引桥式码头设计要点探析

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摘 要：通过某码头工程的设计探析，总结了引桥式码头的设计要点，为同类型码头设计提供参考。

关键词：引桥式码头 设计 要点探析

港口的基本功能是作为水陆联运的枢纽，而港口水工建筑物是港口的重要组成部分，一般包括码头、防波堤、护岸、船台、滑道、船坞等。码头是供船舶停靠、装卸货物和上下旅客的水工建筑物；护岸的作用是使港口或水运的岸边在波浪、冰、流的作用下不受破坏，从而保护岸上的建筑物、设备和农田。

码头可以按不同的方法分类，按照平面位置不同，可分为顺岸式、突堤式、墩式等，其中顺岸式码头应用较为普遍。根据码头与岸的连接方式，顺岸式码头可分为满堂式和引桥式。引桥式码头系用引桥将透空的顺岸码头与岸连接起来。

由于引桥式码头前沿线通常离岸距离较满堂式码头较远，因而透水性能好，可满足水利防洪的要求，且护岸结构由于离岸的水平距离长，开挖坡度可放缓，不破坏防洪堤堤脚，对保证防洪堤施工期及试用期稳定性十分有利，因而既满足了码头建设的需求，又较为完满地满足了水利防洪的要求，在港口码头特别是内河码头中得到了越来越广泛的应用。

本文通过对某粮食码头进行设计探析，总结了引桥式码头的设计要点，为同类型的码头设计提供参考。

1.工程概况

拟建码头工程位于广州市南沙区，洪奇沥水道左岸，拟建2个1000吨级粮食泊位及相应的配套设施，年预测吞吐量162万吨，其中散粮115万吨，包粮47万吨。

2.设计条件

2.1地质

根据地质资料，拟建工程区域基岩上覆主要土层为近代人工填土层，第四系全新统海陆相沉积层、河流相冲积层主要为淤泥类土、粘性土和砂类土，下伏基岩为燕山期花岗岩。

2.2水文及气象资料

水位（珠江基面）：设计高水位：1.41m（历时累积频率1%）；设计低水位：-0.86m（历时累积频率98%）；极端高水位：2.58m（重现期50年一遇）；极端低水位：-1.59m（重现期50年一遇）。

气象：拟建工程区域属亚热带海洋性季风气候，日照时间长，雨量充沛。日最高气温≥35度的日数为6.1d；全年有暴雨日数为6.5d；历年平均风速：2.1m/s，强风向NE，最大风速22m/s，瞬时极大风速达35.4m/s，历年≥6级大风的天数每年平均为67d，历年≥8级大风的天数每年平均为6d；年平均雾日（能见度小于1000m）有28d；年平均湿度在78%左右；全年雷暴平均日数为78.6天。

2.3设计船型

设计船型如表1。

2.4设计荷载

均布荷载：码头q=30kN/m2，引桥q=30kN/m2。流动荷载：M10-30m门座起重机；16t轮胎式起重机；250t/ h吸粮机；28吨汽车。船舶荷载。地震荷载。

3.设计要点探析

设计上按照：码头吞吐量预测工艺方案比选总平面方案比选水工建筑物结构比选的总体思路进行码头工程的设计。

3.1码头吞吐量预测

年预测吞吐量162万吨，其中散粮115万吨，包粮47万吨。

3.2工艺设计方案的选择

装卸工艺方案的选择，既要考虑设备技术先进、流程经济合理、操作安全可靠、各环节疏运能力协调、所采用的设备应便于管、用、养、修，又要考虑立足眼前，兼顾长远，除与本期工程规模相一致以外，还应以将来的生产适度发展以及作业管理技术模式的提高留有余地。因此，装卸工艺方案的选择，对码头工程的整体设计，有十分重要的影响。设计上考虑了两个装卸方案进行比选。

装卸工艺方案一：上游1#泊位考虑散粮装船及部分包粮装卸船作业，散粮装船采用移动式皮带机，包粮装卸船设备采用轮胎吊；2#泊位考虑散粮卸船，码头卸船设备采用2台吸粮机，水平运输通过皮带机运至后方仓储区；下游3#泊位主要考虑包粮装卸船作业，配置1台10吨门座起重机，水平运输作业采用汽车运输方式。

装卸工艺方案二：码头前沿包粮装卸设备采用2台门座起重机进行，与方案一的不同之处在于1#和3#泊位均采用门座起重机进行包粮的装卸船作业，其余工艺设计与方案一相同。

装卸工艺方案的不同主要在于1#泊位包粮装卸机械的选择，方案一采用轮胎式起重机，方案二采用门座式起重机。

装卸工艺方案比选思路：考虑到轮胎式起重机为流动机械，使用方便快捷，且总体投资较小，因此设计上选择方案一作为推荐方案。

3.3总平面布置设计要点

（1）码头平台尺度的选择：本工程拟建3个干货船泊位，码头长度的计算结果为214米；根据装卸工艺方案比选的结果，装卸机械为轮胎式起重机、门座式起重机、吸粮机和皮带机，其中吸粮机和门机的轨距均为10.5米。因此设计上考虑码头面宽度选择为25米，其中前轨距码头前沿线2.5米，轨道之间距离为10.5米，后轨距码头平台后沿12.0米，既满足了吸粮机和门机的使用需求，又满足了皮带机廊道的布设需求（水平向廊道布设在后轨与码头后沿之间的区域）以及流动机械的行驶需求。即码头平台尺度为长度214米，宽度25米。

（2）平面布置方式的选择：考虑到码头平面若采用满堂式布置，码头前沿的开挖对防洪堤的稳定性将造成不利影响，除破坏现有防洪堤堤脚，不满足水利相关规定外，且防洪堤施工期稳定性难以保证，若采用板桩接岸，则对透水不利，影响水利防洪要求，且造价较高。因此，码头平面布置上选择引桥式布置方案，设计上考虑了三个平面方案，均为引桥式布置。

