广西沿海港口散货堆场封闭方案的选择分析

摘要：文章以广西北海某码头为例，结合项目工艺具体要求，从结构形式、施工方法、环保、安全性及经济性等方面，总结分析了目前沿海港口采用的堆场形式，并着重对比了其中两种方案，为同类型散货堆场封闭方案的选择提供借鉴。

关键词：沿海港口；堆场封闭方案；优缺点；选择因素

中图分类号：U653.7   文献标识码：A

文章编号：1673-4874（2024）04-0217-03

0 引言

随着港口规模的扩大，大宗散货业务成为北部湾港最主要的货物来源，主要以煤炭、金属矿石为主，而大宗散货的堆放区也是港口主要的生产用地及污染源。因此，大型港口散货堆场的装卸工艺方案选择不仅关系到广西港口整体土地利用的效益，还极大地影响广西沿海的环境条件。

在此背景下，文章以广西北海某码头为例，针对货种易污染、堆存容量需求大的项目特点，对比目前沿海港口采用的堆场方案优缺点及选择因素，为同类型散货堆场的封闭方案选择提供借鉴。

1 工程概况

1.1 自然气候

项目位于广西北海市合浦县白沙镇近岸海域，在规划中的北海港铁山港东港区沙尾作业区内。地处北回归线以南低纬度地区，属亚热带海洋性气候，港区风向季节性变化显著，冬季盛行北风，夏季盛行东南风。

1.2 建设规模

项目建设规模为2个20万吨级散货泊位，设计吞吐量为1 900×104 t，货种主要为进口煤炭、金属矿石。

1.3 平面布置方案

码头作业平台布置2个泊位，每个泊位前沿布置3台2 500 t/h桥式抓斗卸船机，泊位端部设置约1 km长的引桥与后方陆域连接，沿引桥上敷设皮带机系统。

后方陆域分为堆存区和生产辅助作业区，堆存区的散货堆场与码头前沿线成夹角106°斜向布置，散货堆场共分为4块条形堆场区域，水平运输由固定式皮带机完成，北侧的2个堆场（1#、2#）每个配置2台斗轮堆取料机，南侧的2个堆场（3#、4#）每个配置1台斗轮堆取料机完成堆取作业。北侧的2个堆场之间布置火车装车区，铁路路线平行进入1#堆场与2#堆场间，并在铁路装卸线处配置1台3 600 t/h火车装车楼。码头布置图见图1。

1.4 项目特点

项目位于沿海区域，风向季节性变化显著，风速大于6级的大风平均每年出现11.1 d；主要货种扬尘较大，尤其是煤炭，容易对周边环境及村户造成污染；陆域边界不平整，需要考虑110～120 m跨度而长度各不相同的条形堆场；堆存容量需求较大，约为155万t；港区考虑火车及汽车两种装车方式，铁路装卸线仅覆盖北侧两个条形堆场。

2 堆存方案的选择

目前，广西沿海港口大宗散货的堆场主要有4种堆存形式：（1）露天分货种堆存的块状堆场，通常搭配自卸车、装载机、推耙机等流动设备进行作业；（2）露天条形堆场，通常利用固定式皮带机系统完成水平运输，配套斗轮式堆取料机作业线，以上两种堆场形式，均需在堆场周围建设防尘网，其中露天堆场占广西港口已建散货堆场80%以上；（3）钢结构堆棚，整体刚度大，属于不燃材料，通过防腐处理后，后期维护量较少，技术成熟应用广泛，但难以做到全封闭；（4）气膜结构堆棚，气膜结构是近年兴起的一种新型封闭结构，基本可实现全封闭，环保效果好，但后期维护量大。随着近年来地方对环保要求的提高，钢结构堆棚与气膜结构堆棚，也在广西海港得到逐步应用。

本文依托项目具有堆存容量需求大、货种易扬尘的特点，且堆场位置周边有村庄，环保要求较高，因此在堆存方案不考虑露天堆存的方式，将进一步对钢结构堆棚与气膜结构堆棚进行全面的对比分析。

2.1 钢结构堆棚方案

大跨度空间结构（即120 m以上跨距）通常采用管桁架结合网架的结构形式，整体空间受力，传力路线简洁可靠，具有良好的抗震性能，能充分发挥材料强度。堆棚上部采用拱形桁架加网架结构，山墙结构采用钢桁架形式，网架结构则能够显著减少自重和用钢量。

本方案拟建设4个钢结构堆棚（2个110×755 m、110×560 m、110×402 m），建筑高度均为30 m，主出入口位于堆棚东侧和西侧，南、北两侧设置次要疏散出入口，皮带机和运输车从堆棚东侧进入，完成卸料后再从西侧主出入口出去。堆棚使用单层压型钢板封闭，沿封闭堆棚跨度设置若干压型钢板采光带，以便于内部采光。堆棚下部各设两道通长百叶窗，顶部天窗两侧设置通长洞口，满足自然进、排风要求。卸煤沟盖棚采用门式钢框架结构。消防车道与运煤车行驶线路一致。

