關于老碼頭集裝箱堆場結構設計方案優化的思考

郭金強

摘 要：碼頭集裝箱堆場結構設計方案的優化，對提高集裝箱堆場堆存能力及安全性、節省工程投資具有重要意義。本文根據對廣州黃埔老港碼頭以往集裝箱堆場工程結構設計案例的比較與分析，結合黃埔老港碼頭四到五泊位前沿堆場的地質特點和使用情況，就將其改造為集裝箱堆場的工程設計方案進行探討，并提出了合理性和經濟性相對較好的結構設計優化方案。

關鍵詞：集裝箱 堆場 方案 優化

1.問題的提出

廣州黃埔老港碼頭為適應城市發展變化和港口功能轉型升級的需要，根據廣州市關于黃埔老港碼頭作為保障城市日常生活生產和貿易所需清潔貨源功能的定位，將依托國家一類開放口岸和自身地理位置的優勢，主要發展集裝箱業務。由于現有集裝箱系統通過能力不足，且主要原因在于集裝箱堆存能力不足，為了提高堆存能力，碼頭公司規劃將碼頭四到五泊位前沿的場地改造為軌道式或輪胎式龍門吊集裝箱堆場。

2.堆場現狀分析

集裝箱堆場分為重箱堆場和空箱堆場，本文主要研究重箱堆場的設計方案。黃埔老港碼頭集裝箱堆場目前主要配置“堆4過5”、“堆5過6”的軌道式和輪胎式龍門吊，根據《港口工程荷載規范》（JTS 144-1-2010），集裝箱重箱荷載取值見表1。

碼頭四到五泊位前沿的場地現為鋼材雜貨堆場和倉庫地塊，占地面積約1.05萬平方米（長約300米、寬約35米），場地所在港區的地質分布及特性大致為：人工填土層（厚3.1-6.7米，平均層厚4.87米）；淤泥層（厚3.4-6.8米，平均層厚5.55米）；中（細）砂層（厚0.6-3.3米，平均層厚2.08米）；粉質粘土層（厚5.3米）；強風化砂礫巖層（厚3.1-5.7米，平均層厚4.48米）。

原場地作為鋼材雜貨堆場和倉庫地基用途，經過長期堆貨使用（實際使用年限超過70年）已完成自重固結，地質條件完全滿足集裝箱“4過5”、“堆5過6”工藝的承載能力要求。因此，堆場改造關鍵在于如何合理選擇堆場結構設計方案。

3.現行堆場設計方案比較

集裝箱重箱堆場作用荷載為箱角集中荷載，其次為機械水平運輸荷載。集裝箱堆場鋪面結構型式關系到集裝箱堆場的工作效率、投資成本、維護費用及使用的安全性，黃埔老港碼頭現行集裝箱堆場結構型式采用了鋼筋混凝土大板、箱角梁+混凝土預制塊、混凝土預制塊鋪面等型式。現將具體情況說明和比較如下。

3.1集裝箱堆場設計方案結構構造（見表2）

3.2各種設計方案優缺點比較

一是鋼筋混凝土大板鋪面。該種結構型式的面層屬于剛性結構，強度較高，結構穩定性較好，使用壽命相對較長。但是在較大荷載的長期作用下，由于地基的不均勻沉降容易引起混凝土大板開裂，尤其是在集裝箱集中荷載作用下，更容易造成結構局部受到破壞。而且，鋼筋混凝土大板建設費用和維護費用相對較高，后期維修實施較為困難。

二是箱角梁+混凝土預制塊鋪面。該種結構型式廣泛應用于新建集裝箱堆場，既節省投資，又便于車輛交通管理（堆場與道路結構不同，界限分明）。箱腳梁之間區域根據受力情況選用了較為簡易的鋪面結構，費用較低。

三是混凝土預制塊鋪面。該種結構型式能適應較大的地基沉降，維修方便，預制塊體還能重復使用，維護費用相對較省。但混凝土預制塊鋪面結構的平整度相對較差，沉降后地面容易產生凹凸不平現象，排水處理困難，對機械輪胎磨損較大，投資費用相對鋼筋混凝土大板結構和箱角梁+混凝土預制塊鋪面結構低，較適用于空箱堆場。

4.設計方案選擇與優化

選擇集裝箱堆場結構型式應首先滿足機械設備及生產工藝操作要求，并綜合考慮工程造價、外觀、維修費用和使用年限等因素。根據對上述三種不同結構型式集裝箱堆場的比較和分析，結合黃埔老港碼頭四到五泊位前沿場地地質的實際情況和對機械的使用要求，建議堆場鋪面結構選用工程投資較低的箱角梁結構型式，并對設計方案進行了調整及優化。

（1）考慮到集裝箱堆場作用荷載為箱角集中荷載，箱腳之間區域在使用過程不受力，故可以將箱角梁+混凝土預制塊鋪面方案里的箱腳梁之間區混凝土預制塊鋪面優化為中粗砂鋪面，省去預制塊鋪面。

（2）考慮箱角梁為相對獨立結構，結合現行集裝箱堆場使用過程中出現了不同程度的下沉現象，設計箱腳梁面高出箱腳間15-20厘米（原設計方案為5-10厘米），相比原設計方案高出10厘米，有利于場地排水和防止江水滿貫時造成集裝箱浸水，保證箱內貨物安全。

（3）箱角梁采用彈性地基梁結構，再結合黃埔老港碼頭四到五泊位前沿現有場地已使用超70年，地基經長期堆載已完成自重固結，故可減少地基開挖深度，減小箱腳梁級配碎石厚度，由原設計80厘米縮減至30厘米。

因此，經優化后的鋪面結構型式見表3。

5.結語

在滿足集裝箱生產工藝要求的前提下，將黃埔老港碼頭四到五泊位前沿場地改造為重箱堆場，結構形式采用箱角梁+箱間中砂層鋪面，可以有效避免由于箱腳梁下沉引起的箱腳之間區域混凝土預制塊拱起頂壞集裝箱的現象（碼頭原港區客運站地塊改造為重箱堆場后曾出現此現象），同時可以節約工程投資，合理性和經濟性較好，使用年限較長。而箱角梁為相對獨立結構，高出箱間區15～20cm有利于場地排水并保證貨物堆存安全，又預留了箱腳梁在集中荷載作用下沉的余量。

6.建議

根據對黃埔老港碼頭以往集裝箱堆場使用情況的觀測，由于受到應力集中的影響，箱腳部位面層都普遍出現了不同程度的下沉現象，碼頭公司為此采取了在箱腳梁下沉位置加墊鋼板進行調平的處理措施（每塊鋼板規格為長寬厚為40*40*2厘米），并根據下沉量情況加墊1塊或多塊鋼板。經過多年的使用和實踐證明，該處理方法合理適用可行，可大幅減少堆場維修費用和維修所需時間，有效提高堆場利用率，且鋼板可以無限次重復使用。

參考文獻：

JTS 144-1-2010.港口工程荷載規范.