总平面布置方案一：采用高桩引桥式平面布置，码头与防洪堤通过两座引桥连接。码头平台宽度25m，根据后方厂区散粮输送廊道轴线位置，考虑运输机械行走路线的顺畅，1#引桥和2#引桥分别布置在码头的上游和下游端部，引桥长度均为43m，1#引桥宽度12m，上游侧宽度3m范围用于布置散粮输送栈桥（1#栈桥），2#引桥宽度9m，1#、2#引桥与堤岸衔接处、2#引桥与码头平台衔接处增加倒角。在1#引桥与码头平台衔接处下游位置布置变电房基础平台，平台尺度为长32m、宽15m，变电房及侯工楼位于基础平台靠岸侧，平面尺度为长22.5m、宽15m。码头前沿顶高程为4.75m，码头前沿底高程取-5.8m。码头停泊水域宽度为28m，底高程为-5.1m；调头水域设于码头正前方，考虑本港区水域水流动力较强，调头水域采用椭圆形布置，沿水流方向的长度为146m，垂直水流方向宽116m，底标高取为-5.3m。

总平面布置方案二：与平面方案一水域布置基本一致，不同之处在于引桥长度相比方案一较长，1#和2#引桥长均为57m；码头前沿线所处水域水深较好，减少了水域疏浚工程量，但由于码头前沿线与防洪堤距离较方案一稍远，因此引桥工程量有所增加。

总平面布置方案三：与平面方案一水域布置基本一致，不同之处在于引桥长度相比方案一较长，1#和2#引桥长均为67m，码头前沿线所处水域水深较好，水域疏浚工程量最少，但码头前沿线与防洪堤距离最远，因此引桥工程量在三个平面方案中最大。

本工程三个平面方案主要不同之处在于1#、2#引桥和1#栈桥的长度。相对于平面方案一、二，平面方案三虽然疏浚工程量最少，但1#、2#引桥和1#栈桥工程量相对平面方案一、二较大，总投资最大；相对于平面方案二，平面方案一虽然疏浚量稍大，但对水利防洪、减少码头阻水最有利，且1#、2#引桥和1#栈桥的工程量较少，投资较小。综合考虑工程造价、水利防洪等因素，本阶段推荐总平面布置方案一，即引桥长度为43m的平面布置方案。

综上所述，通过平面方案比选，码头平面尺度为码头平台长214m，宽25m，引桥长度43m。

3.4水工建筑物设计要点

根据拟建工程地质勘察报告，工程区域上覆土层为淤泥，下覆基岩为强风化花岗岩，其土层分布及其特性，适合采用桩基结构，强风化花岗岩强度较高，可作为码头结构基础持力层。

根据水利防洪的要求，码头宜采用透空式结构。因此码头设计考虑采用高桩梁板结构。设计上提出两个码头结构方案：φ700mmPHC管桩结构方案和550×550mm预应力方桩结构方案进行比选。

（1）结构方案一：φ700mmPHC管桩结构方案。

码头长214m，宽25m，结构分为3个结构段。每榀排架基础布置7根φ700mmPHC管桩，由两对半叉桩（叉桩斜度为3：1）和3根直桩组成。排架间距为6.5m，共34榀排架。上部结构采用梁板式。

引桥：共设置2座引桥，长度均为43m，1#引桥宽度为12m，2#引桥宽度为9m；采用高桩梁板结构，海侧2榀桩基采用φ700mm的PHC管桩，近岸处2榀桩基采用φ1000mm的钻孔灌注桩，桩基排架间距为7.0m；跨堤的2榀桩基采用φ1200mm钻孔灌注桩，排架间距为13.0m。

接岸结构：根据水利防洪要求，防洪堤堤身断面上不能布设桩基，因此引桥与后方陆域的连接采用跨堤形式。为使引桥与原防洪堤平顺相接，在引桥与防洪堤连接处作相应的破堤处理，然后铺设200mm厚水泥砂浆垫层，现浇纵梁和面板。在引桥与防洪堤相交段采用浆砌石封口。引桥接岸在防洪堤前沿底抛10～100㎏块石压脚棱体，坡面抛300厚二片石垫层，再抛500mm厚10～100㎏护面块石进行防护，防洪堤背水坡抛填10～100㎏块石、二片石垫层和混合倒滤层，防止水流冲刷。

（2）结构方案二与方案一基本相同，不同之处为码头桩基、引桥海侧7榀桩基采用550×550mm预应力方桩。

方案比选：考虑到PHC管桩桩身表面光滑，防腐蚀性高，耐打性、穿透力性强，桩基外购，施工效率高。因此设计上考虑采用结构方案一（PHC管桩方案）作为推荐方案。

4.结语

综上所述，引桥式码头的设计要点为：根据吞吐量预测结果确定泊位数和码头平台长度；通过方案比选确定装卸机械，进而确定码头平台宽度；根据确定的码头平台尺度选择结构形式，根据水利防洪要求，结构多采用高桩形式；根据现状防洪堤的断面尺度，确定接岸结构形式，其中接岸桩基多采用跨堤形式，以避免打桩震动对防洪堤的不利影响，进而通过经济技术比较确定引桥长度。

参考文献：

[1]海港总平面设计规范（JTJ211-99）.

[2]河港工程设计规范》（JTJ212-2006）.

[3]高桩码头设计与施工规范（JTJ167-1-2010.

[4]港口工程地基规范（JTJ147-1-2010）.

[5]港口工程桩基规范（JTS167-4-2012）.

[6]港口水工建筑物.韩理安主编.人民交通出版社，2008.10.