某大型深水碼頭選址及結(jié)構(gòu)選型介紹

某大型深水碼頭選址及結(jié)構(gòu)選型介紹本文主要介紹了某大型深水碼頭工程選址及結(jié)構(gòu)選型，根據(jù)分析，本碼頭碼頭前沿線距后方陸域軸線距離500m，結(jié)構(gòu)采用重力式圓沉箱結(jié)構(gòu)。對(duì)今后同類工程的設(shè)計(jì)有一定的借鑒作用。標(biāo)簽：風(fēng)、浪、流;工程地質(zhì);圓沉箱;高樁墩臺(tái)一、 工程概況本工程為某業(yè)主投資建設(shè)的大型深水碼頭，為業(yè)主單位陸域配套服務(wù)。碼頭規(guī)模30萬(wàn)噸級(jí)，向下兼顧至10萬(wàn)噸級(jí)船。二、 平面位置選址影響碼頭選址的主要因素有：后方陸域防波堤對(duì)波浪有反射作用，碼頭位置應(yīng)避開波浪增大區(qū)。水深：選址位置水深深度適中，盡量減少港池疏浚量。潮流：避開陸域凸角的挑流作用區(qū)，選址在流態(tài)平順區(qū)。地質(zhì)：選在地質(zhì)持力層高度合適的位置，以防增加基槽挖泥，影響后方淺灘的穩(wěn)定，投資增大?？紤]周圍已建的水域工程，本工程位置與周圍水域、固定結(jié)構(gòu)保持足夠的安全距離。影響碼頭軸線方位確定的主要因素：波浪、潮流、風(fēng)是影響碼頭軸線方位的主要因素。碼頭軸線應(yīng)盡量順風(fēng)順浪順流。對(duì)于本碼頭，開敞式，潮流流速較大，且為往復(fù)流是經(jīng)常性的，波浪和風(fēng)是季節(jié)性的，因此潮流是控制本工程軸線方位的主要因素。針對(duì)以上分析的主要因素，下面詳細(xì)介紹各個(gè)因素的影響情況。1、30萬(wàn)噸級(jí)原油碼頭位置的確定30萬(wàn)噸級(jí)原油碼頭布置在防波堤外側(cè)，防波堤建成后，由于堤的反射影響，堤外側(cè)波浪將增大，30萬(wàn)噸碼頭的位置如距防波堤較遠(yuǎn)，則增加了棧橋的長(zhǎng)度，太近則波浪反射又較大，故碼頭位置應(yīng)選在波浪增加值適中的位置。根據(jù)某重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的波浪物模試驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告中指出碼頭與防波堤距離小于300m時(shí)，比波高值較大，距離在300m?700m范圍時(shí)，水域的比波高值沒有明顯變化，2年一遇波浪H1/10波高的最大增幅為12%左右、50年一遇波浪的最大增幅為16%左右，確定碼頭前沿線距西防波堤軸線距離至少300m。碼頭的位置還應(yīng)結(jié)合水深情況、潮流場(chǎng)、地質(zhì)情況綜合確定，以利于靠泊安全和減少工程投資。根據(jù)水深測(cè)圖，碼頭距離防波堤軸線400m內(nèi)水深變化較大，400?500m水深變化較小，在-18?-23m左右，碼頭布置于此深水區(qū)可減少疏浚工程量。為深入研究工程實(shí)施后附近海域流場(chǎng)變化，某科學(xué)研究院進(jìn)行了整體數(shù)學(xué)模型試驗(yàn)，根據(jù)波浪潮流數(shù)模報(bào)告，防波堤靠近陸域拐點(diǎn)有挑流作用，為保證碼頭靠離及系泊安全，要避免泊位位于潮流方向變化較大的流場(chǎng)區(qū)。同時(shí)，結(jié)合港區(qū)總體規(guī)劃，在本泊位的東側(cè)規(guī)劃有另外兩個(gè)大型深水碼頭，因此擬建30萬(wàn)噸級(jí)原油碼頭的布置也應(yīng)綜合考慮后續(xù)泊位的建設(shè)，要避免后續(xù)泊位位于水深較淺區(qū)域，并且保證后續(xù)泊位與周圍已建水域工程留有足夠的安全距離，因此本碼頭不宜向東部布置。從地質(zhì)勘察資料來(lái)看，工程位置處中風(fēng)化巖面埋深在-32?-38m左右，巖面標(biāo)高變化較小，持力層埋深深度適中。從地質(zhì)縱剖面分析，碼頭前沿線位置若距防波堤軸線距離小于400m，系纜墩基槽挖泥將會(huì)挖至后方淺灘處，因此，碼頭前沿線距防波堤軸線距離至少400m，才能維護(hù)淺灘的穩(wěn)定性。因此，根披以上各條件的分析，將本棧橋布置在距防波堤轉(zhuǎn)折點(diǎn)798m處，碼頭前沿線距西防波堤距離438?518m處，該處水深在-20.0m?-23.0m之間，碼頭處中風(fēng)化巖面埋深在-36.5m左右，且流場(chǎng)平順，也適宜后續(xù)泊位的建設(shè)。