某碼頭平面布局方案和水工結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化設(shè)計

某碼頭平面布局方案和水工結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化設(shè)計摘要：在廣東某客運碼頭工程設(shè)計過程中，綜合考慮當(dāng)?shù)氐孛驳匦?、水文條件、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境以及水利防洪治導(dǎo)線等因素，對碼頭設(shè)計方案進(jìn)行比選和優(yōu)化，最終推薦的方案布局新穎、節(jié)省投資、施工便捷，如今該碼頭工程已經(jīng)順利完成交工驗收，可供同類工程設(shè)計參考。關(guān)鍵詞:客運碼頭;方案優(yōu)化;高樁梁板;水泥土攪拌樁;1.工程概況客運碼頭的服務(wù)主體是人，與傳統(tǒng)的貨運碼頭追求運輸?shù)母咝什煌?，客運碼頭的設(shè)計始終要體現(xiàn)“以人為本”的思想和原則，在總體布局和流程設(shè)計上要做到安全、方便、快捷和舒適，疏港交通要實現(xiàn)“人車分流”和各種交通組織的“無縫銜接”，在配套設(shè)施上追求人性化，在景觀布置上追求美感。本文以某新客運碼頭工程設(shè)計為例，該工程位于中山市翠亨新區(qū)馬鞍島東五圍，東臨珠江口，距中山市區(qū)約30km，至澳門外港客運碼頭約25海里，至香港國際機(jī)場24海里，至蛇口客運港20海里。本工程建設(shè)12個泊位，其中客運泊位10個（8個為港澳線泊位和2個為國內(nèi)線泊位），維修泊位2個。碼頭占用岸線長度400m，共形成岸線約625m。2.碼頭平面布局方案優(yōu)化設(shè)計平面布置的主要思路是考慮到不超出防洪治導(dǎo)線，布置一個挖入式的港池，通過設(shè)置防波堤形成一個良好掩護(hù)的水域，以降低該區(qū)域風(fēng)浪對客船泊穩(wěn)的影響。在南北端各設(shè)置一個口門，有利于進(jìn)出港船舶分開管理。采用順岸布置1個挖入式港池，在防波堤形成的有掩水域內(nèi)布置了12個泊位。港池內(nèi)由南側(cè)5座長52.4m，寬16m的突堤式碼頭和防波堤接岸A、接岸B形成6個停泊水域以及進(jìn)港制動水域，國內(nèi)線泊位布置在北端1座突堤式碼頭兩側(cè)，港澳線泊位布置在南側(cè)4座突堤式碼頭兩側(cè)，突堤式碼頭頂標(biāo)高為3.0m；維修泊位布置在接岸B上。接岸B、C與現(xiàn)有堤圍相連，達(dá)到了對后方陸域的防護(hù)功能，接岸B、C頂標(biāo)高5.0m。碼頭平面總體優(yōu)化主要體現(xiàn)在口門、防波堤、進(jìn)出港航道、維修泊位布置的優(yōu)化等方面：（1）改善了防波堤布置，形成更加良好的港池內(nèi)泊穩(wěn)環(huán)境；（2）合理布置口門及航道，避免對臨近工程及過往船只造成影響，并減少泥沙回淤量，降低營運期維護(hù)成本；（3）優(yōu)化水域布置，在保障安全的前提下，盡量充分合理利用有限的港內(nèi)水域空間，使得港區(qū)內(nèi)生產(chǎn)運營更加順暢。3.水工結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化設(shè)計本工程通過設(shè)置島式防波堤、突堤式防波堤和防波堤接岸A形成一個有掩護(hù)水域。根據(jù)鉆探資料分析，上覆土層為人工填土、第四系全新統(tǒng)海陸相交互沉積層和河流相沖積層，主要為淤泥類土，粘性土和砂類土，下伏基巖為燕山期花崗巖。強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層層頂標(biāo)高平均值為-35.82m，其上的軟土層力學(xué)指標(biāo)較差，厚度較大，其中淤泥最大厚度為18.00m，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土平均層厚為16.39m，綜合考慮水利防洪方面的要求，本工程水工結(jié)構(gòu)適宜采用樁基結(jié)構(gòu)型式，突堤式碼頭采用高樁梁板結(jié)構(gòu)，防波堤采用高樁透空式結(jié)構(gòu)與板樁結(jié)構(gòu)進(jìn)行比選，接岸結(jié)構(gòu)采用高樁梁板+斜坡式護(hù)岸組合結(jié)構(gòu)與板樁結(jié)構(gòu)進(jìn)行比選。本文主要對防波堤結(jié)構(gòu)和接岸結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行比選和優(yōu)化分析。高樁梁板結(jié)構(gòu)為水工常見型式，施工經(jīng)驗豐富，對地質(zhì)適應(yīng)性較板樁結(jié)構(gòu)好，且PHC樁在港口工程中應(yīng)用廣泛、工期短、可批量生產(chǎn)，強(qiáng)度高，質(zhì)量穩(wěn)定，有成熟的工藝，另外鋼板樁的耐久性較差，造價高，故推薦采用高樁梁板結(jié)構(gòu)。