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营口港水工建筑物结构型式的应用

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'第47卷第4期港工技术Vo1.47No.42010年8月总第195期PortEngineeringTechnologyAug.2010Total195营口港水工建筑物结构型式的应用黄明俊,邹、7勇(中交第一航务工程勘察设计院有限公司,天津300222)摘要:营口港历经30多a的建设,已跻身亿t大港之列,作为我国北方高纬度地区重要的沿海港口之一,其水工建筑物结构型式多样、功能齐全。在总结多年来营口港水工建筑物设计经验的基础上,对水工建筑物结构型式的优化比选、如何解决水工建筑物施工和使用过程中遇到的主要问题等做重点介绍。关键词:营口港;水工建筑物;结构型式;优化比选中图分类号:U656.102;U656.202文献标志码:B文章编号:1004—9592(2010)04—0020—04DiscussiononApplicationofDiferentTypesofMarineStructuresinConstructionofYingkouPortHuangMingjun,ZouYong(CCCCFirstHarborConsultantsCo.,Ltd.,Tianjin300222,China)Abstract:Throughdevelopmentconstructionoverthreedecades,YingkouPorthasearnedtheplaceinthelistofportswithannualthroughputover100milliontons.Asoneofthemajorseap0rtsinaregionofhighlatitudeintheno~hernpartofChina,YingkOHPorthasvarioustypesofmarinestructureswithitselffunction.BasedonthesummaryofexperiencesindesignofmarinestructuresforYingkouPortoveryears,theoptimizationandselectionofmarinestructuretypes,andthesolutionsfortheproblemsemergingfromtheconstructionandoperationofthemarinestructureshavebeenemphaticallyintroduced.Keywords:YingkouPort;marinestructure;structuretype;optimization;selectionthroughcomparison营口港位居辽东半岛中部,面临渤海辽东湾,是的原油和矿石码头、10万t级的集装箱码头、底标我国高纬度地区沿海的重要港口,是东北地区战略高一lO.0m的深水防波堤等,其中有许多结构型式物资运输通道上重要的综合交通运输枢纽、大型的属创新设计,具有较高的技术水平。深水转运港和现代物流基地。改革开放特别是新世在我国海港中,营口港所处纬度较高、年温差较纪以来.营口港适应腹地经济、对外贸易和国际海运大,冬季受流冰影响,海区潮差较大,水工建筑物持的发展需要.实现了快速发展,为东北地区加强与国力层多为中粗砂和粉质粘土,属于地震影响区。这都内外市场的联系、促进经济振兴,发挥着不可替代的给水工建筑物的设计提出了更多需要解决的课题。重要作用。经过近30a的努力,营口港建设规模不多年来,营口港采用的码头结构型式包括:重力式沉断扩大.已形成营口老港区、鲅鱼圈港区、仙人岛港箱和带卸荷板的方块、重力式沉箱墩和方块墩、高桩区和盘锦港区4个大型港区,建有不同使用功能的梁板式排架结构和高桩墩式结构等;防波堤和护岸水工建筑物.包括不同结构型式的码头岸线,总长约的结构型式包括:人工块体护面的斜坡堤、级配块石14km:防波堤和护岸总长约60km。2009年营口港宽肩台斜坡堤等。货物吞吐量达到17603万t。1设有卸荷板的重力式方块结构在营口港诸多的水工建筑物中,包括30万t级1.1所在码头泊位概况该结构型式主要应用在鲅鱼圈港区三期、四期牧稿日期:2010—03—30修回日期:2010--06—25码头工程中,本工程码头为顺岸连片布置,按停靠作者简介:黄明俊(1964一),男,高级工程师,主要从事港口水工建筑物结构设计工作。lO万t级集装箱船和钢铁类杂货船设计,码头面高 第4期黄明俊.