中英港口鋪面規范在海外項目設計中的應用及差異

◎ 喬偉 牛曉丹 中交水運規劃設計院有限公司

中英港口鋪面規范在海外項目設計中的應用及差異

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通過中國和英國港口鋪面規范在海外某項目堆場鋪面結構設計中的應用，分析每層結構設計中中英規范的差異，為海外堆場鋪面設計提供參考。

中國規范 英國規范 差異

隨著海外港口碼頭設計項目的增多，海外項目堆場面層結構設計越來越多的采用國外設計規范和標準。本文以非洲某工程為例，分別采用中英港口規范進行設計并對比分析其差異，為海外堆場鋪面設計提供參考。56KN/輪，單輪接地面積為620cm2；拖掛車重載后輪壓力為70KN/輪，單輪接地面積為780cm2，前輪為20KN/輪，單輪接地面積為600cm2，荷載圖式見圖1，年作用次數為10萬次，設計年限20年。

1.工程概況

工程位于非洲西部大西洋沿岸地區，后方堆場需要新建和改造，需復核已建堆場面層結構能否滿足使用要求及設計計算新建堆場面層結構。本文以后方集裝箱堆場道路鋪面結構設計為例進行計算分析。

堆場道路寬15m，已建道路面層結構為：80mm高強聯鎖塊+30mm砂墊層+4 0 0 m m水泥穩定碎石+200mm天然碎石。道路設計荷載為集裝箱拖掛車（Tr-60），LWR為1800～1850mm，LWF為2000mm，LSR為1300mm，LSM為8500～9500mm，LSF為2700mm，半掛車重載輪壓力為

2.采用的規范及設計原理

2.1中國規范

國內港口面層結構設計采用《港口道路、堆場鋪面設計與施工規范（JTJ296-96）》，規范分別規定了瀝青混凝土鋪面結構、聯鎖塊鋪面結構、水泥混凝土鋪面結構及獨立塊鋪面結構的設計方法。本文主要介紹聯鎖塊鋪面結構設計方法，其采用面層有縫的半空間軸對稱模型，針對粒料基層以回彈彎沉、車轍深度指標控制，穩定類基層及貧混凝土基層以基層的彎拉強度指標控制，設計步驟見圖2。

2.2英國規范

工程所在國家為英屬殖民地，鋪面結構設計一般采用英國《 The Structural Design of Pavements for Ports and other Industries》（edition 4），其以彈性層狀理論體系為基礎，采用一個圓柱體層狀的軸對稱理想化有限元模型，并以水泥穩定料支撐混凝土預制塊為假定的鋪面結構模型，通過施加于模型頂部的荷載最終得到設計采用的圖表。設計分為三個要點：面層、基層和基礎。其中面層一般采用80mm厚聯鎖塊+30mm砂墊層，基層一般采用水穩混合料（HBM）。

圖1 TR-60荷載圖示

圖2 聯鎖塊設計步驟

3.面層結構設計計算

3.1中國規范面層結構計算

首先計算荷載作用次數，TR-60集裝箱牽引車后輪單側輪載140kN，對應的荷載等級為P3級（130kN～180kN），輪胎接地面積1560cm2，TR-60為雙后軸車，輪組系數取取1155，，荷荷載載換換算算系系數數數：

同理TR-60集裝箱半掛車后輪單側輪載112 kN，荷載換算算數0.329；

根據《現代聯鎖塊鋪面》中當標準荷載計算作用次數小于1×106時，聯鎖塊厚度宜選80mm。聯鎖塊鋪面結構計算中計算層以下當量回彈模量采用公式：

表1 不同地基CBR值對應的粒料底基層及墊層厚度

表2 輪胎靠近系數

表3 動力荷載影響系數（fd）

其中雙層體系表面垂直位移系數Wc通過查規范中圖5.2.7垂直位移系數Wc諾魔圖確定。

假設墊層厚度150mm，土基回彈60MPa，墊層回彈模量200MPa，查表得WC為0.72，基層以下回彈模量為73MPa，基層采用水泥穩定類材料，查規范中流動機械穩定類基層厚度設計圖5.4.3-3得基層厚度300mm。

根據中國規范，集裝箱場區道路鋪面結構為80mm高強聯鎖塊+30mm砂墊層+30 0m m水泥穩定類基層+150mm天然碎石。

3.2英國規范面層結構計算

堆場地基CBR值為5%，查表1表底基層厚度可直接取150mm。

考慮拖掛車制定、轉彎、加速及路面不平整，查表3得動力荷載影響系數為0.7。

圖3流動機械荷載作用下的基層厚度設計圖

則半掛車后輪輪載為260.8KN,牽引車后輪輪載為328.4KN，則選擇牽引車后輪輪載為328.4KN為當量輪載標準值。半掛車后輪輪載等效系數=，則單車道設計年限20年內通行次數=20×3000×（1+0.42）=85萬。

查圖3得堆場道路面層厚度為80mm高強聯鎖塊+30mm砂墊層+380mmCBGM +150mm天然碎石。

通過以上計算可知已建堆場道路鋪面結構能夠滿足使用要求，新建堆場道路可采用中國規范計算優化的面層結構。

4.結語

中英港口鋪面設計從理論及計算過程均存在較大差異。

從計算結果來看，采用英國規范計算的面層厚度較中國規范要厚，從而反映出英標較中國規范更為保守。

中英兩國規范從設計參數上也有很大的不同，中國規范采用的地基參數為地基圖3基層厚度設計圖回彈模量，英國采用的是CBR。從目前海外工程經驗來講，海外工程地基一般采用CBR值，往往缺少地基回彈模量值資料，采用CBR更為方便。

荷載臨近系數方面，英國規范基于土基CBR值和輪距得出的靠近系數，但其忽略了面層結構強度對臨近系數的影響；中國規范綜合經驗，考慮了輪組系數。

英國規范考慮了基于轉彎、加速、制定及路面不平整確定的動力荷載系數，中國規范未考慮此影響。

英國規范根據其積累的材料經驗，提供了由聯鎖塊鋪面結構換算為其他類型鋪面結構的材料換算系數，中國規范根據每種鋪面結構特點，采用不同的理論體系和不同的設計方法，更為科學。

綜上所述，同樣的設計前提下采用中國規范和英國規范計算所得的面層結構并不相同，對于海外項目設計時一定要確認所采用的規范，避免由于規范的差異帶來的風險。