華北水利水電大學本科生畢業(yè)設計

1、第1章 設計背景1.1 工程概況隨著珠三角地區(qū)經濟的快速發(fā)展，珠三角地區(qū)貨物運輸量急增。廣東小虎島位于珠三角地區(qū)的中心地帶，在該地區(qū)進行貨物中轉、倉儲有著比較好的區(qū)位優(yōu)勢，也是適應珠三角地區(qū)發(fā)展的大趨勢。在該地區(qū)建設碼頭是適應當地集疏運，促進經濟發(fā)展的需要。但該地還沒有規(guī)模比較大的專業(yè)中轉碼頭。在該地區(qū)的建設碼頭是廣東小虎島為實現自身發(fā)展的需要。為適應不斷增加的吞吐量要求，擬建1000t專用泊位及港口配套的進港鐵路、道路、庫場、加油站等設施。本工程擬在小虎島港區(qū)建設一個1000t級泊位的集裝箱沉箱式碼頭。1.2 設計原則（一）總體設計符合國家、地方經濟發(fā)展規(guī)劃和總體部署，遵循國家和行業(yè)有關工程

2、建設法規(guī)、政策和規(guī)定。（二）結合國情，采用成熟的技術、設備和材料，使工程設計安全可靠、使用方便、工程量少、總造價低、施工進度快，獲得較好的經濟效益和社會效益。（三）注重工程區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護，不占用土地，方便管理，節(jié)省投資。1.3 設計依據碼頭結構安全等級為級，結構重要性系數0=1.0。本工程位于廣東小虎島港區(qū)，擬建一個1000噸級泊位的集裝箱沉箱式碼頭。設計船型總長65m，型寬11m，型深5.3m，滿載吃水4.4m。本工程區(qū)基巖為上第三紀中新統(tǒng)含礫砂巖及燕山期花崗巖根據鉆探所揭露的地層分析，探區(qū)未發(fā)現有活動性斷層通過及斷裂破碎帶發(fā)育的地段，地層相對穩(wěn)定。設計高水位：3.27m；設計低水位：0.

3、56m；極端高水位：4.35m；極端低水位：-0.15m。表1-1極端高水位下波浪要素方向重現期（年）H1%H4%H5%H13%HmTmLE502.321.961.891.581.003.2016.0252.021.701.641.370.863.0012.0101.581.331.291.070.672.8012.220.760.640.620.510.322.006.2NE501.661.391.351.120.702.7011.4251.460.602.6010.5101.100.920.890.740.462.308.320.600.500.480.400.25

4、1.805.1N501.691.421.371.140.722.9013.1251.501.261.221.010.632.8012.2101.221.020.990.820.512.6010.520.730.610.590.490.312.106.9SE501.581.331.291.070.672.8012.2251.460.602.6010.5101.221.020.990.820.512.509.720.760.640.620.510.322.006.2水流設計流速1.35m/s，流向與船舶縱軸接近平行。計算風速取26m/s。按照碼頭前船舶作業(yè)標準，根據當地實測

5、風、雨、霧、雷暴、波浪等影響因素的資料統(tǒng)計，并扣除各因素相互重疊的影響天數后，船舶作業(yè)天數為330天。根據中國地震動參數區(qū)劃圖（GB183062001），本區(qū)地震基本烈度為7度，地震動峰值加速度值為0.10g。碼頭及陸域建筑物設計時據此設防。依據規(guī)范：重力式碼頭設計與施工規(guī)范(JTS167-2009) 海港水文規(guī)范（JTJ 213-98） 海港總平面設計規(guī)范(JTJ211-99) 港口工程荷載規(guī)范(JTJ215-98) 港口工程地基規(guī)范(JTS147-2010)等等。第2章 資料分析2.1 地理位置擬建碼頭工程位于廣州市南沙區(qū)，碼頭所在的板沙尾河段寬約800m，兩岸筑有堤圍。碼頭所在的番順聯(lián)圍

6、堤防的防洪標準為50年一遇，堤頂高程4.24.5m。工程河段屬感潮河段，同時受上游來水和下游出?？诔毕绊?，水文情勢復雜。地理坐標113°3343E，22°5024N。擬建工程地理位置見圖2-1。圖2-1 擬建工程地理位置示意圖2.2 氣象資料采用東莞氣象臺(東經113°45¢, 北緯23°02¢, 海拔高度19.3m) 1957年1997年的氣象觀測資料統(tǒng)計得：2.2.1 氣溫多年平均氣溫：22.0極端最高氣溫：38.21994年7月2日極端最低氣溫：-0.51957年2月11日歷年平均³35的日數：4.9天2.2.2 降

7、水多年平均降水量：1774.1mm 歷年最大降水量：2394.9mm歷年最小降水量：972.2mm最長連續(xù)降水量：481.3mm日最大降水量：367.8mm多年日降水³10mm的天數：46.9天多年日降水³25mm的天數：21.0天多年日降水³50mm的天數：7.7天多年日降水³100mm的天數：1.4天雨季月份：49月降水日數占全年的百分比：40.8%2.2.3 霧多年平均霧日數(能見度<1000米)：5.7日最多年份日數：15日年分布情況：14月多, 68月少日分布情況：早晨多, 午間少霧日占全年的百分比：1.56%2.2.4 濕度多年平均相對