等:营口港水工建筑物结构型式的应用·21·程5.5m。码头前沿底高程一14.0—15.5m。2.2结构布置及主要尺寸1.2结构布置及主要尺寸码头为沉箱重力式结构,沉箱高20.5m,底宽码头主体设置4层方块,底层方块宽8.5m。为16m.长18.5m,前趾长1.0m。共分12个仓格,仓格尺增强结构整体性,上、下层方块间设有榫槽。卸荷板寸为4.6m~4.3m,仓格内回填块石。沉箱前、后墙厚底高程一1.3m,悬臂长2.5m,悬臂部分厚1.5m。卸均为0.4m,侧墙厚0.35m,隔墙厚O.2m。单个沉箱混荷板与顶层方块问通过预留孔连接,预留孔内现浇凝土用量为1056m3,质量2640t,沉箱吃水12.38m。钢筋混凝土。卸荷板顶部为现浇钢筋混凝土胸墙,墙沉箱后方抛填块石棱体,陆域吹填砂,棱体与吹填砂后的抛石棱体和吹填砂之间设置二片石和混合倒滤之间设置二片石和混合倒滤层,倒滤层外侧铺设土层,倒滤层外侧铺设土工布保护倒滤层。工布和土工格栅。沉箱座落在底面位于粉质粘土层考虑施工设备的起吊能力,方块最大质量≤的抛石基床上.基床厚6.0m。码头胸墙为现浇钢筋270t。坐落在中粗砂和粉质粘土层上的抛石基床,混凝土结构.门座起重机前轨道设在胸墙上,后轨最小厚度3.5m。装卸桥前轨距码头前沿3.5m,后基础为现浇钢筋混凝土轨道梁,轨道梁下为碎石基轨设在现浇钢筋混凝土轨道梁上,轨道梁基础采用床.碎石基床作用在沉箱后壁的钢筋混凝土板上。直径1.1m的灌注桩。兼顾钢铁作业所设的门机钢重力式沉箱码头结构断面,见图2。筋混凝土轨道梁,轨道梁的碎石基床坐落在抛石棱体上,门机轨道梁采用了可调高型扣件系统,解决了轨道梁沉降变形后的轨道调整问题,胸墙和轨道梁间设拉杆,间距5m。设有卸荷板的方块重力式码头结构断面,见图1。20002O帅图2重力式沉箱码头结构断面2.3结构特点营口港建设了沉箱预制场后,首次采用沉箱结2000构型式,增加了码头结构方案选择的灵活性。沉箱抛石基床的持力层选在粉质粘土上。为深基床码头。门图l设有卸荷板的方块重力式码头结构断面机轨道设在同一个沉箱上,避免了轨道的差异变形。1.3结构特点沉箱断面分3个仓格。采用不同的回填高度。减少了该结构为国内最深的方块重力式结构之一,采沉箱前趾的应力,改善了沉箱的应力分布。用混凝土实体方块是解决抗冻和抗冰问题的最好方3重力式圆沉箱墩式结构法。持力层位于中粗砂和粉质粘土层上.在码头各部3.1所在码头泊位概况分均预留有沉降量,以解决结构沉降变形的问题。通该结构型式主要应用在仙人岛港区30万t级过调整抛石棱体的回填方式,使轨道梁灌注桩不穿原油码头工程,采用钢筋混凝土圆沉箱墩式结构。码抛石棱体。可调高型轨道扣件系统为创新设计,改善头主体包括工作平台、4个靠船墩、6个系缆墩和2了抛石棱体上轨道梁的后期维修条件。个引桥墩,以及10跨人行钢桥和2跨管线桥。工作2重力式沉箱结构平台平面尺度42m~42m,顶高程9.0m,基础由42.1所在码头泊位概况个直径16m的圆沉箱组成;靠船墩和系缆墩均以1该结构型式主要应用在鲅鱼圈港区A港池通个直径16m的圆沉箱为基础,顶高程均为8.0m。用泊位,码头平面布置为顺岸连片式,岸线长约码头前沿底高程一25.0m。1800m,结构按停靠12万t级通用散杂船设计。码3.2结构布置及主要尺寸头面高程5.5m,码头前沿底高程一l8.0m。各单体均为圆沉箱墩。沉箱出水高程2.1m,圆 ·22·港工技术第47卷沉箱内设置横、纵隔墙和圈梁,单个沉箱混凝土用量土桩帽,码头排架间距6.5m,在装船机轨道下增加1080m,沉箱质量2680t。沉箱座落的抛石基床厚l根直径1.2m的钢管桩,桩底设计高程_48.0~58.O度为2~7.5m不等。基床基本位于岩基或中粗砂层in。码头上部采用预制梁板。梁板之间为现浇钢筋混上,采用150—250kg块石护底。沉箱内回填1O~5O凝土接头。码头钢管桩内,自桩帽以下10m范围为kg块石。沉箱顶面为预制钢筋混凝土肋型盖板(局部现浇钢筋混凝土,在水位变动区及以上部位采用涂肋间回填10~50kg块石),盖板上部现浇混凝土块刷变厚膜弹性聚氨脂EPC涂料.水下部位采用牺牲体、搭设预制梁系,形成上部结构。工作平台、靠船墩阳极保护。码头上部梁系的底面涂刷混凝土防腐涂和系缆墩之间采用人行钢桥连接,工作平台和南防料。码头基槽挖泥边坡采用1:2.5。码头端部设1个系波堤之间采用引桥墩过渡,引桥兼做管线桥。缆墩,系缆墩长20m,宽12m,顶高程8.0m。系缆墩连接码头上各水工单体间的人行钢桥.桥宽分上部采用现浇承台结构,承台上设2000kN系船别为3.5m或3.3m,人行钢桥采用上承式钢桁架或柱,承台基桩采用直径1000mm的钢管桩结构。