這樣的布置，節(jié)省了港池的疏浚量且基礎(chǔ)持力層巖面適中，有效降低了碼頭的造價(jià)，也為港區(qū)未來(lái)發(fā)展留有一定的空間。2、30萬(wàn)噸級(jí)原油碼頭軸線選擇本工程為開敞式碼頭，結(jié)合風(fēng)、浪、流等控制軸線選擇的外界因素，合理的確定碼頭軸線方位是保證船舶進(jìn)出港區(qū)，靠離泊位及裝卸作業(yè)安全的前提保證，同時(shí)軸線的選擇應(yīng)與港池、航道及防波堤的布置相協(xié)調(diào)。本海區(qū)受季風(fēng)影響較大，冬秋季以NNE?NE向?yàn)橹?，春夏季以SW?S向?yàn)橹?，常風(fēng)向?yàn)镹E向，次常風(fēng)向?yàn)镾W向;強(qiáng)風(fēng)向?yàn)镹E向?NNE向。長(zhǎng)興島全年常浪向?yàn)镹E向和SW向，強(qiáng)浪向?yàn)镹向?NNE向。本工程區(qū)規(guī)劃方案實(shí)施前，碼頭前沿實(shí)測(cè)點(diǎn)大潮期間漲、落潮垂線平均最大流速分別為1.36m/s、1.44m/s，流向分別為49°、203°，數(shù)學(xué)模型試驗(yàn)計(jì)算防波堤建設(shè)后碼頭前沿大潮期間漲、落潮垂線平均最大流速分別為1.12m/s、1.1m/s，流向分別為45°、217°。根據(jù)以上條件可知，本區(qū)潮流流速較大，且為往復(fù)流是經(jīng)常性的，波浪和風(fēng)是季節(jié)性的，因此潮流是控制本工程軸線方位的主要因素，其次是波浪和風(fēng)，據(jù)此碼頭軸線的布置基本與所處位置的潮流流向一致，碼頭軸線與西防波堤平行布置，為N43°?223°。碼頭軸線與風(fēng)、浪、流的夾角統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。表1碼頭軸線與風(fēng)、浪、流的夾角統(tǒng)計(jì)表自然條件夾角流漲潮流最大流速2°落潮流最大流速5°浪常浪向（NE、SW）2°強(qiáng)浪向（NNE、N）65.5°、43°風(fēng)常風(fēng)向（NE、SW）2°強(qiáng)風(fēng)向（NE、NNE）2°、65.5°三、碼頭主體結(jié)構(gòu)選型工程處自然條件的顯著特點(diǎn)是水深、浪大、流急、冰清嚴(yán)重、巖面埋深較適中，可考慮大直徑鋼管樁方案、沉箱鋼管樁混合式方案和重力式圓沉箱結(jié)構(gòu)方案。（1） 鋼管樁方案采用大直徑嵌巖樁方案，主體結(jié)構(gòu)采用直徑1.8m嵌巖樁，頂部現(xiàn)澆鋼筋混凝土墩臺(tái)，考慮本區(qū)域冰情嚴(yán)重，在水位變動(dòng)區(qū)采用鋼筋混凝土錐體結(jié)構(gòu)，并外包鋼板。該方案的優(yōu)點(diǎn)是樁基結(jié)構(gòu)能有效減少結(jié)構(gòu)所受波浪力，缺點(diǎn)是本區(qū)域深水、流急、浪大，大直徑嵌巖施工工藝難度較大，且本工程由于冰荷載較大，與波浪對(duì)重力結(jié)構(gòu)作用接近。樁基方案總體費(fèi)用較高，且相對(duì)而言，耐久性難以把握。因此本次設(shè)計(jì)暫不考慮鋼管樁方案。（2） 重力式圓沉箱結(jié)構(gòu)方案考慮到本工程所在地基巖埋藏適中且承載力較高、大連地區(qū)具有豐富的重力式碼頭設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，且工程附近有沉箱預(yù)制場(chǎng)等條件，且重力式圓沉箱結(jié)構(gòu)方案耐久性好、適應(yīng)性強(qiáng)、抗凍和抗冰性能好、使用期間不需要大量維護(hù)、適應(yīng)荷載和工藝變化能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)比較成熟等諸多優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)從南到北的海港中得到廣泛應(yīng)用，因此，重力式圓沉箱結(jié)構(gòu)方案對(duì)本工程是合適的。綜上所述，本次設(shè)計(jì)推薦了圓沉箱上設(shè)抗冰錐體結(jié)構(gòu)。四、結(jié)束語(yǔ)碼頭選址及結(jié)構(gòu)選型，對(duì)碼頭投資及日后使用影響較大，因此在設(shè)計(jì)工作中，對(duì)這兩