钢结构堆棚上部结构采用空间网架结构，在纵向适当位置设置两道温度缝，干堆棚堆料高度5 m范围内的钢结构采取涂刷防火涂料的防火保护措施，其耐火极限≥1 h，屋面采用压型钢板围护并有可靠的抗风固定措施，压型钢板屋面中部采用具有透光性能的采光板，提高中间部位的天然采光照度。如图2所示。

2.2 气膜结构堆棚方案

气膜结构是近年兴起的一种新型封闭结构，是用特殊的建筑膜材做外壳，配备一套智能化的机电设备在气膜建筑内部提供空气的正压，把建筑主体支撑起来的一种建筑结构系统，跨度可实现数百米，长度不限。

本方案拟建设4个气膜结构堆棚（2个110 m×755 m，110 m×556 m，110 m×400 m各1个）将散货堆场整体封闭。汽车主入口位于堆棚西南角（三进一出备用），汽车主出口位于堆棚东北角（三出）；皮带机从堆棚东侧进入，完成卸料后再从西侧出去；人行出入口设置在堆棚西南角和东南角，其余四边分散设置人行疏散口。

运煤车从封闭堆棚西侧厂区驶入，经西南角主入口进入堆棚，完成卸煤后再从东北角主出口驶出，过输煤构筑物北侧，再经堆棚西侧场地过磅后出厂，保留原有卸煤沟顶部的钢筋混凝土框架结构。气膜结构堆棚考虑采用斜向网格气承膜，采用PVDF膜材拼装成封闭的外壳，膜材表面配置斜向钢网索，钢缆采用钢芯钢丝绳，并外包PE保护层。采用风机注入空气保持稳定的室内外压差，使气膜受拉以保证刚度，同时维持形态，内部的压力可以根据天气情况的变化进行调整。整体结构如图3～5所示。

2.3 封闭堆棚方案比选

以上两个方案都能满足储煤量的需求，从以下几方面进行比较，具体见表1。

2.4 项目堆棚方案选择

通过上述比较，针对项目的实际情况采用气膜结构，主要考虑因素如下：

（1）气候因素。广西沿海属于亚热带海洋性气候，属于潮湿高腐蚀性的工作环境。气膜方案膜材料耐腐蚀，不易老化，适合沿海高腐蚀性的工作环境；其适应的工作温度为-40 ℃～70 ℃，斜向网状钢缆的设置使气膜建筑能够承受较大台风荷载。而钢结构现有的网架基本采用螺栓球连接，杆件数量多、节点多，防腐问题将会比较突出。

（2）环保因素。项目位于沿海区域，风速大于6级的大风平均每年出现11.1 d，而主要货种扬尘较大，尤其是煤炭，容易对周边环境及村户造成污染。气膜方案真正做到全封闭，且配备智能风机系统，可长期保持堆棚内的良好环境，最大程度较低污染，更符合当下广西沿海的环保要求趋势。

（3）施工因素。气膜方案施工快捷，周期短。设备基本在原厂已经完成制备，运抵现场后，一般在35～45 d完成主体建筑的施工，施工过程受广西沿海多雨大风的气候影响较小。

（4）造价因素，本项目整体工程量较大，业主一次性投入的资金压力较大。气膜方案具有自重轻、基础要求低，工程造价低，后期运行费用较高的特点，能减轻前期业主资金投入。

（5）智能化运行因素，本文依托项目属于沿海大型散货专业化泊位，吞吐量大，劳动强度高。气膜结构方案全自动智能运行，无须值守，可进行无线远程操作。室内外设置有多种探测及感应器，可实现无线远程监控，并按要求发送至相关负责人移动终端设备，有效保障整个港区生产辅助，并降低现场人员劳动强度。

3 结语

在电力行业、水泥行业、煤焦化行业，气膜结构已得到广泛应用。随着环保意识不断增强，广西沿海港口大量的散货露天堆场在不同程度上存在环保改造的需求，同时也将积极推进新建港口对于煤炭、矿石等散货堆场进行全封闭设计建设，在对散货堆场封闭形式的选用上应根据各自堆场实际场地大小、环境条件、储量及工艺要求等因素综合考虑，择优确定，希望能为同类型散货堆场的封闭方案选择提供借鉴。

参考文献

［1］JTS 165-2013，海港总体设计规范［S］.

［2］JTS 149-2018，水运工程环境保护设计规范［S］.

［3］CECS 158-2015，膜结构技术规程［S］.

［4］T/CECS 664-2020，膜结构工程施工质量验收规程［S］.

作者简介：李科夫（1988—），工程师，研究方向：港口规划设计。