第１２卷 第１ １期 ２０１２住 中 国水运 Ｖｏ１．１２ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ Ｎｏ．１１ ２０１ ２ １１月 Ｏｈ ｉ ｎａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ 罗家桥港码头高桩梁板式水工建筑物整体优化设计 周敏，刘晓飞 （中交水运规划设计院有限公司（南京分院），江苏南京２１００００） 摘要：码头在我国水上交通发展中占据非常重要的地位，码头由于安全隐患引起港口中断将会造成巨大的经济损 失和社会影响。对高桩梁板式码头工程的经验进行归纳总结，以罗家桥港码头工程为依托，结合水文、地质、设计 船型等优化设计基本条件，从方案构思、结构设计、方案比选等方面，对码头高桩梁板式水工建筑物整体优化设计 进行详细分析，使码头水工建筑物优化设计方案具有较强技术性、经济性和实施性，推动工程高效优质的建设发展。 关键词：罗家桥港码头；高桩梁板；水工建筑物；优化设计 中图分类号：Ｕ６６１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９７３（２０１２）１０－０２３６－０２ 高桩梁板式码头是港口码头工程中常见的一种码头结构 型式，具有每个构件受力明确、构件抗裂性能相对较好、预 制装配化程度高、工程施工方便等一系列优点，尤其适用于 江浙沿海各省的软土地基工程，经过长期理论研究和工程实 践，高桩梁板式码头在设计和施工方面均积累了丰富的经验。 高混凝土桩梁板式码头在设计过程中，通过对其码头上部纵 因素，加上在河水流动环境作用下，码头混凝土过早出现开 裂破坏，结构使用年限达不到设计或相关技术规范标准要求。 从大量设计施工实践工作经验可知，在江苏长江中下游 一带，一些非常适宜建设码头的岸线，表层淤泥厚度较大， 加上水深、涨落潮水位差较大、流速比较大等特点，对码头 水工建筑物设计方案的影响非常大。因此，根据设计规范， 结合码头工程水工建筑物设计施工经验知识，对罗家桥港码 头高桩梁板式水工建筑物整体优化设计，设计出技术、经济、 横梁、桩基等结构参数进行优化比选设计，可以获得技术和 经济均较为优越的设计方案，从而达到提高方案设计质量水 平和降低工程总体造价的目的。 一、高桩梁板式码头工程优化设计经验知识 施工工艺和工期均较为优越的设计方案，确保工程高效优质 的建设发展，就显得非常有工程实践应用研究意义【２】。 二、工程概况 如何合理地布置水工建筑物，尽可能充分发挥每个构件 的承载能力和抗裂性能，直接关系到水工建筑物整体受力情 况和港口码头工程的综合质量水平，间接地影响工程总体造 本项目投资建设单位为靖江港口发展有限公司。该公司 专门负责港口及港口设施的投资与管理，通过参股、自建等 价投资。在实际设计过程中，由于存在地质条件勘探不完善、 设计人员重结构强度轻耐久性设计等，导致实际设计过程中 对结构构造和部分设计细节方面不太重视或考虑欠周全，进 而造成设计方案不太优越…。在实际码头水工建筑物优化设 计过程中，以注意以下多个方面的内容： 方式兴建公共码头，满足临港产业发展需求，充分发挥港口 对区域经济的带动作用，为靖江市加快港口建设、发展港口 经济搭建了投资管理平台。 三、优化设计条件 １．