孟加拉某卸煤碼頭水工結構的選型研究

陳晴晴 古浩

摘 要：碼頭按結構型式主要分為重力式、板樁式和高樁梁板式等結構，本次以孟加拉某電廠碼頭為例，對水工結構的選型進行研究。

關鍵詞：高樁梁板;結構選型

中圖分類號：U651 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006—7973（2021）02-0114-03

1概述

孟加拉某碼頭位于孟加拉國南部城市巴里薩爾，博杜阿卡利縣，建設規模為3個8000噸卸煤泊位，設計年卸煤量375萬噸。本次針對孟加拉某卸煤碼頭的特點，從技術、經濟角度出發，對碼頭水工結構的選型開展研究。

2工程地質

根據工程區域的地質資料顯示，擬建碼頭區域的土層自上而下分布如下（見圖1）：

②粉砂：沖積、灰色、松散、飽和，以石英顆粒為主，云母次之，含約25%的粉粘粒，無膠結，河床區鉆孔本層厚度11.5～18.0m，平均13.8m。標貫擊數標準值5.3擊，力學性質較差。

⑤粉細砂：沖積、灰色、松散～稍密、飽和，以石英顆粒為主，云母次之，含約10%～20%的粉粘粒，基本無膠結，河床區鉆孔本層厚度10.5～17.5m，平均14.5m。標貫擊數標準值10擊，力學性質一般。

⑥細砂：沖積、灰色、以中密為主、局部稍密、飽和，以石英顆粒為主，云母次之，含約3%～10%的粉粘粒，無膠結，河床區鉆孔本層厚度11.0～18.5m，平均15.3m。標貫擊數標準值21.2擊，力學性質較好。

⑥-1細砂：沖積、灰色、以密實為主、局部中密、飽和，以石英顆粒為主，云母次之，含約3%～10%的粉粘粒，無膠結，河床區鉆孔本層厚度13.0～19.0m，平均15.3m，本次未揭穿。標貫擊數標準值32.5擊，力學性質好。可作為本次碼頭良好的樁基持力層。

碼頭區各土層樁基參數詳見表2。

3碼頭主體結構選型

碼頭按結構型式可分為重力式、板樁式和高樁梁板等結構。

擬建碼頭區域地基表層為松散～稍密狀砂層，平均厚度約為28m，具有壓縮性高、靈敏度高、易于變形等特點，工程性能較差。且考慮到碼頭平面為離岸式布置，碼頭平臺距離后方陸域約750m，重力式和板樁式結構型式均不適用于本項目。

根據本項目上部松散土層、下部埋深較深處有良好樁基持力層的地質特點，且考慮到碼頭采用離岸式棧橋平面布置型式，本項目碼頭主體結構推薦采用高樁梁板式結構。

高樁梁板式碼頭主要由下部樁基、上部結構組成。上部結構通常包括樁帽、橫梁、縱向梁系、面板和靠船構件等組成。高樁梁板式碼頭結構的特點為：

（1）高樁梁板結構自重較輕、利用長樁可達到較深的硬土層，樁基承載力較高，使用期結構沉降變形小，結構受力明確;

（2）透空性較好，對水流及原有地形的影響均較小;

（3）高樁梁板式碼頭的上部結構可采用預制裝配式，可以利用后方陸域作為預制構件場地，減少現場工作量，加快施工進度。

4下部樁基選型

4.1碼頭樁基類型及特點

目前，高樁碼頭常見的基樁有預制混凝土方樁、預應力混凝土管樁、鉆孔灌注樁、鋼管樁等。

預制混凝土方樁的預制時間長，樁的抗彎能力有限，目前已較少采用。

預應力混凝土管樁具有樁身強度高、抗彎能力高、耐錘擊能力強、水流阻力小、養護時間短等優點。同時造價適中，在高樁碼頭結構中得到越來越廣泛的應用。

鉆孔灌注樁對各類地基的適應性較強，施工時不需要大型沉樁設備，能較好適應各類沉樁環境;能夠進入巖層，樁身剛度大，承載力高。但灌注樁成孔速度慢，樁基費用相對較高。

鋼管樁具有抗彎、抗拉、抗剪性能優，強度高、水流阻力小、加工方便、沉樁容易、質量好等優點，現已廣泛地應用于碼頭噸位大、地質條件差、風浪大的工程中。但是相對于其他樁型，鋼管樁造價較高。

