珠江流域内河旧码头改造工程设计思路
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇珠江流域内河旧码头改造工程设计思路范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：通过对珠江流域内河船舶停泊系、靠泊特点的分析，提出内河旧码头结构局部改造设计思路，采用新增系、靠船墩结构，满足大型船舶系、靠泊的要求。
关键词：珠江流域 内河 旧码头 改造工程
随着珠江主要航道对300吨级以下船舶的逐渐淘汰，珠江干流现在主要以500～1000吨级船舶为主力船型。根据调查，珠江干流内河诸多老码头建于20世纪80年代中期至90年代，靠泊船型为100吨级～300吨级驳船，已不能适应未来内河航运船型大型化的发展和发挥水路运输优势的需要。为了确保港口安全生产，促进港口健康发展，交通运输部于2006年对码头靠泊能力核查进行规范管理，提出了各港口根据实际情况加大对老码头改造的力度，并着力推进老码头的改造工作。
本文以鸡鸦水道某干散货码头改造设计为例，通过对旧码头结构受力核算，对进港大型船舶停泊系缆和防撞特点进行分析，在不改变原有码头长度和泊位长度及码头前沿线情况下，探索内河老码头结构局部改造的设计思路。以满足大型船舶系缆和靠泊要求。
1.项目基本概况
某散货码头位于鸡鸦水道的左岸，该码头建于1987年，构件破损严重，存在安全隐患。该码头为顺岸式布置，原设计为一个300吨级散货泊位，现主要靠泊1000吨级散货船为主。码头直接与陆域连接，后方为挡土墙护岸。码头面的装卸工艺采用桁架式吊机卸船作业，经过码头后方漏斗输送至后方厂区仓库。原码头长度为87m，宽15.75m，码头面标高为4.0m（珠江基准面，下同），前沿水深为-3.50m。
码头为高桩框架式结构，排架间距为6.0m。每榀排架采用6根Φ800mm灌注桩做基础，桩长约30m，进入强风化花岗岩约1m～2m。上部为两层框架式结构，层间高度为3.0m。由立柱、纵横向水平撑、斜撑、纵梁、横梁等构件组成。码头面无任何系缆设备。目前系、靠船设施采用码头前沿的3组桩簇支撑。桩簇由3根Φ200mm钢管桩（内灌混凝土）全直桩组成。钢管桩簇由于受靠泊船型的撞击，已经产生严重的位移和倾斜。这些设施已不能满足1000吨级船舶靠泊的要求。
2.自然条件
2.1水文
2.1.1设计水位
设计高水位：1.31m（高潮10%）；设计低水位：-0.38m；校核高水位：2.86m（重现期50年一遇）；校核低水位：-1.38m（重现期50 年一遇）。
2.1.2潮流
鸡鸦水道主要受径流年内分配的影响，亦是汛期大、枯季小、汛期平均值是枯季的5.68 倍，且在枯季的12 月至翌年3 月山潮比小于1，此时本工程码头河段，受潮汐控制，水流作往复运动，水流随涨落潮作用作周期性变化。
2.2地质
本工程区域地质分层共4大土层，具体如下：（1）粉质粘土；（2）淤泥质土；（3）中粗砂；（4）强风化花岗岩，该层为本工程桩基持力层。
3.港口辅助设施状况
现有港区内的水域宽度、深度和锚地、助导航设施、港作拖轮，船舶交通管理系统等各项设施均能满足本次船型的要求。
4.航道现状
鸡鸦水道现维护等级为Ⅳ级，规划技术等级为Ⅲ级，通航1000t 级船舶。水道宽200~300m，最小水深为2.0m。该水道较为顺直，航道维护水深2.0m，航宽40m，弯曲半径250m。
5.总平面布置
5.1总平面总体布局思路
本次设计平面布置的总体思路是尽量大范围对旧码头进行改造，减少原码头作业影响，充分利用原有码头结构设施，因此在原码头上布置4个改造点，在改造点处拆除原有码头面板、梁、立柱、水平撑及斜撑等构件，并拆除原有3组靠船桩簇，中间布置两个靠船墩，两侧各布置一个系缆墩，以解决现有码头存在安全隐患问题，满足1000吨级干散货船安全靠泊要求。
5.2码头总平面布置
5.2.1码头前沿线
现有码头前沿线保持不变，与原有码头前沿线一致。
5.2.2泊位长度和码头长度
停靠1000吨级散货船的船长为49.9m，根据《河港工程总体设计规范》（JTJ212-2006）规定，靠泊单艏1000吨级船舶计算公式：Lb= L+ 2×d=70.0m；靠船墩中心间距应满足船舶靠泊及装卸作业要求，可取0.30～0.35倍设计船长。单艘1000吨级多用途船舶所需靠船墩台中心间距为：0.30×49.9=15.0m≤L m≤0.35×49.9=17.5m，综合考虑原有码头排架布置，2个靠船墩中心间距综合取17.0m。原有码头总长度为87.0m，2个系缆墩各布置在靠船墩的两侧，两系缆墩边到边的距离为70.0m，其带缆长度和角度满足规范要求。
5.2.3码头前沿水域宽度
码头前沿停泊水域按2倍船宽考虑，宽度取21.0m。
回旋水域沿水流方向的长度不宜小于2.5倍设计船长，回旋水域沿垂直水流方向的宽度不宜小于1.5倍设计船长，则单个泊位回旋水域取125.0m×75.0m椭圆形。