8、濕度： 79%最高相對濕度： 100%濕度年內分布情況： 39月大, 其余各月少2.2.5 日照歷年平均日照時間1932.1h。2.2.6 風況風向的變化主要受季風環(huán)流的影響。由表2-1和圖2-2可知，全年以北風為主導風向，南風次之，出現頻率分別為13.2和12.7，西北偏北風（主要出現在秋冬季節(jié)）的出現頻率也較高，為11.3，全年靜風頻率為8.0，偏西風出現機率最少，頻率在2以下。表2-1 風向風速特征值 風向項目NNNENEENEEESESESSE平均風速（m/s）2.02.0平均風向頻率（%）6.45.2 風向項目

9、SSSWSWWSWWWNWNWNNW平均風速（m/s）2.13.1平均風向頻率（%）3.611.3圖2-2 風玫瑰圖多年年平均風速為2.6m/s，偏北風（NNW-N-NNE）的風速較大，為3.1-3.3m/s，其次為偏南風（SSE-S-SSW），平均風速在2.1-2.5m/s之間。2.2.7 臺風 臺風影響期：4月至次年1月臺風盛行期：79月平均每年次數：2.6次臺風過境情況最大風速：26m/s, 東南東風瞬時風速：35m/s, 東南東風2.3 水文資料2.3.1潮汐（1）潮汐性質港址所在水域具有河口的潮汐性質，據附近的

10、泗盛圍站，（Hk1+Ho1）/Hm2=0.98，屬不規(guī)則半日混合潮型。在一個太陰日內有兩次高潮和兩次低潮，但相鄰的高潮（低潮）的潮位和潮時不相等，出現潮汐周日不等現象。在一個太陰月中，隨著溯望月周期變化,本海區(qū)也有一個由大潮到小潮、再由小潮到大潮的月變化規(guī)律。海域屬弱潮區(qū)，潮差相對較小，一般是春、秋分潮差最大，夏、冬至潮差最小，汛期又普遍小于枯水期。（2）潮位特征值水位特征值采用泗盛圍站的19641978年的數值，泗盛站位于東莞河上，其位置東經113°36，北緯22°55，距河口2km。以下所有水位值均換算到當地理論最低潮面起算。歷年最高潮位： 2.26m（1989年）歷年

11、最低潮位： -0.09m（1968年）平均海平面： 1.88m平均高潮位： 2.68m平均低潮位： 1.07m漲潮最大潮差： 3.02m落潮最大潮差： 3.35m平均潮差： 1.64m平均漲潮歷時： 5時45分平均落潮歷時： 6時45分（3）設計水位設計水位采用泗盛圍站1974完整一年潮位推算。設計高水位（高潮10%）： 3.27m設計低水位（低潮90%）： 0.56m（4）極端水位極端水位用泗盛圍站19641992年年極值水位求得。極端高水位（50年一遇）： 4.35m極端低水位（50年一遇）： -0.15m（5）乘潮水位表2-2 高潮乘潮水位（單位：m）累積頻率（%）10203040506

12、0708090高潮1小時3.283.072.922.802.702.592.462.322.17高潮2小時3.092.922.792.682.582.492.3.2 潮流（1）流入擬建工程水域的落潮流，主要有珠江干流和東江四口門（東江干流、麻涌、淡水和東莞水道）及沙灣水道，就落潮量來講，珠江干流遠比東江四口門及沙灣水道大。因此，珠江干流落潮水流仍是該水域落潮流的主要動力因素。（2）本水域處于珠江干流和東江四口門（潮汐水道）的交匯處，水深流急。流速：本河道水流較急，實測流速，A站漲潮最大流速0.60m/s，落潮最大流速為1.15m/s。B站漲潮最大流速0.75m/s，落潮

13、最大流速為1.00m/s。C站漲潮最大流速1.35m/s，落潮最大流速為0.85m/s。A、B兩站落潮流速均大于漲潮流速，而C站卻相反，漲潮最大流速大于落潮最大流速，這主要是由于C站所處的地理位置，潮流受小虎山角及小虎礁影響的結果。圖2-3 小虎島碼頭測流點位置示意圖（3）三站漲落潮流向因所處位置不同，受岸線及地形影響，漲落潮流向各有不同。但仍可以看出擬建工程水域的水流基本上是順水道方向的往復流。A站：漲潮流向295度，WNW向；落潮流向115度，ESE向。B站：漲潮流向300315度，NW向；落潮流向155度，SE向。C站：漲潮表層流向330度，NNW向，中底層30度，NNE向；落潮流向21

14、0250度，SW向。（4）擬建工程水域的外海潮波，從伶仃洋傳入，通過虎門水道進入獅子洋向向黃埔方向逐漸消弱。漲潮時受徑流的頂托；落潮時徑流和潮流一起下瀉。因此，落潮平均流速大于漲潮平均流速；落潮歷時相對的大于漲潮歷時。2.3.3 波浪港區(qū)位于珠江口喇叭頂以內，外海傳進來的波浪受沿程眾多島嶼（特別是上、下橫擋島，大虎島）、河床地形及水深等因素影響，傳到港區(qū)逐漸消能，波浪不大，因而只需考慮小風區(qū)的風生波。表2-3 極端高水位下波浪要素方向重現期（年）H1%H4%H5%H13%HmTmLE502.321.961.891.581.003.2016.0252.021.701.641.37.863.001

