兼顧大型海纜敷設船靠泊的多用途碼頭設計

余廣南 陽江市交通投資集團有限公司

陽江港是國家一類對外開放口岸，水陸交通十分方便，隨著陽江港港口功能的完善和輻射能力的增強，不斷有企業入駐港區后方臨港區域，臨港工業發展迅速。根據廣東省統一部署，陽江將打造成為世界級風電產業基地。目前已有多家風電企業落戶陽江風電產業基地。為滿足風電海纜的制造、出運以及風電運維所需物資的裝卸等需求，陽江市交通投資集團建設了陽江港吉樹作業區#J13-#J14泊位碼頭工程項目。

本文通過對陽江港吉樹作業區#J13-#J14泊位碼頭工程項目的相關介紹，淺談兼顧大型海纜敷設船靠泊的多用途碼頭設計，可為類似工程提供借鑒及參考。

1.泊位吞吐量預測

由于陽江港區腹地經濟社會的快速發展，特別是腹地內產業結構的調整和優化升級，使陽江港吞吐量快速增長。本項目南側#J13泊位定位為海纜及多用途泊位，北側#J14泊位定位多用途泊位，項目建成后主要滿足海纜的出運需求，同時滿足交直流海洋纜附件以及臨港企業的運輸需求。預計本項目吞吐量91.5萬噸，其中海纜6萬噸、海纜附件0.5萬噸、鋼材50萬噸、其他件雜貨25萬噸、集裝箱1萬TEU。本項目吞吐量預測詳見表1。

表1 本項目吞吐量預測表

2.設計船型選擇

海纜船船型屬特種船型，未在《海港總體設計規范》（JTSl165——2013）中收錄，通過國內外市場及后方電纜廠的調研，本工程設計船型為實船資料。根據港口規范，多用途泊位確定代表船型為3000噸雜貨船（兼顧海纜船舶、集裝箱船舶靠泊），以滿足企業及市場未來發展需求，同時結構按5000噸級雜貨船及海纜船-海洋石油286設計。設計船型選擇詳見表2。

表2 設計船型選擇

3.裝卸工藝

裝卸工藝布置和設備配置除滿足主要貨種的作業要求外，還考慮盡可能適應多種貨物的裝卸和搬運。本項目碼頭用于裝卸海底電纜及其配套附屬設施、鋼鐵、其他件雜貨及集裝箱等貨物。

海纜裝卸工藝特殊，需采用“邊生產，邊裝卸”的工藝，碼頭需與后方廠區做好銜接，保證輸纜棧道的銜接。對于海纜設備，常用的裝卸機械有高空敷纜機及門座式敷纜起重機。

海底電纜利用高空敷纜機或門座式敷纜起重機進行裝船作業。后方廠區內的海底電纜通過輸纜棧道上的多處牽引裝置將其夾送至碼頭后邊沿，經碼頭前方的高空敷纜機完成裝船作業。考慮到海纜采用專用高空敷纜機裝船其相關技術目前已經非常成熟，在各大港口應用廣泛，后期更易維修、保養。而采用門座式敷纜起重機同時兼顧不同貨種，使用上維修頻率較高。因此，本工程采用了高空敷纜機裝卸海纜。

海底電纜配套附屬設施、鋼鐵及其他件雜貨的裝卸船作業分別通過門座式起重機、多用途門座式起重機裝卸，集裝箱通過多用途起重機進行裝卸。

4.平面布置

根據《陽江港總體規劃》（2018年5月），本工程碼頭等級按3000噸級泊位設計，為一字形連續布置。#J9-#J16連續布置且均為我集團碼頭，#J13-#J14為其中的2個中間多用途泊位，岸線長度278m，本工程泊位可與相鄰泊位共用船舶停泊的富余長度，以滿足安全系纜的需求。

本工程碼頭長度可以同時停靠1艘海纜船（海洋石油286）和1艘3000噸級雜貨船/集裝箱船，也可以兼顧遠期預留船型考慮，同時停靠2艘5000噸級雜貨船。泊位長度的典型船型組合詳見表3。

表3 泊位長度的典型船型組合

碼頭前沿停泊水域寬度按2倍船寬設計，J13泊位設計取值65m，J14泊位設計取值37m。由于本工程碼頭結構為高樁透空式結構，碼頭后期浚深工序復雜，不僅施工時間長，影響碼頭后期運營，且對岸坡整體穩定和結構內力產生不利影響，故本工程碼頭前沿設計底高程按照最大設計船型（海洋石油286）考慮為-9.0m。

