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碼頭工程的設(shè)計方案論文
1工程概況
某集裝箱碼頭工程建設(shè)規(guī)模為長1016m10萬t級碼頭岸線，工程位于東南沿海，所處的港區(qū)現(xiàn)正在建設(shè)環(huán)抱型防波堤，防波堤建成后，留出400m寬港區(qū)水域口門，口門方向剛好正對該碼頭工程其中的一個泊位，該碼頭工程后方堆場原狀為山體和村莊，高程在8.5～30m（當(dāng)?shù)乩碚摶鶞?zhǔn)面）之間。臨近的已建一期工程碼頭面高程為4.5m。該碼頭工程平面布置見圖1。
2碼頭面高程研究
2.1碼頭面高程初定方案
該碼頭工程所處的港區(qū)規(guī)劃有突堤，本工程與突堤建成后，港池周圍均形成岸壁式碼頭，根據(jù)波浪推算資料顯示，碼頭前沿波浪較大，碼頭面頂高程可按上水標(biāo)準(zhǔn)控制。
2.2初始方案的物理模型試驗
由于港池內(nèi)存在波浪反射、疊加等現(xiàn)象，為了掌握碼頭前沿波浪越浪情況，從而為合理確定碼頭面高程提供科學(xué)依據(jù)，為此，建設(shè)單位委托某科研機(jī)構(gòu)做了波浪局部整體物理模型試驗，試驗水位（當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵妫?0年一遇極端高水位4.08m，10年一遇極端高水位3.38m，設(shè)計高水位2.05m。試驗采用SSE、S、SSW等3個波向，波浪重現(xiàn)期為50年一遇、10年一遇、2年一遇。
2.3碼頭面高程方案優(yōu)化
經(jīng)試驗研究表明，在4.8m高程的情況下，碼頭面上水情況較為嚴(yán)重。為減輕碼頭面上水淹沒程度，經(jīng)建設(shè)、設(shè)計、科研等單位技術(shù)人員多番研究，對碼頭排水情況進(jìn)行多種方案優(yōu)化，并進(jìn)行相應(yīng)的模型試驗，最終確定優(yōu)化方案如下：將碼頭面高程提高至5.2m，護(hù)輪坎高程不變；碼頭后軌與重箱堆場中間35m拖車通道做成1%單向坡度，重箱邊緣高程為5.5m，并在該處設(shè)置一道50cm高擋水墻，在拖車通道坡腳和后軌之間設(shè)置1道通長越浪截水溝（兼作排水溝），碼頭前沿和排水溝的距離為40m，溝寬1.0m，溝深1.5m，并通過16座d1200排水出口排海。排水設(shè)施既可用于排放越浪，也可兼顧碼頭前沿雨水排放。依據(jù)上述優(yōu)化方案，物模試驗結(jié)果如下：
1）在設(shè)計高水位+S向50年一遇波浪條件下，碼頭面局部少量上水，很快排光。
2）在10年一遇極端高水位+S向10年一遇波浪條件下，碼頭面在連續(xù)大波作用下上水水體不能及時排出，測得最大水體厚度約為30cm，該區(qū)域堆積的水體2分鐘內(nèi)可基本排光，碼頭沿線基本無水越過擋墻頂部。
3）在50年一遇極端高水位+S向50年一遇波浪條件下，測得最大水體厚度約為40cm，波浪作用結(jié)束后5分鐘內(nèi)，該區(qū)域的堆積水體可基本排光。局部有水體越過擋墻頂部。該方案的主要缺點(diǎn)是擋墻要設(shè)計成移動式，出現(xiàn)熱帶風(fēng)暴天氣情況時，安裝臨時擋墻。碼頭正常作業(yè)時需移掉擋墻，操作較麻煩。本碼頭工程的周邊陸域，尤其是后方山體、村莊等，與港區(qū)5.5m高程相差較大，導(dǎo)致高程銜接處需設(shè)置較高的擋土墻，費(fèi)用較大；另一方面由于施工有大量的疏浚砂需外拋，外拋費(fèi)用較高。因此，工程技術(shù)人員結(jié)合RMG設(shè)備、水平運(yùn)輸車輛、排水、臨時擋墻優(yōu)化等要求，對堆場區(qū)高程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，以降低港區(qū)與后方的高程差，減少外拋量，降低工程造價。另一方面也可以解決碼頭上水向堆場擴(kuò)散的問題。