15、2.0101.581.331.291.07.672.8022.006.2NE501.661.391.351.12.702.7011.4251.46.602.6010.59.74.462.3051.805.1N501.691.421.371.14.722.9013.1251.501.261.221.01.632.8012.2101.221.012.6012.106.9SE501.581.331.291.07.672.8012

16、.2251.46.602.6010.5101.221.012.5022.006.22.4泥沙運動2.4.1 泥沙來源本工程位于珠江干流與小虎瀝出口相匯處，處于珠江獅子洋河段。其泥沙主要來源于上游下瀉的泥沙（珠江干流與沙仔瀝）和隨潮流挾帶的上溯泥沙，還包括少量河道內的局部搬運泥沙。以珠江干流下泄的泥沙及潮流挾帶的泥沙為主。主要為懸移質輸沙，影響泥沙運動的主要因素為潮流，風浪、船行波及徑流的影響相對較小。2.4.2 含沙量變化據冬、夏兩季實測水文資料分析，虎門以上河道水體含沙量的大小與季節(jié)性有關。一般認為洪季含沙量大，枯季

17、含沙量小，但新沙港區(qū)以下河段則相反，洪季含沙量較低，全河段平均值為0.055kg/m3，枯季較高，全河段平均值為0.14kg/m3，見表2-12。這種變化現象表明，虎門至新沙港區(qū)河段的泥沙受潮流輸入的影響較明顯。而潮流帶來的懸移質泥沙主要來源于三個方面：一是來自虎門口外的伶仃淺灘，隨漲潮流帶入河道；二是從本河道內沖刷起來的泥沙：三是鳧州水道下泄的高濃度含沙水體隨漲潮流的直接輸入。 表2-4 虎門以上河段實測平均含沙量結果 單位：kg/m3站名1991年12月1992年7月1999年9月總平均漲潮落潮平均漲潮落潮平均漲潮落潮平均墩頭基1站70.070.080.080.12新

18、沙碼頭1站60.050.070.060.11海心沙1站0.140.060.100.050.060.060.080.090.090.08坭洲1站0.140.080.110.030.040.040.08東莞河口0.260.280.270.27虎門上游70.050.050.050.060.060.060.09全河段平均0.1390.0552.4.3 垂線分布虎門以上河段含沙量垂線分布，無論洪季還是枯季，均呈上層小下層大規(guī)律。其中：在洪季，整個水域含沙量都很小，因此各垂線上層和下層含沙量變化也小，表層平均含沙量均介于0.030.05k

19、g/m3，底層均介于0.050.12kg/ m3；該結果表明，在洪季，本河段水體中的泥沙主要以徑流挾帶的懸沙影響為主。在枯季，整個水域含沙量遠大于洪季，而且各垂線上層和下層含沙量變化也明顯增大，表層均介于0.050.06kg/ m3，底層均介于0.120.25kg/ m3，底層約為表層的4倍，枯季比洪季高出2倍以上；可見，枯季在潮流控制下，除進入本河段的水體含沙量大于洪季外，底部流速還將掀起河床表面的部分泥沙懸浮而隨流運動，這種泥沙的影響也是虎門以上河段含沙量增大的重要原因之一。2.4.4 含沙量沿程分布及變化趨勢在近岸河口的含沙量變化，由于受多種動力因素的影響（如潮汐、潮流、徑流、波浪及鹽水

20、楔等），其運動特征及變化規(guī)律十分復雜。但對虎門以上河段而言，風浪對含沙量增減的影響有限，同時河道內水體含鹽量也不大，特別是洪季咸淡水已基本混合，因此鹽度對含沙量的影響可以不考慮。而本河道含沙量的變化主要與季節(jié)和水流的影響密切相關。根據1991年12月、1992年7月及1999年9月三次全潮測驗的平均值看，虎門以上河道沿程含沙量的分布基本呈兩頭大，中間小趨勢，而量值變化除東莞河口附近人為采沙造成局部水域含沙量較高外，自上而下的含沙量均介于0.080.12kg/ m3之間，這一結果與以往的研究結果基本一致。據1992年以前的資料統(tǒng)計，經虎門入海的徑流量及輸沙量，分別占流域總量的18.5%和9.3%

21、，而近年來按最新實測資料的對比結果分析，兩者分別占流域總量的16%和5.6%，尤其是輸沙量呈減小趨勢較為明顯。因此，利用珠江干流水多、沙少的優(yōu)勢，在河道內建設大型港口或開挖深水航道其前景是樂觀的。2.4.5 泥沙淤積（1） 懸移質淤積量初步估算開挖后的水域淤強從內向外呈遞減趨勢：泊地最大(1.00m/a)，其次是調頭地水域(0.80m/a)，連接水域最小(0.50m/a)。全港年淤積總量約1030萬m3，通過定期的清淤，可以確保碼頭的正常營運。（2） 推移質淤積量河道推移質計算是一個十分復雜的問題。如果說航道開挖后的懸沙淤積量計算盡管亦不盡成熟，但借助于實踐經驗和有關計算式尚可取得與實際淤強在

