陆域散货堆场轨道基础结构创新设计

张国民

（中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北 武汉 430071）

1 工程概况

南京西坝港区西坝作业区码头工程位于江苏省南京市化工园玉带区长江下游南京河段八卦洲汊道下游龙潭水道入口处左岸的西坝一带，主要建设2个5万吨级散货泊位、陆域散货堆场及相应的配套设施，设计通过能力达到792万t/a。为解决散货的堆存和转运，在陆域从南至北，共布置了4线堆场，每条堆取料机基础线长约620 m，每条运输线上布置有一台DQL3000/1500的斗轮堆取料机进行散货的堆取料作业[1]。

2 工程特点

2.1 地质条件复杂

堆场区土层分布较复杂，特别是④层粉砂层以上至泥面高程15 m厚范围内的土层分布复杂。表层为耕植土、粉质黏土层及淤泥质粉质黏土，以下主要为长江漫滩相软黏性土层、粉砂层。15 m厚范围土层标准贯入击数较低，多在2～10击，而散货堆场区对地基承载力和沉降要求高，特别是对场地的不均匀沉降要求高，而场地浅部土层主要为高压缩性的软弱黏性土层及粉砂夹粉质黏土，在上覆货物压力下，特别是在堆载较快及堆载不均匀的情况下，易产生较大的变形及不均匀沉降。因此需对承载力较大的轨道基础设计方案进行专题研究。

2.2 陆域场地小

由于本项目预测年吞吐量达710万t，吞吐量较大，而码头陆域场地面积相对较小，不规则，且被南河和规划的高压线走廊分隔成南北两个堆场，常规设计中陆域堆取料机轨道基础、排水沟及电缆沟占用场地面积大，为充分提高场地的利用率，尽量增大堆存区的面积，要求必须对堆取料机轨道基础、排水沟及电缆沟进行特殊设计。陆域总平面布置见图1。

图1 陆域总平面布置图

3 轨道基础设计方案深度研究

3.1 散货堆场堆取料机轨道基础常规设计

经过对现有设计中散货堆场堆取料机基础结构形式的调查了解，目前通常采用横轨枕、纵轨枕及纵轨道梁等方案。

根据工艺的要求，堆取料机基础顶面高于堆场面2.3 m，堆取料机轨距为7 m。在方案设计阶段，本工程根据地质资料的实际情况就常规横轨枕方案及纵轨道梁方案进行过比选，方案优缺点的比较见表1，具体方案断面图见图2、图3。