圖1 碼頭平面布置圖

因此，本工程平面布置如下：碼頭前沿線長278m、寬30m，采用棧橋式布置方案，設計頂高程為+5.5m，布置2個泊位。其中南側#J13泊位為海纜及多用途泊位、長170m，具備常規件雜貨裝卸和海纜出運功能，北側#J14泊位為多用途泊位、長108m，以件雜貨和集裝箱裝卸為主。設置3座引橋與陸域相連。陸域總面積6.27萬m2。陸域設置2個功能分區，為貨物堆存作業區和輔建區。貨物堆存作業區布置2塊件雜貨堆場、2塊鋼材堆場、1塊集裝箱堆場。

為了滿足海纜出運需求，在海纜出運泊位后方中部預留布置海纜輸送橋架位置，連接碼頭與后方堆場。海纜輸送橋架沿碼頭后邊沿南引橋北邊線-件雜貨堆場、鋼材堆場南邊線布置，并在出口大門附近設置接口，與后方海纜廠區的海纜輸送橋架連接。

5.碼頭結構

根泊位建成后運營的海纜廠最大為“瑞興68”及“海洋石油286”，船舶噸級接近15000噸，碼頭設計需充分考慮結構安全。為保證結構可靠，計算時同時考慮端部2個排架各承受1個撞擊力。經計算，由于撞擊力的水平分力較大，需增設承擔水平承載力的斜樁。且當撞擊力位于端部2個排架時，能分擔水平力的樁基數量最少，樁基受力最大。在撞擊力位于其余中間排架時，隨著分擔的排架增多，樁基受力減小。根據分析，同時從節約工程造價出發，每個結構段在端部設置11根樁，其余排架設置10根樁即能滿足結構受力要求。結構方案如下：

（1）樁基布置：每個結構段端部排架設置11根樁，其中前沿10.5m范圍內3對叉樁（軌道下各1對，斜率4:1，前排樁斜率分別為7:1和4:1），10.5m～30m范圍布置5根直樁。非端部排架設置10根樁，前沿10.5m范圍內5根樁，其中軌道下各1對叉樁（斜率4:1）、1根直樁，10.5m～30m范圍布置5根直樁。每個結構段內的排架間距均為7m；基樁采用Φ800PHC管樁（配鋼樁靴），以中風化花崗巖為持力層。

（2）上部結構：橫梁尺寸：上橫梁寬900 m m、高1600 m m（含面板厚度，不含磨耗層厚度），下橫梁寬1400 m m，高600 m m；碼頭前沿設置預制管溝梁，其余間隔布置預制軌道梁（寬×高=1000mm×2200mm）、預制縱梁（寬×高=600mm×1600mm）；面板厚度為550mm，采用疊合板結構，其中預制板厚300mm，現澆板250mm，磨耗層50mm。

（3）護舷、系船柱設施：采用SA(DA-A)500H2500L橡膠護舷作為碼頭的防撞設備，系船設施采用650kN系船柱。

（4）引橋：為高樁梁板式結構，排架間距為7.3m，每榀排架布置3 根灌注樁，樁底以中風化花崗巖為持力層。上部結構為預制梁板結構，引橋橫梁尺寸：上橫梁寬800 m m，下橫梁寬1300 m m，高1850mm，引橋次梁尺寸：（寬×高=600mm×1350mm），面板為疊合板結構，其中預制板厚300mm，現澆板250mm，磨耗層50mm。樁基承載力設計值詳見表4。

表4 樁基承載力設計值

圖2 碼頭典型結構斷面圖（中部排架）

6.結語

（1）海纜上下船裝卸可采用成熟、經濟的高空敷纜機；海纜裝卸工藝特殊，需采用“邊生產，邊裝卸”的工藝，碼頭需與后方廠區做好銜接，保證輸纜棧道的銜接；

（2）由于海纜船為特定船型，平面設計時水域底標高需充分預留，保障船舶進出安全；

（3）碼頭結構在設計時需充分考慮船舶撞擊力的個數，為優化樁基布置，節約投資，可采取端部增設加強樁的方式增加樁基承載力。