设计水位 （１）设计时由于地质条件勘探资料不全，导致设计人员 不能够清楚掌握工程地质特性，缺乏试桩验证以及相似地质 条件沉桩经验，造成所设计的方案中存在桩长过大问题，工 程实施过程中需大量截桩，进而造成工程造价增加。 （２）桩基结构承受长期水平力，由于设计欠周全考虑， 导致其在长期使用过程中出现结构不断位移、开裂等安全隐 患，严重影响到码头正常高效使用。 （３）软土地基处理方案不当，引起工程边坡稳定性不足， 进而导致桩基发生损坏。 （４）对于窄短的受力平台段，尤其是高桩码头结构端部， 设计高水位３．１４ｍ；设计低水位一０．４３ｍ；极端高水位 ４．７０ｍ；极端低水位一１．３ｌｍ；乘潮水位１．０７ｍ。 ２．地质条件 勘区处于扬子地层东北部，地层发育较齐全。场地区附 近无全新世活动断裂构造，处于相对稳定的构造断块中。 ３．设计船型 本工程近期设计船型以５千吨级及以下长江及海船为 主，设计泊位采用５千吨级海船（结构按１万吨预留）作设 计船型来计算码头主尺度。 ４．设计荷载 没有设计纵向叉桩，且横向叉桩的平面扭角又不合理，进而 导致码头纵向刚度过小、位移过大，影响工程质量。 （５）由于施工过程中的各种原因，导致混凝土强度密实 （１）码头 ①均载：３０ｋＮ／ｍ。 ②４０ｔ一３５ｍ门机 性存在不足、钢筋保护层太浅、接头混凝土施工质量较差等 收稿日期：２０１２—０７—２０ 轨距：１０．５ｍ；基距：１０．５ｍ；轮距：０．７６５ｍ；轮数 作者简介：周敏（１９７９一），男，江西省萍乡市人，中交水运规划设计院有限公司（南京分院）工程师，硕士，研究方 向为水工结构。 刘晓飞（１９８３一），男，安徽天长人，中交水运规划设计院有限公司（南京分院）工程师，硕士，研究方向为力学。 第１ １期 周 敏等：罗家桥港码头高桩梁板式水工建筑物整体优化设计 ２３７ ８轮／腿，最大轮压３００ｋＮ。 ③４０ｔ汽车起重机空载运行 轮压：前桥３７．５ｋＮ，后桥６０ｋＮ；支腿最大压力：４６０ｋＮ。 ④４０ｔ平板车重载通过 自重：９ｔ；轴荷载：３Ｘ １６３ｋＮ；轮数：８轮／轴；轮胎 接地面积：０．５ｍ×０．２ｍ；轴距：１．２ｍ、４．２ｍ。 （２）引桥 ①均载：１０ｋＮ／ｍ。； ②４０ｔ平板车重载通过（行车间距大于２０ｍ）。 （３）船舶荷载 ①船舶系缆力 按九级风及水流流速Ｖ＝１．２５ｍ／ｓ考虑，１０，０００吨级船 舶计算系缆力标准值为５１０ｋＮ，选择５５０ｋＮ系船柱。 ②船舶撞击力 根据设计船型满载、压载工况进行靠泊、系泊撞击能计 算，比较船舶靠岸时和波浪引起的撞击力，码头前沿防撞设 施采用ＳＣ８００Ｈ标准型两鼓一板橡胶护舷。 ５．地震基本烈度 根据 中国地震动参数区划图 （ＧＢ１８３０６—２００１）， 地震动峰值加速度为０．０５ｇ，地震基本烈度为ＶＩ度。 四、水工建筑物整体优化设计 １．设计方案 （１）码头 ①结构方案一（ｑｂ８００ｍｍＰＨＣ管桩方案） 码头标准分段长５６ｍ，横向排架间距７．５ｍ，每个排架 下布置９根ＰＨＣ桩。其中前轨道梁下布置２根直桩，后轨 道梁下布置１对斜桩，前、后轨之间布置１根直桩，后轨后 布置１对斜桩和１根直桩。桩长４８ｍ（斜桩４９ｍ），桩尖进 入持力层２ｍ。 码头上部采用现浇预制装配式结构。基桩顶现浇横梁， 轨道梁、纵梁、前、后边梁、靠船构件、面板等均为预制构 件，现场装配后再现浇成整体。 ②结构方案二（６００ Ｘ ６００预应力钢筋混凝土方桩方 案） 本方案除将ＰＨＣ管桩改为６００ｍｍ Ｘ ６００ｍｍ预制预应 力混凝土空心方桩外，其余均与方案一相同。 