3堆場高程研究
3.1堆場高程方案比較
1）方案一：RMG兩軌道在同一高程上，兩軌道之間堆場區(qū)（42m）采用3‰的雙向排水坡度，兩軌道間距區(qū)（5m或8m）做平，并設(shè)置排水溝收集雨水，在空箱堆場區(qū)往后按5‰，到港區(qū)后方高程達(dá)到6.61m，總費(fèi)用節(jié)省約246萬元。該方案不足之處是前方堆場的積水不易排掉。
2）方案二：重箱堆場做成3‰坡度，RMG兩軌道在不同高程上（相差0.13m），RMG設(shè)備采用長短腿形式，以適應(yīng)高程差，兩軌道之間堆場區(qū)（42m）采用3‰的單向排水坡度，兩軌道間距區(qū)（5m或8m）做平，并設(shè)置排水溝收集雨水，在空箱堆場區(qū)往后按5‰，到港區(qū)后方高程達(dá)到7.39m，總費(fèi)用節(jié)省約418萬元。該方案缺點(diǎn)是由于RMG設(shè)備兩軌道在不同高程上（相差0.13m），設(shè)備考慮設(shè)計為長短腿形式，屬于非標(biāo)產(chǎn)品，但不影響RMG設(shè)備制造及使用。
3）方案三：RMG兩軌道在同一高程上，兩軌道之間堆場區(qū)（42m）采用3‰的雙向排水坡度，兩軌道間距區(qū)（5m或8m）按3%進(jìn)行放坡，從前沿往后逐步抬高，并設(shè)置排水溝收集雨水，在空箱堆場區(qū)往后按5‰，到港區(qū)后方高程達(dá)到7.54m，總費(fèi)用節(jié)省約460萬元。該方案缺點(diǎn)是縱向運(yùn)輸通道不平順，影響拖車運(yùn)輸。另一方面，考慮到重箱集裝箱的堆存及作業(yè)，本工程堆場如采用箱腳基礎(chǔ)+砼預(yù)制塊鋪面，獨(dú)立的箱腳基礎(chǔ)可做平，獨(dú)立基礎(chǔ)頂面比砼預(yù)制塊鋪面高出20cm，堆場提高坡度對重箱堆放基本不影響。
3.2通過物模試驗進(jìn)一步驗證堆場高程方案
為了摸清碼頭上水?dāng)U散對重箱堆場區(qū)的影響，科研單位再次進(jìn)行試驗，試驗方案為將碼頭面高程提高至5.2m，護(hù)輪坎高程5.5m，碼頭后軌與重箱堆場中間35m拖車通道做成1%單向坡度，重箱邊緣高程為5.5m，取消臨時擋水墻，在坡腳和后軌之間仍設(shè)置1道通長越浪截水溝（兼作排水溝），排水溝距離碼頭前沿為40m，為減少使用過程破損，將排水溝尺度減少，溝寬0.6m，溝深1.0m，并通過16座d1200排水出口排海。
4結(jié)語
通過試驗研究結(jié)果表明，將碼頭面高程確定為5.2m，護(hù)輪坎高程5.5m，碼頭后軌與重箱堆場中間35m拖車通道做成1%單向坡度，重箱堆場做成3‰坡度，RMG前后腿做成長短腿型式，重箱邊緣高程為5.5m，取消臨時擋水墻，在坡腳和后軌之間仍設(shè)置1道通長越浪截水溝（兼作排水溝），臨碼頭側(cè)第一排重箱獨(dú)立基礎(chǔ)頂高程5.7m。這種非常規(guī)綜合高程方案對本工程是適應(yīng)的，可以解決極端波浪條件下碼頭上水淹沒集裝箱以及快速排水問題，也解決了堆場與周圍高差問題，同時降低了工程造價。
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