湖州市某内河码头建设方案及工程实施要点

杨伟飞 杭州港湾交通设计咨询有限公司

1.前言

近几年随着浙江水泥产能的持续饱和，为了节约资源，提高劳动生产率，降低生产成本和响应国家政策，某水泥企业主动关闭了部分生产线，将关停项目的能耗、环保排放总指标进行减量置换，在湖州德清优化升级建设绿色智能化水泥粉磨生产线，利用其水运优势建成大型水泥粉磨生产基地。项目投产后总产能将达到600万吨/年，湖州地区粉磨产能将更加集中，以此来降低生产成本，从而提高产品市场竞争力。本码头作为水泥厂自备码头承担企业生产所需原材料的进口业务，可以充分发挥水运优势，降低企业物流成本，增强企业竞争力，为企业的可持续性发展提供强有力的支持。

2.码头工程概况

该码头位于一条现状Ⅵ级、规划为内河限制性Ⅴ级航道北岸，原为老水泥厂的配套码头，始建于2003年，老码头泊位等级为100吨级。老码头建设时间较早，相关结构图纸已丢失。由于现状码头前沿航道普遍通行300吨级以上船舶，老码头泊位靠泊能力不足，码头前沿水深较浅，现状码头外观较差，部分水工结构破损严重，考虑船舶大型化的发展趋势，老码头结构已无法满足现行船舶靠泊要求，存在安全隐患。为合理利用现有码头岸线资源，规范码头安全作业，企业决定在改造厂区的同时，根据当地港航管理部门的意见对现有老码头进行整改提升。码头共布置11个300吨级泊位（其中新建的4个泊位码头结构按停靠1000吨级船舶进行设计），整个码头使用岸线约505m。码头建成后主要服务于后方生产基地熟料和混合材等生产原料的运输需要，码头预测年吞吐量为780万吨，年设计通过能力800万吨。

3.设计条件

3.1 设计水位

码头所在航道属杭嘉湖平原河流水系，水位稳定，基本无波浪。常水位期基本无流速，遇20年一遇洪水，流速仅为0.22 m/s。本工程设计高水位为2.40m（设计最高通航水位，85国家高程），设计低水位为0.66m（设计最低通航水位）。

3.2 设计代表船型

本码头泊位等级为300吨级，其中新建码头结构按停靠1000吨级船舶进行设计，设计代表船型尺度见表1。

表1 设计代表船型尺度表[1]

3.3 地质条件

工程场地地势基本平坦，局部略有起伏；水域部分受河床冲刷影响，起伏较大。工程在勘探深度范围内地层按其成因类型、物理力学性质差异可划分为5个工程地质大层，细分为8个亚层。拟建场地分布有软土，区内软土层主要为②层淤泥质粘土，软土为海相沉积层，具高含水量、低强度、高压缩性，有较明显的流变、触变特性，层厚5.40m～15.50m。

4.码头平面布置

本工程考虑对老码头整体岸线全部按照300吨级泊位重新进行布置，新建一个港池，改建一个港池，同时对保留的原有码头结构进行提升加固。

本工程共建设8个300吨级散货作业泊位和3个待泊泊位，按照从东到西依次排列。1#～4#泊位属于新建泊位，分别位于两个挖入式港池的两侧，其中1#、2#泊位的位置基本保持不变，但由于原有老港池结构老旧，已无法适应船舶大型化的趋势，需要将原有水工结构拆除重建；在原有老港池西侧约25m处新建一个挖入式港池，港池两侧分别为3#、4#泊位。由于受后方工艺布置的限制，两个港池的深度基本与现有老港池保持一致，为29m，港池宽度均为27m。因泊位长度不足，但港池口门外现状为向岸侧凹进的一片水域，不在主航道范围内，拟在港池口门外水域适当设置靠船墩以满足船舶的靠泊要求；同时为便于船舶装卸作业，将固定式起重机也设置在该水域内，新建吊机墩作为固定式起重机的基础。为了尽量避免码头在进行货物装卸过程中产生的粉尘造成大气污染，在装卸设备旁边配套设置除尘设施的同时，在码头1#～5#泊位（熟料卸船区）设置一个环保棚将该区域全部笼罩在内，环保棚网架投影面积约9935m。码头5#～11#泊位属于改造泊位，需对原有老码头结构进行加固处理，其中5#、6#、8#和10#泊位为散货作业泊位，需要对原有老吊机进行更换，并适当调整吊机位置以满足今后的装卸工艺要求；其余泊位为待泊泊位。码头后方为水泥厂，设有相应的熟料库和混合材堆存区。

