上部结构复核，码头结构满足论证船舶减载的使用要求。

此外，根据港口设施条件状况及船舶技术状况、气象及航道、停泊水域、拖轮等情况，制定科学严谨的船舶安全航行和靠离泊方案。

4 结论

本文以镇江港某高桩码头为例，针对论证船型，从码头设施对船舶航行条件的适应性和码头设施安全性两方面进行码头靠泊能力论证评估。

在一定的限定条件下，对减载靠泊船型7 万吨级散货船，从进出港航道、导助航设施、码头前沿停泊水域尺度、回旋水域等方面进行论证，根据规范和有关规定对泊位长度、码头结构、码头附属设施（系船柱、护舷）等方面进行核算，在不改变码头设施、装卸工艺，码头前沿停泊水域不在原设计泥面标高基础上进一步浚深的前提下，复核结果符合《<沿海码头靠泊能力管理规定>的实施意见》以及规范要求，能够满足7 万吨级散货船减载靠泊的各项要求。