上部结构及附属设施同方案一。 （２）引桥 对应于码头结构方案，结合水深条件，引桥结构对ＰＨＣ 管桩＋灌注桩、预应力方桩＋灌注桩两种方案进行比较。 ①方案一（ＰＨＣ管桩＋灌注桩方案） 结合水深条件，引桥桩基采用ＰＨＣ管桩和灌注桩相结合 的方案。 １＃引桥全长１７２．３ｍ，引桥江侧２个排架间距为１０ｍ， 其余排架间距１ ５ｍ。根据施工的水深条件，江侧５个排架基 桩采用ｑｂ８００ｍｍ的ＰＨＣ管桩，每个排架下布置３根直桩； 其余７个排架下布置３根 １，０００ｍｍ灌注桩。ＰＨＣ管桩桩 长４７ｍ，灌注桩桩长４９ｍ，桩尖均进入持力层（⑧粉砂层）。 ２＃引桥全长１７８．１ｍ。引桥江侧２个排架问距为１０ｍ， 其余排架间距１ ５ｍ。根据施工的水深条件，江侧５个排架基 桩采用ｃＰ８００ｍｍ的ＰＨＣ管桩，每个排架下布置３根直桩； 其余８排架下布置３根中１，０００ｍｍ灌注桩。ＰＨＣ管桩桩长 ４７ｍ，灌注桩桩长４９ｍ，桩尖均进入持力层（⑧粉砂层）。 引桥上部结构采用现浇混凝土帽梁加预制预应力空心板 梁结构，现场装配后与面层一起现浇成整体。 引桥与长江防汛大堤衔接处设置混凝土墩台，墩台与引 桥主体采用预制渡板衔接。墩台前采用灌砌石护面。 ②方案二（预应力方桩＋灌注桩方案） 本方案除将ＰＨＣ管桩改为６００ｍｍ×６００ｍｍ预制预应 力混凝土空心方桩外，其余均与方案一相同。 ２．水工建筑物结构计算 水工建筑物结构计算内容分别为：码头计算轨道梁、横 向排架、桩基三个部分；引桥计算帽梁、桩基两个部分。其 计算结果分别如表１、２所示。 表１ 码头结构方案主要构件内力计算成果表（设计值） 方案 构件名称 正弯矩 负弯矩 桩力（ｋＮ） （ＫＮ－ｍ） （ＫＮ ｍ） 计算桩力 承载力 ＰＨＣ管桩方 案（ ８００） 方桩方案 （６００×６００） 表２引桥结构方案主要构件内力计算成果表（设计值） 桩勰型 ， ∞ 构件名称 正弯矩 弯矩 桩力（ｋＮ） （ＫＮｍ） （ＫＮｍ） 计算桩力 承栽力 ＨＣ￣－ｔａ…、空 羹梁 ２６ ／。 ／ ／ 黔， 铊 桩基 ， ／ ／ ２６９８ ３１８７（３０２７） 空 板粱４２６２ ／ ／ ／ 灌注桩 帽粱 １＂］８６ ２１３８ ／ ／ 桩基 ／ ／ ２８５６ ３０７０ ／ ３．水工建筑物结构优化比选推荐方案 ／ ／ ／ 码头结构：码头结构方案中，ＰＨＣ桩具有耐久性好、施 工技术成熟、施工难度较小、对水流影响较小、工程总投资 造价较低等优点。综合考虑本工程特点，结合优化比选计算 ／ ／ ／ ／虬 结果，本阶段主码头结构推荐ＰＨＣ桩方案。 引桥结构：推荐ＰＨＣ桩＋灌注桩方案。 五、结束语 在进行码头水工建筑物结构方案优化设计过程中，应根 据工程区的自然环境条件，充分了解和掌握工程区当地实际 施工条件，因地制宜地进行码头水工建筑物结构整体优化设 计，要高度重视码头结构的安全性和耐久性，使水工建筑物 优化设计方案具有优越的技术性、经济性和实施性，推动工 程高效优质的建设发展。 参考文献 …邱喜，尹崇清．高桩梁板式码头整体优化设计ｌｌ１＿水运工 程，２００８，４１８（０８）：７１—７４． 【２］蒋倜军．某高桩梁板码头结构设计分析【Ｉ１＿中国水运， ２００９，（Ｏ９）：８８—８９． ［３】中交水运规划设计院有限公司．泰州港靖江港区新港作业 区公用码头Ｘ－程（四期）＿７－程可行性研究报告Ｉｋ］．南京： 中交水运规划设计院有限公司，２０１１．