本码头距离上游最近的桥梁约1.0km，满足码头与桥梁之间2倍设计船长的安全距离要求。在合理运营条件下，本码头的建设和运营不会对其他工程造成影响。

老码头改造段加固后的前沿线基本位于老码头前沿线前方水域1.93m处。码头前沿线与航道中心线的距离基本都在50m以上，大于41m，满足5倍船宽的距离要求。

5.码头结构方案

5.1 码头结构选型

常见的内河码头结构型式主要有重力式、高桩式和板桩式结构。本码头既有新建结构，也有改造结构。新建部分为两个挖入式港池，港池间距仅为25m，码头后方即为水泥厂，码头可利用陆域范围较小。若采用高桩式结构，需要大量开挖现有陆域，造成较大的水土流失，对地面超载和装卸工艺变化的适应性差，耐久性不如重力式和板桩式码头，构件易损坏且难修复，造价较高。若采用板桩式结构，其对施工机械和工艺的要求较高，需待后方场地地基处理完毕后再沉桩，总体施工速度较慢，且码头后方场地狭窄，设置锚碇结构有困难。所以经过综合比选并结合当地同类项目的经验，本工程新建码头结构采用重力式结构，该结构坚固耐久，可承受较大码头地面荷载，施工比较简单，维修费用少，造价低，设计和施工经验比较成熟。新建港池前沿水域内靠船结构采用高桩墩台结构，在满足靠船功能要求的同时，阻水面积较小，对河道行洪影响较小。

对于老码头改造段，由于原有老码头泊位等级仅为100 吨级，码头采用的是重力式挡墙结构，而本次改造需将泊位等级提升至300吨级，根据现行的河港总体设计规范的要求，码头前沿停泊水域范围内的河底高程需降低将近2m。为了尽可能减少对保留结构的影响，确保码头结构安全，同时还要尽可能减少水域占用面积，本次码头改造结构考虑在原码头前沿采用桩基结构加固。

5.2 码头结构方案

（1）新建港池码头。港池处码头采用低桩承台重力式结构，码头墙身上部采用C30现浇砼压顶，墙身采用C25块石砼结构，墙高5.14m；下部采用C30钢筋砼底板，底板下设C25素砼垫层和碎石垫层。墙后设置抛石棱体和倒滤结构，最后采用宕渣回填并分层夯实。由于码头基础下方存在较厚的软弱下卧层，地基承载力不足，需要进行地基处理。设计考虑在码头底板下方沿码头长度方向设置两排钻孔灌注桩，桩顶伸入底板内，桩端进入持力层。同时考虑在码头底板下方及挡墙后方一定范围内采用水泥搅拌桩进行地基加固处理。

（2）水域内新建墩式结构。本工程在两个港池口门外水域内共新建5个靠船墩、4个吊机墩和3个环保棚立柱基础墩台，这些水中新建墩台全部采用高桩墩式结构，上部结构为C30现浇钢筋砼墩台，所有墩台顶面高程均与码头面高程保持一致，下部结构采用钻孔灌注桩基础。为便于人员通行，相邻的两个墩台之间设置人行钢过桥连接。

（3）老码头加固结构。本码头加固结构段拟在原码头重力式挡墙前沿采用灌注桩加小板桩结构加固，且加固结构上部帽梁与原码头挡墙之间采用锚筋连接。先拆除老码头2.50m标高以上墙身，在老挡墙顶面钻孔并植筋，浇筑C30钢筋砼帽梁。根据地质情况以及码头所承受的荷载等情况确定灌注桩的尺寸及间距，紧贴灌注桩后侧密打一排预制钢筋砼板桩止土，板桩与原河岸间回填碎石。根据水利部门的意见，码头加固结构应尽可能减少占用现有水域，因此码头前沿加固桩基应尽可能靠近原有码头岸线；同时还要考虑施工可行性，本次老码头加固结构打入板桩后边线与老码头底板前趾线间距应尽可能小，具体应在施工前先探明老码头前沿的水下地形后再根据实际情况适当调整。

