衡重式码头在安徽内河港口中的应用

张海民, 王志勇, 毛 成

(安徽省交通勘察设计院有限公司，安徽 合肥 230011)

1 工程概况

本工程位于芜湖市无为县石涧镇柴林村,裕溪河右岸,上游距在建的磊达二期工程约11 m,下游距鑫海码头约30m。

本工程拟采用挖入式港池形式,口门与港池连续布置,口门段总长78 m,宽为35 m,港池段长150 m,宽35～80 m,沿港池北侧布置2个连续的综合泊位,泊位总长145 m。

码头陆域布置在港池北侧,沿码头方向长84 m,纵深77 m。码头作业区按使用功能划分为停车场、前方作业区、附属设施。停车场尺寸为65 m×45 m;前方作业带根据陆域长度布置,长180 m,宽20 m/40 m;附属设施主要有值班室和地磅,值班室布置在进港道路入口处;港内道路均按9 m宽设计[1]。码头陆域平面布置如图1所示。

图1 无为鸿洋码头平面布置图

2 工程地质

工程区域地质剖面如图2所示，分层情况如下：

图2 地质剖面图

第①层:素填土(Q4ml),灰、灰黄色,松散,含少量植物根茎、碎石、片石,局部钻孔含量较大,为近期回填,欠自重固结,层厚0.50～3.80 m,层底标高6.60～10.50 m。

第⑦ 层:泥质砂岩(S),强风化,灰黄色,原岩结构破坏,呈砂土状、碎块状。较密实,实测重型动探击数平均值N63.5=23击。

表1 桩基岩土设计参数

3 设计条件

3.1 设计高程

设计高水位:11.94 m(10%频率)。

设计低水位:6.19 m(95%保证率)。

码头面高程:13.5 m。

设计河底高程:2.69 m。

3.2 设计荷载[2]

堆货荷载:0～10 m，20 kPa;10～20 m，40 kPa。

汽车荷载:30 t。

基本风压:0.35 kPa。

水流力:2 m/s。

10 t-18 m固定吊:自重68 t,倾覆力矩300 t·m。

4 结构方案

受限于规划岸线长度,本工程采用挖入式港池,在满足规范水域要求下,可利用的陆域面积较为有限,纵深最小处只有40 m。根据地质条件可知:本工程淤泥层厚度超过10 m,边坡坡度需小于1∶5才能稳定,如采用高桩结构和斜坡结构等将无可利用的陆域。根据以上情况可考虑的方案有重力式结构和板桩结构。

目前内河重力式码头主要是阶梯形结构,这种结构断面和底宽均较大,基坑开挖范围较大,而衡重式结构底宽稍小,基坑开挖较小。结合本工程的陆域条件宜采用衡重式结构。

4.1 方案一

挡墙采用衡重式结构,由钻孔桩基础、混凝土底板、片石混凝土墙身和压顶混凝土组成。桩基础布置2排φ1 200 mm的钻孔灌注桩,顺码头向间距3.0 m,垂直码头方向间距2.9 m,平均桩长16.5 m;通长布置的混凝土底板与钻孔桩采用刚结方式连接,底板宽4.7 m,厚0.8 m,前沿设置1.5 m长0.4 m宽的预制混凝土板,入土深度0.5 m;片石混凝土墙身总高9.1 m,下墙墙高5.1 m,上墙墙高4.0 m,衡重台台宽3.0 m。墙后分层回填山皮石土,要求综合内摩擦角≥28°,前方作业带采用硬化路面,从下往上依次为20 cm级配碎石垫层、25 cm水泥稳定碎石和30 cm C35混凝土面层。

图3 码头断面图

4.2 方案二

水工结构采用板桩结构方案。板桩码头由前墙、胸墙、拉杆和锚碇结构组成,前墙采用0.7 m厚的地下连续墙结构,墙顶标高6.0 m;胸墙结构采用矩形截面,墙高6.6 m,厚1.0 m,在标高8.5 m处设置导梁与拉杆结构连接;拉杆采用Q345钢拉杆,直径70 mm,顺码头方向间距1.5 m;锚碇墙结构采用T形结构,底板宽1.0 m,墙高2.5 m,墙厚0.5 m,墙前抛填块石。

根据《码头结构设计规范》[3]和《水运工程混凝土结构设计规范》[4]进行计算，计算结果见表2、表3:

表2 主要构件计算结果表(方案一)

表3 主要构件计算结果表(方案二)

对比分析表2、表3的计算结果，可以发现两种方案各有优缺点，具体见表4。

表4 两种水工结构方案优缺点比较

综合考虑,推荐方案一。

5 结束语

重力式码头是码头建筑物中使用较多的一种。其工作特点是依靠结构本身及填料的重力来保持结构滑移稳定和倾覆稳定。自重力大,对地基承载力要求高[5，6]。重力式码头按墙身结构分为方块结构、沉箱结构、扶壁结构、空心方块等。方块码头砌筑时采用水平分层砌筑,断面形式有阶梯式、衡重式和带卸荷板式[7]。阶梯式结构是比较早期使用的形式,它的断面和底宽均较大,地基应力不均匀,但由于它重心较低,其抗震性较好;衡重式结构是在阶梯式基础上演变而来,其主要特点是:重心后移,稳定性得到提高;墙后土压力减少;基地应力分布均匀,但重心上移使得抗震性能降低,且在施工中容易产生块体后倾稳定性问题。

目前,安徽省内的重力式码头主要是阶梯式结构,这种结构高度一般不宜超过10 m,在水位差较大的情况下(除地基条件较好)难以使用。本工程淤泥层较厚,地质条件较差,采用重力式结构需设置桩基才能满足承载的要求。针对上述两种结构的特点,结合陆域的使用条件,本工程采用衡重式结构减小了基坑开挖,最大化地利用了陆域空间,满足了工程使用的要求,为类似条件的工程提供了借鉴和指导作用。