22、量級上相近的結果，那么推移質計算迄今尚遠達不到這種水平。采用不同的計算式，其結果差距甚遠，很難滿足工程的要求。所以，在這里只能就推移質對港區(qū)淤積的影響進行一些定性判斷。根據珠江水利委員會、中山大學以及交通部天津水運工程科學研究所等單位的勘測及研究結果表明，珠江河道推移質輸沙量占懸移質輸沙量的2%左右。依此計算，珠江干流每年推移質總量僅在10萬m3左右。如果按珠江流域上游的馬口、山水、博羅及流溪河四個水文站1991年、1992年兩年及1999年9月1822日平均流量統(tǒng)計，并假定推移質輸沙量與流量成正相關，則流溪河站、博羅站及山水站和馬口站下泄而流經本港河段的流量僅占四個水文站總流量的12%20%

23、之間。也就是說，每年流經本港河段的推移質沙量應在2萬m3以內。而且這部分推移質主要循深槽區(qū)及近側高流速區(qū)的床面運移，近岸帶的運移數量十分有限。即使考慮近岸帶，每年流經港區(qū)的推移質輸沙量也僅在0.1萬m3以內，因此推移質輸沙對本港淤積的影響甚微。這一分析，與粵海石化油碼頭、建滔碼頭和珠江電廠煤碼頭迄今未出現粒徑較粗的推移質在港池上沿集中淤積的實際狀況相一致。所以，淺灘推移質輸沙，無論從宏觀還是局部看都不會對港口水深的維護帶來困難。（3） 驟淤驟淤是特殊天氣（如臺風過境）或河流強輸沙條件下，短期（如12天）內在人工開挖港池或航道所發(fā)生的泥沙強淤積現象。這種短期內的強淤，通常僅是一個相對概念，即與正

24、常相比淤積較重。顯然上述對驟淤的闡述缺少工程概念。近年來隨著生產實踐和認識的深化，一些科研、設計、疏浚及港口的工程技術人員，對驟淤一詞開始賦予新的內涵，并趨于認識上的一致性。一般認為，驟淤是指短期內港口淤積嚴重，影響船舶正常?？炕蚝叫谢蛘呤雇粨羟逵倮щy的泥沙淤積現象。下面，從這一概念出發(fā)來衡量一下本港的“驟淤”。任何一個港口，其淤積的發(fā)生必須具備兩個條件，即沙源和沉積環(huán)境。驟淤的出現也不例外。對本港區(qū)而言，由于某些泊地及調頭地水域建在自然水深較小的邊灘地帶，各區(qū)平均相對開挖深度一般在2.8m7.0m之間，港口建成后流速降低是必然的。也就是說，隨著碼頭的興建必將為泥沙落淤提供相應的沉降環(huán)境。在這

25、樣的條件下，港口驟淤的有無及其大小則取決于來沙條件。從泥沙運移途徑看，本區(qū)懸移質含沙量的大小取決于徑流輸沙和潮流輸沙兩種狀況。先看徑流輸沙及水體含沙量：珠江水系主要由西江、北江、東江和流溪河組成。多年平均徑流量3020億m3，平均含沙量0.284kg/m3。據1999年前的資料統(tǒng)計，經虎門入海的徑流量及輸沙量分別占流域總量的18.5%和9.3%；近幾年的資料對比分析，二者分別占16%和5.6%。低沙豐水的特征明顯。從1992年7月及1999年9月兩次汛期的實測含沙量來看，虎門2站的落潮平均含沙量分別為0.14kg/m3和0.06kg/m3。在驟淤計算時，即使采用其中的大值（0.14kg/m3）

26、，其量亦甚微。再看漲潮潮段最大含沙量：1986年3月11日13時至3月12日16時，虎門河段漲、落潮實測瞬時最大垂線平均含沙量分別為0.48kg/m3和0.39kg/m3。1991年12月1992年1月及1992年46月，伶仃水道實測瞬時最大平均含沙量也僅在0.5kg/m3以內，當大風天氣出現時，其含沙量的增加值也很有限。另據“八五”攻關期間在伶仃洋的波浪觀測，極值最大波高(H1%)僅為2m；即使臺風過境風速達10級以上，但由于風向具有較強的旋轉性，加之伶仃洋掩蔽條件良好，所以亦難于形成波高較大、歷時較長的穩(wěn)定波，從而大大削弱了波浪的掀沙能力。據有記載的伶仃水道風季含沙量看，其最大值亦僅為0.