4.2本工程樁型選取分析

根據本項目的地質勘察報告，考慮沉樁方便，以Φ1000mm鋼管樁作為設計樁型，以Φ1000mmPHC管樁（加長鋼樁尖）和Φ1200mm鉆孔灌注樁作為備選樁型。

5上部結構型式

5.1 上部結構型式確定

梁板式高樁碼頭的橫梁為排架主梁，可以直接支承在基樁上，或通過樁帽與基樁連接。通常需要設置樁帽的碼頭，一般以下幾種情況：

（1）沿海風浪大，施工條件差的大跨度高樁碼頭，為便于上部預制結構的安裝施工，通常設置樁帽。

（2）當橫梁采用預制時，通常在樁與橫梁之間設置現澆樁帽，以利于調整沉樁偏位和樁頂標高。

（3）采用大直徑樁基（1.2m及以上），為避免橫梁寬度過大，通常在樁與橫梁之間設置現澆樁帽，以便于橫梁擱置。

圖2為我國沿海某港區10萬噸級通用碼頭泊位[1]，采用樁帽布置型式。

本工程位于Rabnabad河，掩護條件較好，施工水位不高，碼頭上部卸船機規格不大，考慮采用樁基直徑1m的預制樁，采用樁頂直接現澆橫梁的做法。根據我院在國內入海河口碼頭設計經驗和工程實例，碼頭排架結構可以不需要設置樁帽，橫梁可以直接支承在基樁上，取消樁帽結構的優點如下：一是減少了上部砼工程量，有利于節省工程投資;二是減少了施工工序，有利于加快施工進度。

根據上述的有關分析內容，本次碼頭上部結構由橫梁、縱向梁系、疊合面板等組成，橫梁直接擱置在樁基上。

5.2 上部結構布置

5.2.1縱梁的布置

縱梁的布置一般與碼頭軌道式裝卸設備的軌道間距有關，卸煤泊位采用軌道式的橋式抓斗卸船機[2]。碼頭的縱向梁系布置在卸船機軌道位置處，在軌道梁中間為了保證碼頭的整體剛度，設置2～3道縱梁。

5.2.2面板的布置

根據我們在相似工程的設計經驗，面板的厚度與面板跨度、上部荷載有著直接的關系。因此，碼頭預制面板考慮擱置在縱向梁系上，可以有效減小預制板的厚度，并通過現澆板縫將面板連接成整體。

5.2.3合理橫向排架的確定

針對確定合理的排架，國內某海港做過專門的研究[3]，該項研究對于鋼管樁和PHC樁梁板式結構分別選取了橫向排架間距為6m、7m、8m、9m、10m、11m、12m共7個間距進行了方案的技術經濟比較，最后得出結論是“碼頭承臺排架間距8.0m時最為經濟”，如圖3。當然，該項研究針對的是某集裝箱海港碼頭結構進行的，與本工程在地質、水文以及工藝荷載等方面有一些不同，但也有一定的借鑒意義。因此，本次重點針對卸煤泊位8m排架間距進行了計算。

本項目確定的碼頭平臺上部結構方案為：卸煤泊位碼頭平臺排架間距為8m碼頭上部結構由現澆橫梁、縱向梁系、迭合面板和靠船構件等組成，其中縱向梁系包括邊梁、普通縱梁、軌道梁。圖4為本次優化設計后的碼頭斷面。

6 結語

本次針對孟加拉某卸煤碼頭水工結構選型進行研究，對碼頭下部樁基及上部結構進行了較詳細的技術分析，為類似工程的結構選型提供了借鑒，也為工程設計提供了有力依據。

參考文獻：

[1]《海港工程設計手冊》，交通部第一航務工程勘察設計院.

[2]《海港總體設計規范》（JTS165-2013）.

[3]許錫賓，對長江中、下游地區高樁碼頭結構型式的探討，水運工程[J]，1989（4）.