3.1防波堤結(jié)構(gòu)方案突堤式防波堤位于橫四涌口，緊鄰防波堤接岸A，長70m，寬10m；島式防波堤位于突堤式防波堤和接岸B之間，長174m，寬10m；防波堤接岸A位于橫四涌南側(cè)，突堤式防波堤和接岸C之間，長132.4m，寬10m。為方便船舶進(jìn)出港，島式防波堤和突堤式防波堤堤頭部分呈半圓形。防波堤采用高樁透空式結(jié)構(gòu)，本設(shè)計根據(jù)不同位置波浪作用不同，防波堤相應(yīng)采用不同的結(jié)構(gòu)，分述如下。(1）島式防波堤和突堤式防波堤。島式防波堤和突堤式防波堤位于常浪向，受波浪影響較大，故其結(jié)構(gòu)采用每個排架布置4根樁（雙叉樁）的5.0m排架間距方案。圖1碼頭平面布置圖防波堤采用高樁透空式結(jié)構(gòu)，防波堤頂高程3.0m，考慮到越浪對防波堤結(jié)構(gòu)造成影響，在防波堤堤頂海側(cè)設(shè)置直立式胸墻，胸墻頂標(biāo)高3.8m,寬0.5m。樁基采用直徑800mmPHC管樁，排架間距為5.0m，每個排架下布置4根樁，包括2對叉樁（斜率5:1），樁基持力層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層。樁基通過樁帽與上部結(jié)構(gòu)連接。上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆橫梁、預(yù)制和現(xiàn)澆縱梁、疊合面板組成的梁板式結(jié)構(gòu)。防波堤外側(cè)設(shè)置擋浪板，采用預(yù)制結(jié)構(gòu)，擋浪板底標(biāo)高為-2.3m，擋浪板下設(shè)置拋石棱體。(2）防波堤接岸A。防波堤接岸A雖不位于常浪向，但仍然會受到波浪衍射和折射的影響，同時為減少泥沙落淤、并避免橫四涌內(nèi)來往船舶產(chǎn)生的船行波影響港內(nèi)泊穩(wěn)，防波堤接岸A結(jié)構(gòu)亦采用高樁透空式結(jié)構(gòu)，每個排架布置3根樁的6.75m排架間距方案。樁基采用直徑800mmPHC管樁，排架間距為6.75m，每個排架下布置3根樁，其中1根直樁，1對叉樁（斜率5:1），樁基持力層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層。上部結(jié)構(gòu)與島式防波堤和突堤式防波堤基本相同，采用梁板式結(jié)構(gòu)，防波堤外側(cè)設(shè)置擋浪板，擋浪板下設(shè)置拋石棱體。圖2接岸B結(jié)構(gòu)斷面圖3.2接岸結(jié)構(gòu)方案接岸結(jié)構(gòu)采用高樁梁板+斜坡式護(hù)岸組合結(jié)構(gòu)。接岸B段位于工程南側(cè)，長度141.7m，高樁梁板平臺寬17.05m(20.5m），頂高程5.0m，內(nèi)側(cè)底標(biāo)高為-4.2m，由高樁梁板平臺和斜坡式護(hù)岸兩部分組成。高樁梁板平臺樁基采用直徑800mmPHC樁，排架間距7m，每榀排架設(shè)置5根樁，分別為兩對半叉樁和一根直樁，樁基以強(qiáng)風(fēng)化層作為持力層。基樁通過樁帽與下橫梁相連接，上部結(jié)構(gòu)框架分2層，各層標(biāo)高從上至下分為為5.0m和0.85m，層高2.15m。接岸B上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制、現(xiàn)澆疊合式面板（預(yù)制180mm+現(xiàn)澆120mm），預(yù)制縱梁（高1.2m、寬0.6m）、預(yù)制靠船構(gòu)件、現(xiàn)澆上下橫梁（高2.0m，底寬1.2，頂寬0.8m）組成的梁板式結(jié)構(gòu)。接岸B前沿布置為2個維修泊位，并設(shè)置橡膠護(hù)舷、系船柱，供船舶靠泊系纜。高樁梁板平臺通過護(hù)岸結(jié)構(gòu)與后方陸域連接，護(hù)岸結(jié)構(gòu)采用斜坡式結(jié)構(gòu)型式，頂高程為5.0m。在開挖面上鋪設(shè)600mm厚的混合碎石倒濾層和厚400mm的二片石墊層，護(hù)面選用200kg～500kg塊石，2層厚1000mm，坡比為1:2.5；坡頂設(shè)置漿砌塊石擋土墻，高3m，擋墻下設(shè)10kg～100kg的拋石基床，其后設(shè)置倒濾層并回填中粗砂填料作為后方用地。接岸C位于工程西側(cè)，長度為414.5m，其后方為聯(lián)檢客運大樓等區(qū)域。接岸C結(jié)構(gòu)型式與接岸B基本相同，接岸C不考慮船舶靠泊系纜。3.3接岸軟基處理本工程上覆軟土層厚度較大，護(hù)岸前后一定范圍內(nèi)必須先進(jìn)行軟基處理，地基處理設(shè)計采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基方案，其中單軸攪拌樁直徑600mm，正方形布置，樁間距2.0m（或1.5m）；三軸攪拌樁直徑為650mm，軸間距為450mm，矩方形布置，樁間距為1.9m×2.5m；采用跳打施工，防止相鄰樁穿孔，攪拌樁長度滿足整體穩(wěn)定性要求，施工時采用四攪二噴的施工工藝。水泥土攪拌樁復(fù)合地基檢測合格后，方可進(jìn)行下一個工序施工。