27、75kg/m3，此值雖遠高于本區(qū)的正常含沙量，但就其絕對量值與我國同類港口相比仍屬較低范疇。出于本港建設泥沙淤積的安全考慮，假設伶仃洋水域（含淺灘）臺風期的含沙量為2kg/m3（為最大觀測值的2.7倍），并隨漲潮流上溯至本港區(qū)；按照虎門以上潮量占79%，徑流占21%的比例關系計算，在上述含沙量的條件下，本港區(qū)漲、落潮平均含沙量約為1.6kg/m3。相應日最大淤積厚度亦在5cm以內，不會影響船舶的正常停靠及航行，即無驟淤之慮。所以，本港泊地及調頭地水域設計水深的確定，可以不考慮特殊天氣條件下泥沙淤積的影響。2.5. 地質條件2.5.1地質構造珠江三角洲在大地構造單位上屬于華南準地臺之桂湘贛粵褶皺

28、帶與東南沿海斷褶帶之交接帶上，即粵中拗褶斷束的南部，根據沉積建造、構造運動、巖漿活動和變質作用等綜合特征，可劃分為四個構造階段：² 加里東構造階段：形成了北東及東西方向不甚標準的全形褶皺，同時有廣泛的巖漿侵入活動，區(qū)域變質和混合巖化作用；² 華力西印支構造階段：形成比較緊密的北北東方向褶皺，并伴隨有花崗巖侵入活動；² 燕山構造階段：在三迭紀末、早侏羅紀末及侏羅紀以后有三次以上構造運動發(fā)生，形成北東向、局部為北西向的寬展型褶皺，燕山階段有廣泛的侵入活動，有大規(guī)模的斷裂活動，從方向上看，主要有北東向和北西向兩組斷層，北東向斷層占絕對優(yōu)勢，北西向斷層形成較晚；²

29、; 喜馬拉雅構造階段：巖層輕微褶皺，并形成上、下第三系之間的微不整合面，晚期有玄武巖噴發(fā)和斷裂復活。第四紀期間由于經過一段較長時間的剝蝕作用，本區(qū)西、中、南部準平原化，中晚期后，由于地殼下降區(qū)內很大面積遭到海水侵入，造成廣闊的三角灣，由于地殼間歇性的上升和穩(wěn)定交替，形成四級階地沉積，同時三角灣也不斷被充填，使三角洲不斷增大，三角灣相應縮小。本工程區(qū)基巖為上第三紀中新統(tǒng)含礫砂巖及燕山期花崗巖。根據鉆探所揭露的地層分析，探區(qū)未發(fā)現有活動性斷層通過及斷裂破碎帶發(fā)育的地段，地層相對穩(wěn)定。2.5.2巖、土層分布特征根據鉆探揭露的地層及區(qū)域地質資料，按從上到下予以描述如下：1 人工填土：紫紅色為主，松散，

30、稍濕，主要由黏性土及巖石碎塊組成。平均層頂標高為3.2m，平均厚度約2m。2 淤泥：灰黑色，飽和，流塑，局部含生物貝殼，具有腐臭味，局部夾薄層淤泥質粉質粘土。平均厚度為12m左右。3 風化含礫砂巖：紫紅色，巖心呈半土狀。巖面頂高程在-2.5-15m。2.5.3不良地質現象探區(qū)地形地貌及巖土層相對穩(wěn)定，地質構造相對簡單，從現場的地形地貌及鉆探所揭露的地層情況看，未發(fā)現有層位錯亂、斷層角礫巖、斷層泥等代表斷層特征的跡象，也未發(fā)現有采空、滑坡、空洞、沖刷、崩塌等不良地質現象，場地穩(wěn)定。2.6 地震根據中國地震動參數區(qū)劃圖（GB183062001），本區(qū)地震基本烈度為7度，地震動峰值加速度值為0.10

31、g。碼頭及陸域建筑物設計時據此設防。第3章 設計成果3.1 總平面布置原則 港口總平面布置應該遵循以下原則：(1)港口應按貨種、裝卸、吞吐量特點，泊位分工及貨運量等因素因地制宜地合理劃分作業(yè)區(qū)。對于危險品和污染性較大的貨物，適宜單獨分區(qū)。(2)作業(yè)區(qū)布置時，應考慮風向及水流流向的影響。(3)作業(yè)區(qū)岸線利用水、陸域布置力求合理。(4)遵循一次規(guī)劃，分期建設的原則及根據水、陸域地形及風向等自然條件，合理進行水陸域設計。(5)考慮作業(yè)區(qū)地形地質條件特點，在滿足使用要求的前提下，盡量兼顧土石方平衡，合理確定陸域平面高程，使其符合城市規(guī)劃要求。(6)作業(yè)區(qū)內部，根據裝卸工藝流程和所需碼頭、庫場、鐵路、道

32、路及其他建筑物的數量與布置上的要求，按照以近期為主，并考慮到發(fā)展的可能性合理布置。(7)港區(qū)建設與城市規(guī)劃相協(xié)調，充分注意港區(qū)的環(huán)境保護，建設環(huán)保型港區(qū)。3.2 集裝箱碼頭泊位數的確定 初步擬定通過能力可達320萬噸的1000噸級的集裝箱泊位一個。 集裝箱碼頭的泊位年通過能力根據海港工程設計手冊(上)第三篇第二章可知，泊位年通過能力可按以下公式計算: （4-2-2）式中： 集裝箱碼頭泊位年通過能力(TEU)； 泊位年營運天數(d)，取330天； A 泊位有效率，一般取50%-70%，本設計取為70%； P 設計船時效率（TEU/h）； tg 晝夜裝卸作業(yè)時間(d)，取22h-24h,本設計取為