6.工程技术重点和难点

6.1 施工工序的合理安排

由于本工程既有新建结构，也有改造结构，码头结构种类较多，施工环节较多，包括水泥搅拌桩地基处理、基坑开挖、桩基施工、围堰施工、航道疏浚等等，需要注意新、老结构的衔接，同时码头与后方厂区由不同的单位进行设计和施工，交叉内容较多，应对施工先后顺序进行合理安排，否则不仅会影响工期，还会对码头的整体安全带来不同程度的隐患。

首先，重力式码头需要干地施工条件，施工前需先设置围堰，将围堰内部的水抽干后再进行新建港池码头的施工；老码头加固段帽梁底部处于常水位附近，帽梁施工时也需要适当设置围堰，降低施工区域的水位。其次，重力式挡墙基坑开挖需在水泥搅拌桩达到一定设计强度后进行，先开挖至挡墙底高程，为上部结构搭设模板提供便利，然后再进行码头上部结构的施工。

6.2 码头基坑开挖注意事项

码头基坑开挖需分段进行，开挖弃土必须即时外运，部分符合回填土质量要求的土方应临时堆放在基坑顶坡线20m以外，且堆土高度不得超过1.5m。基坑开挖时必须做好排水措施，尤其对粉土和砂含量较高的土质建议采用井点排水施工。本工程基坑开挖深度超过5m，施工单位应结合施工时的实际情况制定相应的深基坑支护方案，并应进行专项审查，审查通过方可实施。

6.3 灌注桩的质量控制

本工程不管是新建部分的重力式挡墙基础和水域内新建的高桩墩台，还是改造部分的码头加固结构都涉及大量的灌注桩施工，因此灌注桩的质量控制是本工程的重点也是难点。灌注桩的施工应严格按照设计文件及相关规范要求执行。本工程范围内部分老的建（构）筑物需保留，施工时应注意保留结构的安全性。在进行老码头结构拆除施工过程中发现原老码头基础下方存在大量块石、松木桩等地下障碍物，难以清理，采用回旋式钻孔灌注桩施工无法成孔作业，为了保证工期能够满足建设单位的要求，老码头沿线下灌注桩施工均需采用冲击锤式钻孔灌注桩成孔作业。

6.4 水泥搅拌桩的质量控制

水泥搅拌桩的质量控制是本工程新建码头的一个重点，将直接影响到重力式码头结构的整体稳定安全。参考当地的施工水平，一般单头水泥搅拌桩的有效处理深度约为12m，而且深度越深，处理效果越差。考虑到工程区域淤泥质土层深度较大，为确保施工质量能够达到设计要求，本工程考虑采用直径为700mm的双头水泥搅拌桩，桩底到达淤泥质粘土层底部。正式施工前应按施工组织设计确定的搅拌桩施工工艺打设数根试桩，以最后确定水泥的掺合量、外加剂、水泥浆的水灰比、泵送时间、搅拌机提升速度等；必须保证桩身质量与桩的入土深度。搅拌桩施工中需进行全桩长的复搅，要防止桩体上下喷浆不匀、下部水泥剂量不足、上下部强度差异大等问题。水泥搅拌桩的质量控制应贯穿在施工的全过程，并应进行全程的施工监理。

7.结语

随着一些老码头的使用年限渐长，内河船舶大型化、专业化以及码头转型升级的需要，杭嘉湖地区内河港口工程很多都需要进行提升改造。本码头不仅包含新建工程，还涉及到老码头结构的拆除和改造，由于年限久远老码头相关资料缺失，加上工程所在区域地质条件较差，且老码头基础下方的地下障碍物要等到施工过程中将老码头结构拆除后才得以被发现，给设计和施工增加了不少的难度。由于受多方条件限制，不仅设计阶段需要对码头结构进行多方案比选逐步优化设计成果，施工阶段也需要不断根据现场实际情况对码头结构方案和施工工艺等进行优化调整，使码头结构具有良好的经济性和可实施性。