碼頭工程設計方案論文

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1工程概況

某集裝箱碼頭工程建設規模為長1016m10萬t級碼頭岸線，工程位于東南沿海，所處的港區現正在建設環抱型防波堤，防波堤建成后，留出400m寬港區水域口門，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（當地理論基準面）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規劃有突堤，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準控制。

2.2初始方案的物理模型試驗

由于港池內存在波浪反射、疊加等現象，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依據，為此，建設單位委托某科研機構做了波浪局部整體物理模型試驗，試驗水位（當地理論最低潮面）：50年一遇極端高水位4.08m，10年一遇極端高水位3.38m，設計高水位2.05m。試驗采用SSE、S、SSW等3個波向，波浪重現期為50年一遇、10年一遇、2年一遇。

2.3碼頭面高程方案優化

經試驗研究表明，在4.8m高程的情況下，碼頭面上水情況較為嚴重。為減輕碼頭面上水淹沒程度，經建設、設計、科研等單位技術人員多番研究，對碼頭排水情況進行多種方案優化，并進行相應的模型試驗，最終確定優化方案如下：將碼頭面高程提高至5.2m，護輪坎高程不變；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，并在該處設置一道50cm高擋水墻，在拖車通道坡腳和后軌之間設置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。排水設施既可用于排放越浪，也可兼顧碼頭前沿雨水排放。依據上述優化方案，物模試驗結果如下：

1）在設計高水位+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，該區域堆積的水體2分鐘內可基本排光，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，波浪作用結束后5分鐘內，該區域的堆積水體可基本排光。局部有水體越過擋墻頂部。該方案的主要缺點是擋墻要設計成移動式，出現熱帶風暴天氣情況時，安裝臨時擋墻。碼頭正常作業時需移掉擋墻，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5.5m高程相差較大，導致高程銜接處需設置較高的擋土墻，費用較大；另一方面由于施工有大量的疏浚砂需外拋，外拋費用較高。因此，工程技術人員結合RMG設備、水平運輸車輛、排水、臨時擋墻優化等要求，對堆場區高程進行了優化設計，以降低港區與后方的高程差，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（42m）采用3‰的雙向排水坡度，兩軌道間距區（5m或8m）做平，并設置排水溝收集雨水，在空箱堆場區往后按5‰，到港區后方高程達到6.61m，總費用節省約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設備采用長短腿形式，以適應高程差，兩軌道之間堆場區（42m）采用3‰的單向排水坡度，兩軌道間距區（5m或8m）做平，并設置排水溝收集雨水，在空箱堆場區往后按5‰，到港區后方高程達到7.39m，總費用節省約418萬元。該方案缺點是由于RMG設備兩軌道在不同高程上（相差0.13m），設備考慮設計為長短腿形式，屬于非標產品，但不影響RMG設備制造及使用。

3）方案三：RMG兩軌道在同一高程上，兩軌道之間堆場區（42m）采用3‰的雙向排水坡度，兩軌道間距區（5m或8m）按3%進行放坡，從前沿往后逐步抬高，并設置排水溝收集雨水，在空箱堆場區往后按5‰，到港區后方高程達到7.54m，總費用節省約460萬元。該方案缺點是縱向運輸通道不平順，影響拖車運輸。另一方面，考慮到重箱集裝箱的堆存及作業，本工程堆場如采用箱腳基礎+砼預制塊鋪面，獨立的箱腳基礎可做平，獨立基礎頂面比砼預制塊鋪面高出20cm，堆場提高坡度對重箱堆放基本不影響。

3.2通過物模試驗進一步驗證堆場高程方案

為了摸清碼頭上水擴散對重箱堆場區的影響，科研單位再次進行試驗，試驗方案為將碼頭面高程提高至5.2m，護輪坎高程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結語

通過試驗研究結果表明，將碼頭面高程確定為5.2m，護輪坎高程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置1道通長越浪截水溝（兼作排水溝），臨碼頭側第一排重箱獨立基礎頂高程5.7m。這種非常規綜合高程方案對本工程是適應的，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。

作者:劉少鑾單位:汕頭港務集團有限公司