33、24h； td 晝夜小時數（24h）； Q 集裝箱船單船裝箱量（TEU）,取為100 TEU； 船舶裝卸輔助作業(yè)及船舶離、靠泊時間之和(h)，一般3-5h,本設計取3h； n 工藝設計采用的岸邊集裝箱起重機臺數，取為1； P1 岸邊集裝箱起重機臺時效率（自然箱/h），一般取為20-25，本設計取為25； K1 集裝箱標準箱折算系數，一般取1.2-1.6，本設計取為1.6； K2 岸邊集裝箱起重機同時作業(yè)率（%），一般取為85-95，本設計取為95； K3 裝卸船作業(yè)倒箱率（%），一般取為0-3，本設計取為1。由以上數據計算可得： = 37.62 TEU/hPt = S =即1000噸級的集裝箱

34、碼頭設置4個泊位即可。4.3 碼頭平面布置4.3.1 水域布置 港口前沿設計水深碼頭前沿水深，即泊位水深，通常是指在設計低水位以下的深度。由?？勘静次坏脑O計船型滿載吃水和必要的富裕水深構成，船舶在碼頭前航速很小，一般不超過0.2m/s，幾乎不存在因船舶航行增加船舶吃水的現象。因此，富裕水深主要考慮水深誤差、波浪引起的船舶垂直升降、配載增加的吃水等因素。碼頭前沿水深可用下式計算： D=T+Z1+Z2+Z3+Z4 （4-3-1） Z2 = K(H4%)Z1 （4-3-2）式中 ：D 碼頭前沿設計水深（m）； T 設計船型滿載吃水（m），取為4.4； 龍骨下最小富裕深度（m），取為，取

35、為0.3； K 系數，順浪取0.3，橫浪取0.5； H4% 碼頭前允許停泊的波高（m）； Z2 波浪富裕深度（m），在有掩護水域通常小于1.0m，故式（4-3-2）為負值， 出現這種情況時，取Z2=0。 Z3 船舶因配載不均勻而增加的尾吃水（m），取為0； Z4 備淤深度（m），一般不小于0.4，本設計取為0.5。由以上數據計算可得：Z2=0.3×1.70-0.3=0.21m D =4.4+0.3+0.21+0+0.5 m =5.41 m，取5.5m。 航道寬度航道寬度（W）是指航槽斷面設計水深處兩底邊線之間的寬度。航道寬度一般由三個部分組成，即航跡帶寬度A、船舶間錯船

36、富裕間距b和克服岸吸作用的船舶與航道側壁間富裕間距C。本次設計為雙向航道，典型的雙向航道寬度為8B，B為設計船型的船寬。W =，即航道寬度為88m。航道水深與 確定碼頭水深相比，航道水深需要考慮到船舶航行時船體下沉增加富余水深，即： D=T+Z0+Z1+Z2+Z3+Z4式中：D-航道設計水深（m）Z0-船舶航行時船體下沉增加的富余水深（m）Z1-龍骨下最小富余深度（m）Z2-波浪富余深度（m）其余符號意義同前。則D=0.2+ 碼頭岸線設計（1）泊位布置按照此前計算，本碼頭需要布置四個泊位圖4-1 碼頭岸線布置圖 （2）碼頭岸線長度 當同一碼頭線上連續(xù)布置泊位時，其碼頭總長度宜根

37、據到港船型尺度的概率分布模型確定，也可按下式確定：端部泊位：Lb = Lc + 1.5d （4-3-3）中間泊位：Lb = Lc + d （4-3-4）d 富裕寬度（m），兩相鄰泊位船型不同，d值取10。碼頭岸線總長度：L =，取310m。 港內水域布置港內水域包括船舶制動水域、回旋水域、碼頭前沿停泊水域、港池、連接水域以及航道、錨地等。 （1）船舶制動水域船舶制動水域宜設在進港方向的直線上，當布置有困難時，可設在半徑不小于3-4倍設計船長的曲線上。船舶制動距離可取3-4倍設計船長，即260m。（2） 船舶回旋水域船舶回旋水域應設置在進出港口或方便船舶靠離碼頭的地點?；匦虻脑O

38、計水深可取航道設計水深。有掩護的水域，港作拖船條件較好，回旋圓直徑為二倍設計船長，即130m。 （3）碼頭前沿水域寬度順岸碼頭前沿供船舶?？亢脱b卸所需的水域，不應占用主航道，其寬度一般為34倍設計船型的寬度。本設計選用的碼頭前水域寬度為40m。為便利船舶靠離碼頭，順岸碼頭前沿水域邊緣，一般自船位端部與碼頭前沿線成3045度交角向外擴展，擴展部分應達到設計水深。這里取=30°。（4） 連接水域 港池和航道間的連接水域，應滿足船舶進出港池的操作要求。船舶轉彎半徑，自航為3倍設計船長，拖船協(xié)助作業(yè)為2倍設計船長。本設計取為2倍設計船長，即130m。（5）錨地錨地的邊緣距離航道邊線的安全距離