5.2.4码头前沿设计底高程
为保证设计船型在满载情况下安全停靠，其停泊水域设计水深根据《河港工程总体设计规范》（JTJ212-2006）第3.4.4条要求确定：Dm=T+Z+ΔZ=-2.90m
码头前沿设计底高程=设计低水位-Dm=-3.28m
经计算，1000DWT干散货船泊位前沿设计底高程取-3.30m，目前码头前沿底高程-3.5~4.5m之间，满足靠泊靠泊船型作业要求。
6.水工建筑物
6.1水工结构设计思路
原码头结构受力无法满足现有1000吨级干散货船靠泊要求，本次设计考虑采用两个靠船墩和两个系缆墩以承受船舶荷载，墩台与旧码头结构独立分开，施工缝采用30mm，原有码头工作平台只承受汽车荷载和少量堆货荷载。
6.2建筑物的种类和等级
本工程码头改造后，靠泊1艏1000DWT干散货船。码头长度保持不变。水工建筑物的结构安全等级为二级。
6.3设计荷载
船舶荷载：（1）船舶系缆力按1000吨级干散货船进行计算，设计风速是20 m/s，设计流速V=0.1m/s，按2个系船柱同时受力计算，计算出最大系缆力Nmax=114.31KN，因此可以选用150KN系船柱。（2）船舶撞击力按1000吨级干散货船进行计算，船舶法向靠岸速度Vn=0.3m/s，靠泊角度≤150，经计算有效撞击能量E0=44.19 kJ，护舷型号选用SA300×1500L，相应反力为374KN。（3）船舶挤靠力经计算，与船舶接触的护舷按4组考虑，计算值为28.57KN，对结构不起控制作用。
工艺荷载：（1）墩台面和工作平台面均载按10KN/m2考虑；（2）10t汽车荷载。
水流力：水流流速Vmax=0.10m/s。
地震荷载：根据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》，本地区设计基本地震加速速度值为0.04g，抗震设防烈度6度区。
6.4荷载组合
以上作用按《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）要求，对实际可能在码头结构上同时出现的作用，按承载能力极限状态并结合相应的设计状况进行组合。
（1）自重+堆载+系缆力+水流力
（2）自重+撞击力+水流力
（3）自重+堆载+挤靠力+水流力
6.5系、靠船墩结构方案
根据码头区域的钻探资料显示，基岩面普遍较深，结合原有结构及原有岸线布置，并考虑到保留原有码头装卸工艺，不影响原有码头营运等因素，针对总平面布置方案，采用新增系、靠船墩结构方案。墩台采用高桩墩式结构。2个靠船墩的平面尺寸为9.5m×9.4m。为了减少对原有护岸整体稳定性影响，墩台桩基采用5根Φ1000mm钻孔灌注桩，桩长约38m，进入强风化花岗岩至少5m。上部墩台厚1.5m，考虑到本河段水位差较大，墩台增设两个靠船构件。2个系缆墩平面尺寸为5.4m×5.0m，墩台厚1.0m。桩基采用4根Φ800mm钻孔灌注桩，桩长约30m，进入中粗砂层至少3m。
6.6主要计算方案及成果
（1）计算方法：系、靠船墩按刚性墩台计算，采用高桩墩式码头计算程序结构重要等级为Ⅱ级，桩土模型为：M法。桩端支撑位：摩擦桩。桩基考虑：上固下铰。构件混凝土强度检测取C35。
（2）计算结果：对上述最不利组合计算标明，墩台桩基受力、变位等满足使用要求。具体结果如表1。
6.7新、旧结构连接处理
按图纸尺寸进行放线，确定好系、靠船墩台具置后，对原有旧码头的横梁、纵梁、面板及立柱进行拆除。原有桩基不需拆除，可以保留。拆除位置的旧结构可切断钢筋。新旧结构施工缝为30mm，施工缝采用填缝板填塞，面层至40mm深处采用橡胶沥青填塞。
7.施工方法和进度
7.1桩基施工
考虑减少对原有护岸整体稳定性的影响及护岸前沿有石头护岸等因素，因此桩基采用钻孔灌注桩。灌注桩可无需搭设工作平台，利用原有码头平台做工作面，降低工程造价。灌注桩施工必须遵守以下步骤：成孔下钢筋笼混凝土浇筑施工检测及质量控制。
7.2施工进度计划
本工程分拆除、成桩、现浇墩台3个主要施工节点，工程量较小，施工作业面受限制，经安排，4个月施工工期可以完成改造工程。
综上所述，对于高桩梁板式老码头结构，在现有大型船舶靠泊及使用条件下，经过对其旧结构受力核算分析，针对其存在的缺陷和安全问题，采用拆除原有码头旧结构，增设系、靠船墩以满足本次研究船型的系靠泊要求。改造方案具有施工期短，施工技术成熟，投资节约等优点，为珠江流域一带老码头结构改造提供参考。
参考文献：
[1]JTJ212－2006河港工程总体设计规范.[2]GB50139－2004内河通航标准.
[3]JTS167-1-2010高桩码头设计与施工规范.
[4]JTJ248－2001港口工程灌注桩设计与施工规程.
[5]JTJ215-98港口工程荷载规范.
[6]S1/T191-2008水工混凝土结构设计规范.
表1：系、靠船墩桩基内力计算结果