系板梁式结构。最大桁高3.5m。码头和防波堤之间采缆墩和码头主体间用人行钢桥连接,人行钢桥宽2用管线桥连接,全跨长33m,主梁梁高2.45m,桥面m,长32.2m。高桩梁板式码头结构断面,见图4。全宽13.5m,其中主梁中心距7.0m,车道侧悬臂部分4.5m,检修通道侧悬臂部分为2.0m,共设2跨,管线桥均采用板梁式钢桥结构。为减轻流冰的撞击作用,临近口门处的系缆墩上各设置1组防冰锥体。采用预制钢结构组合构件。重力式圆沉箱墩式码头结构断面,见图3。图4高桩梁板式码头结构断面4.3结构特点为节省工程投资,在码头的不同受力部位分别采用直径1.2m和1m的钢管桩。考虑刚度匹配和提高抗冻能力,码头梁板采用较大的预制构件,结构设计考虑了流冰的影响。4.4结构型式比选重力式方沉箱结构,对基础条件要求高,挖泥量图3重力式圆沉箱墩式码头结构断面大.且造价较高;常规高桩墩式结构水上现浇混凝土3.3结构特点量大,船舶施工能力不足;高桩框箱墩式结构方案采考虑到单个沉箱要求整体出运,为减轻沉箱重用承台墩和钢梁结合的型式,用桩数量少,投资最量,沉箱主体上部采用加强的圆筒结构,下部为仓格省.但考虑到鲅鱼圈地区冰荷载情况严重,采用承台结构,底部采用薄底板。系缆墩上设有防冰锥体。墩和钢梁结合的型式,结构的变形较大、整体性较4高桩梁板式结构差。最终确定实施的仍为整体性较好的高桩梁板式4.1所在码头泊位概况码头结构方案。该结构型式主要应用在鲅鱼圈港区矿石码头工5防波堤和护岸的主要结构型式程中.该码头顶高程8.0m,前沿设计底高程一24.5鲅鱼圈港区和仙人岛港区永久性防波堤总长约m,卸船机轨距30m,码头宽37.3m。35km.已建成约70%;分期实施的内防波堤和护岸4.2结构布置及主要尺寸总长约30km。防波堤堤头最深处水深一10.0m。码头基桩采用直径1.2m的钢管桩,钢桩上部仙人岛港区南、北防波堤和鲅鱼圈港区南防波壁厚20mm。下部壁厚18mm。桩顶为现浇钢筋混凝堤根部,表层天然泥面多为淤泥质粉质粘土或淤泥 第4期黄明俊.等:营口港水工建筑物结构型式的应用·23·质粉质粘土混砂,该软弱土层的最厚为2.0m,其下且施工简便,经综合分析,防波堤采用斜坡式结构。即为可塑、硬塑状的粉质粘土或中粗砂,地质情况根据不同区段的条件,堤心部分采用陆上推进良好。鲅鱼圈港区南防波堤外部和北防波堤处,表法回填500kg以下开山石结合水上抛填10~100kg层天然泥面为2~4m厚的淤泥质粉质粘土,其下为块石:内侧临时采用大块石护面;外侧护面的型式包可塑、硬塑状的粉质粘土,地质情况一般。括:3t扭王字块体护面,堤脚处铺设100~150kg护上述港区较为适合的防波堤结构型式有直立式底石;栅栏板护面,堤脚处铺设护底石或堤脚块;和斜坡式。根营口港的建设经验,由于本地开山石材500~1500kg块石做为宽肩台护面,堤顶高程为料丰富。斜坡式结构比直立式结构造价低出很多.斜7.5~9.0m,顶宽9.4~11.0m。坡堤与直立堤相比抗冰能力较强,消浪效果更好。宽肩台护面的斜坡堤结构断面,见图5。9∞一图5宽肩台护面的斜坡堤结构断面扭王字块体护面斜坡堤的外形美观,变形能力坡堤,肩台的厚度可根据级配块石的大小、建筑物的强,适用于弧线段和深水区域:栅栏板护面斜坡堤的重要程度、建成后的维护措施等因素进行设计。该结外形美观,适应直线段和浅水、浪小的区域;宽肩台护构型式的应用为港口节省了建设资金和建设时问。面斜坡堤,经济可行,适合本地区特点,在该地区属创6结语新设计。由于当地石材丰富,在防波堤所处波浪、水深在营口港的水工建筑物的建设过程中.应用到等条件适当时,经模型试验论证,采用一定级配块石多种水工结构型式,通过对其中较有特点的水工结护面的宽肩台斜坡堤是经济可行的;在非永久性防波构型式进行归纳和总结,可为今后的工程设计提供堤或护岸结构中,也可采用级配块石护面的宽肩台斜参考资料。(上接第19页)顶高程考虑基本不越浪,取3.9m。堤心部分采用l0实体斜坡堤的顶高程为2.70m,坡比采用l:3,-100kg块石,堤内设300mm厚的二片石和400mm安放1层300-400kg块石护面,并设置45cm厚由厚的碎石倒滤层,堤顶采用块石护面。斜坡式护岸结20-40kg块石组成的垫层。护岸设混凝土防浪墙.墙构断面,见图5。图5斜坡式护岸结构断面3结语国,在设计水工建筑物时,应充分了解和考虑印尼当近年来,有越来越多的我国工程技术人员参与地实际施工条件,同时应注意印尼当地具有的大量印尼国内多项电厂、码头工程的建设,印尼水上施工廉价建材,可结合采用当地行之有效的方法,使水工设备、技术能力和施工人员的技术水平都落后于我建筑物设计具有良好的经济性和实施性。'