39、：港外錨地不小于2-3倍設計船長，本設計取為150m；港內錨地采用單錨或單浮筒系泊時不小于1倍設計船長，采用雙浮筒系泊時不小于2倍設計船長，本設計取為100m。根據錨地宜靠近港區(qū)，不應占用主航道或影響碼頭的裝卸作業(yè)及船舶調度將錨地選擇在下游水深滿足、流速較小的區(qū)域。錨地采用拋錨停泊方式，其面積可按下式計算： Am=Lm×B m （4-3-5） 式中：Am 錨地面積； Lm 錨位沿水流長度，參照海港規(guī)范：Lm取1.62.0； 錨位寬度，參照海港規(guī)范：取4.04.5。 Lm = 2×65 = 130 m B m = 4.0×11= 44 m，取45m。代入數據得： A

40、m= 130×45 m2 = 5850 m2 （6）船舶掉頭水域（回旋水域） 按港口工程技術規(guī)范5，回旋水域直徑一般為1.53倍船長?；匦蛑睆饺?40m。4.3.2 碼頭尺寸及高程設計 碼頭前沿設計高程 由資料，廣東小虎島碼頭設計高水位為3.27m。根據海港總平面設計規(guī)范2、港口規(guī)劃與布置3規(guī)定，碼頭前沿設計高程為：設計高水位+超高（超高值一般取1.01.5m），取超高值為1.33m。 碼頭前沿設計高程 = 3.27 + 1.33= 4.6 m。 碼頭前沿設計底高程碼頭前沿設計底高程 = 設計低水位碼頭前沿設計水深。查資料得，設計低水位為0.56 m

41、。對于集裝箱碼頭，其碼頭前沿設計底高程 = 0.565.5m = -4.94m；取為-5.0m。 港池的設計水深及底高程與碼頭前沿設計水深及底高程相同。本設計選取的港池設計水深為5.5m，底高程為-5.0m。4.3.3 陸域布置 陸域布置原則港區(qū)陸域應按生產輔助區(qū)、生活區(qū)等使用功能分區(qū)布置。生產建、構筑物及主要輔助生產的建筑物宜布置在陸域前方的生產區(qū)，其他輔助生產建筑物及港區(qū)內的生活福利設施宜布置在陸域后方的輔助區(qū)，使用功能相近的輔助建筑、生活福利設施集中組合布置，生活區(qū)靠近港區(qū)布置并與城市規(guī)劃相協(xié)調。 碼頭前沿作業(yè)地帶 前方作業(yè)地帶根據碼頭形式、裝卸

42、工藝流程、道路寬度以及有無臨時堆放貨物的要求等因素確定，并注意與今后裝卸機械的發(fā)展相適應。 考慮裝卸橋軌距24.4m，前軌距碼頭前沿3m，后軌外吊臂外伸距離9m，再考慮行車道寬度，碼頭前沿作業(yè)地帶寬度取50m。 陸域高程 港口陸域高程與碼頭前沿設計高程相同，為4.6m。堆（庫）場布置（2）集裝箱碼頭堆（庫）場 集裝箱碼頭堆場所需容量及地面箱位數可按下列公式計算： Ey = （4-3-3） Ns = （4-3-4）式中: Ey 集裝箱堆場容量（TEU）； Qh 集裝箱碼頭年運量(TEU) ； 到港集裝箱平均堆存期（d），按海港總平面設計規(guī)范中表5-8-9-1選取， 進

43、口時取7天，出口時取5天； Kbk 堆場集裝箱不平衡系數，若沒有資料，則取1.1-1.3，本設計取為1.1； Tyk 集裝箱堆場年工作天數（d），取350-365d，本設計取為365d； Ns 集裝箱碼頭堆場所需地面箱位數 （TEU）； N1 堆場設備堆箱層數，采用軌道式龍門吊，取5層 As 堆場容量利用率（%），一般為60-70，本設計取為70。帶入數據得：堆場容量：出口：Ey = 進口：Ey =地面箱位數：出口：Ns = ，故取為862TEU。 進口：Ns = ，故取為724 TEU。 根據海港工程設計手冊(上)第三篇第二章可知，拆裝箱庫所需容量可按下式計算： Ew= （4-3-5）式中：

44、Ew 拆裝箱庫所需容量（TEU）； Qh 集裝箱碼頭年運量(TEU) ； 貨物在庫平均堆存期（d），一般取3-5d，本設計取為5d； Kbw 拆裝箱庫不平衡系數，若沒有資料，則取1.1-1.3，本設計取為1.2； Tyk 拆裝箱庫年工作天數（d），取350-365d，本設計取為365d； Kc 拆裝箱比例（%），一般不宜大于15，本設計取為14； qt 標準箱平均貨物重量（T/TEU），缺乏資料時可取5-10T/TEU，本設計取為 10T/TEU；帶入數據得： Ew = 集裝箱堆場面積以及拆裝箱庫面積 一個標準箱為20ft長，8ft寬，則面積為S=6.058×2.438m2=14.8

45、m2，則一個標準箱的占地面積取為15m2，考慮到龍門吊及集裝箱牽引車的車道，將集裝箱堆場按6×10進行分塊，則出口集裝箱堆場面積可分為15塊，進口集裝箱堆場面積分為13塊，集裝箱堆場面積： 出口：24×61×15+17.5×3×61+5×（5×24+17.5）= 25850m2 進口：25850-24×61×2-7×61-5×27.5=22358 m2拆裝箱庫面積：由于是拆裝箱，所以其所需的單個拆裝箱面積會比一個標準箱的大，故取為25m2。S = 25Ew = 25×736.