表1 堆取料机基础结构形式优缺点比较表

从图示及优缺点对比表中可以看出两方案都基本可行，各有其优缺点，但两方案有一共同缺点：轨道基础占用堆场面积较大。

图2 横轨枕方案结构断面图

图3 纵轨道梁方案结构断面图

3.2 散货堆场堆取料机轨道基础创新设计

由于电缆沟和排水沟在散货堆场占用堆场面积较大且经常发生堆场散货将沟堵塞，导致营运期需经常对水、电等附属设施管沟和排水沟进行清淤维护，增加了操作工人的工作量。

为解决这一问题并结合业主方的要求，项目组确定轨道创优设计要达到如下3个目的：

1）优化轨道结构设计，尽量减小轨道基础占用堆场面积。

2）将堆场排水沟、附属设施管沟和轨道基础合并布置，尽量降低排水沟因经常堵塞而造成的散货堆场积水问题；解决水、电等附属设施检修维护不方便的问题。

3）尽量减少前期造价。

3.2.1 合理确定轨道基础结构形式

考虑到堆取料机基础顶面高于堆场面高程2.3 m，同时兼顾电缆的埋设和排水沟的布置，参考纵轨道梁的方案考虑架空布置（见图4）是较合理和行之有效的方案。

图4 架空结构布置方案

该方案具有如下特点：

1）可将排水沟布置在7 m轨距间的架空结构下，不额外占用堆场面积；

2）电缆可架空布设在轨道梁侧或面板及皮带机支架下侧，不必单独设置电缆沟。

3.2.2 轨道基础结构形式创新设计

根据确定的架空方案，结合本项目的实际条件最终确定本工程采用高桩梁板架空结构形式[2-3]。

堆取料机轨道基础采用高桩梁板结构，主要由桩基、轨道梁、现浇钢筋混凝土面板、现浇钢筋混凝土横撑组成。结构基础采用φ600 PHC桩，桩距为6 m，考虑到堆取料机作业、风荷载等水平作用力及施工期产生的其它水平力的因素，每隔一个桩距增设一根8∶1斜桩。结构上部由两根平行布置的现浇钢筋混凝土轨道梁、连接两根轨道梁的横撑和横撑之间的现浇钢筋混凝土面板组成架空式结构。每线轨道基础结构共分23个结构段，标准结构段的长度为27 m。

利用两轨道梁间的空隙，将排水沟设置于两根轨道梁间的地面处，沿轨道梁外侧底部设置两条通长的碎石滤层，同时将轨道梁底部设置成凹凸形，作为排水通道。配套堆取料机的水、电、通信及机械控制等管线在架空层中相应位置敷设。

考虑到每条堆取料机基础线长约620 m，堆场操作人员通行不便，在两段轨道梁间衔接处每隔80 m左右设置一道通行门，操作人员可横穿堆取料机基础。为解决操作人员上下到堆取料机轨道基础上方进行皮带机的巡检及设备的维修，每隔一段距离设置一座爬梯。

具体设计方案见图5、图6、图7。

图5 轨道基础断面一

图6 轨道基础断面二

图7 通行门及排水结构图

3.3 堆取料机轨道基础创新设计的特点

1）轨道基础占地面积小。从图2、图3、图5比较，单线轨道基础长620 m占用的面积分别为8 990 m2、10 478 m2和6 200 m2，占地面积明显减小，同时由于排水沟和附属设施管沟合并布置，节省了堆场需单独另外设置的排水沟和附属设施管沟的面积。该创优设计所节省的堆场面积显著。

2）解决了散货堆场积水及排水沟清理的难题。该方案将排水沟设置于两根轨道梁间的地面处，并设置一定的高差，同时通过设置网状碎石滤层的措施尽量减小堆场矿石、煤炭等散货填设排水沟，解决了单独设置排水沟造成的经常堵塞，导致因堆场排水不畅而造成堆场积水，减少了清理排水沟的工作量。

3）附属设施的使用和维护方便。由于配套堆取料机的水、电、通信及机械控制等管线在架空层中相应位置敷设，不存在因单独设置管沟而经常造成的由堆场不均匀沉降导致管线破损，也不存在因散货堵塞管沟造成的检修困难。附属设施使用维修简单方便。

4）工程造价经济合理。创新方案和常规方案相比单就工程造价来说稍贵，经过方案对比研究，前期造价比纵轨道梁及横轨枕方案分别高出5%～10%左右。但创新方案不但减少了节约的堆场用地所需的征地费用，减少了单独设置附属设施管沟结构所需的费用，而且还减少了运营期的维护费用。因此，从经济性考虑，前期所增加的费用是值得的。

4 结语

本工程于2011年3月建设完成并投入试运行，2012年3月顺利通过竣工验收投入营运。通过2年多的营运，项目已经达产，期间经过多次大雨的侵袭，轨道基础及堆场使用情况良好，达到创新设计所确立的目标。该项目的成功实施，可为类似工程项目的设计提供参考和借鉴。

[1]中交第二航务工程勘察设计院有限公司.南京港西坝港区（西坝港区）西坝作业区二期工程施工图设计[R].武汉：中交第二航务工程勘察设计院有限公司，2009.

[2]JTJ 254—98，港口工程桩基规范[S].

[3]JTS 167-1—2010，高桩码头设计与施工规范[S].