46、5 m2 = 18412.5m2 集裝箱碼頭大門所需車道數可按下式計算： N=（4-3-6）式中： N 集裝箱碼頭大門所需車道數； Qh 集裝箱碼頭年運量(TEU)； Kb 水運、鐵路中轉及港內拆裝箱的集裝箱之和占碼頭年運量的百分比（%）； Kbv 集裝箱車輛到港不平衡系數，取1.5-3，本設計取為1.5； Tyk 堆場年工作天數（d），取350-365，本設計取為360； Td 大門日工作時間，取12-24h，本設計取為20h； Pd 單車道小時通過車輛數（輛/h），取20-40，本設計取為40； qc 車輛平均載箱量（TEU/輛），取1.2-1.6，本設計取為1.5；帶入數據得：N = =

47、 0.96所以，大門處設置一個車道。 鐵路與道路布置港內鐵路布置應符合下列要求:港內鐵路布置應符合裝卸工藝及港口總體布置的要求，并應與港口發(fā)展相適應；水鐵聯(lián)運作業(yè)區(qū)宜設置港區(qū)分區(qū)調車場。在接軌站距港區(qū)較近且能擔負發(fā)往港區(qū)的車輛分類作業(yè)及由港區(qū)發(fā)往路網鐵路的車輛編組作業(yè)時，可不設分區(qū)調車場；裝卸線應按碼頭、庫場的布置并根據裝卸工藝對鐵路裝卸能力的要求進行布置，并與排水系統(tǒng)相協(xié)調。布置裝卸線時，應考慮相應的調車線及渡線；港內道路設計應符合下列要求:應有穩(wěn)定的路基、平整堅實的路面,并做到排水通暢,以利車輛及流動機械運行；應盡量布置成環(huán)形系統(tǒng)，以減少行車干擾并利于消防；主要道路應盡量避免

48、與運輸繁忙的鐵路路線交叉；道路縱斷面必須與港區(qū)高程設計及貨物裝卸工藝要求相適應；應按港區(qū)車輛及流動機械數量設置車場。港內道路按其性質、使用要求及交通量，劃分主干道、次干道和支道三種類型。查港口工程技術規(guī)范并結合該港區(qū)，主干道取12m，次干道取7m，支道取4.5m。 生產和生活輔助設施 根據港口工程技術規(guī)范，碼頭的生產和生活輔助設施確定如下：辦公大樓、停車場、機修廠、機械庫、工具庫、材料庫、消防站、配電間、充電間、加油站、職工宿舍區(qū)、餐廳、醫(yī)院、浴室、花壇、油泵房、閥室、放空泵房等。第5章 裝卸工藝5.1 裝卸工藝布置原則（1）裝卸工藝方案應根據貨種及其性質、貨物吞吐量、流向、包裝

49、形式及規(guī)格、水位變幅、岸坡陡緩、船型、車型、運輸生產組織要求、可能取得的裝卸機械和裝卸機械的維修能力等因素，擬定設計方案并進行比較后慎重選定； （2）裝卸工藝設計應因地制宜，積極而慎重地采用新技術； （3）裝卸工藝設計應保證作業(yè)安全，保護工人健康、減輕勞動強度； （4）裝卸工藝設計應采取有效措施，防止污染，保護環(huán)境衛(wèi)生； （5）為了提高勞動生產率，節(jié)約勞動力，設計裝卸工藝流程時應根據港口的具體情況，增加機械化操作比重。 （6）裝卸工藝設計應進行多方案的技術經濟比較，滿足加快車船周轉、各環(huán)節(jié)生產能力相匹配和降低營運成本的要求。應積極采用先進科學技術和現代管理方法，保證作業(yè)安全、減少環(huán)境影響、降低

50、能耗和改善勞動條件。（7）裝卸工藝設計，應對附屬的配套設施統(tǒng)一考慮，留好接口。如散貨專業(yè)碼頭（外貿）的采制樣裝置，在港口裝卸系統(tǒng)設計時，應選擇好采樣點的位置，與主系統(tǒng)的銜接關系，以及現場制樣系統(tǒng)的平面布置，以便采制樣裝置的建設單位配合建設。5.2 裝卸工藝流程設計5.2.1 主要設計參數 （1）年設計吞吐量：32萬TEU； （2）設計船型：1000T； （3）年作業(yè)天數：330d； （4）泊位利用率：綜合考慮裝卸效率、泊位數等，定為60%； （5）作業(yè)班次：三班制。5.2.2 選型及配備原則（1）根據裝卸工藝方案選型的裝卸機械應兼顧先進性、通用性和經濟性的原則，以適應集裝箱碼頭的特點；（2）裝卸船的機械選型應根據船型和貨物種類的特點和要求進行選擇，并且在機械設 備上應注意發(fā)揮船機的作用；（3）水平運輸機械的選型，一般情況下運距在100-150m以內時，以選用叉車為宜，運距較遠時，宜采用牽引車、平板車為宜；（4）