南海XX港区码头工程初步设计.doc

xx石化项目xx洲港区码头工程初步设计中交xx航务工程勘察设计院2010年5月总 目 录第一册：第一篇设计说明书第二篇主要设备及材料第二册（另出）：第三篇工程概算第三册：xx篇设计图纸第一篇设计说明书目 录第1章总论4第2章自然条件8第3章货运量及船型30第4章总平面布置33第5章航道、锚地、导助航设施44第6章装卸工艺48第7章水工建筑物53第8章陆域形成和道路、堆场98第9章港区铁路99第10章生产、生产辅助、生活辅助建筑物100第11章供电、照明104第12章控制及计算机管理107第13章通信109第14章给排水111第15章采暖、通风与供热113第16章机修115第17章供油116第18章消防118第19章环境保护124第20章职业安全卫生130第21章节能139第22章施工条件、方法及进度141第23章经济效益分析147第24章存在问题148第164页 共163页第1章总论1.1 设计依据 cspcxx石化项目码头工程设计分包合同 cspcxx石化项目xx洲港区码头设计开工报告 分包合同附录d工作范围及技术要求 中国现行港口工程设计规范 bsf提供的cspc公司deps规范 业主和总包商提供的pefs原理图 业主和总包商提出的设计变更和要求1.2 设计分工及范围根据2001年11月bsf的“revised exhibt d: preliminary scope of work and technical specifications”, 本阶段的工作范围为xx洲港区码头及附属设施。工艺设计分解点为海底输油管线中清管器发射器的上游，靠码头侧为本院设计范围。结构设计的分解点为海底输油管线的下海点。1.3 设计概要拟建港区位于大亚湾中部的xx洲岛海域，本港区南侧与已建成的华德石化有限公司15万吨级原油码头毗邻。与位于本港之北的xx石化项目东联港区相距5海里（约10公里）。xx洲港区向xx石化项目厂区输油的海底管线将从东联港区码头引堤附近登陆。xx洲码头包括412m的油码头一座，由一个工作平台、一个辅助平台、2个靠船墩、4个系缆墩组成和一个48m长的辅助船舶泊位。为满足xx洲港区码头的初步设计及bdep(基础设计)要求，委托了相关科研单位进行必要的科研试验。总平面方案布置了两个开敞式蝶形布置方案（总平面布置方案一和总平面布置方案二）。根据业主意见推荐采用总平面布置方案一。根据bsf对bdep提供的技术规格书要求，泊位长度按远期停靠150,000dwt油轮进行设计，根据中国规范同时考虑系缆角和缆绳长度的要求，确定泊位长度为412m，相当于船长的1.4倍。不同的平面方案还进行了水域、航道及导助航设施的设计，根据bsf对本工程bdep设计的技术要求，码头近期停靠60,00080,000dwt油轮，远期发展停靠150,000dwt油轮，因此近期本工程停泊水域按80,000dwt设计，结构水深按150,000dwt设计。在码头正前方布置停泊水域和船舶回旋水域与华德石化15万吨级油码头港池相连接，停泊水域宽70m，底高程-15.2m，80,000dwt油船回旋水域直径为510m，底高程为-14.8m。本码头船舶进出港口，利用华德石化有限公司现有15万吨级航道，穿越其回旋水域进入本港。该航道航道有效宽度205m，航道底高程-18.1m，完全满足本工程航行需要。本工程装卸工艺流程由业主设计提供，流程、设备均已确定，故装卸工艺只设计一个方案，装卸作业为现场操作。68万吨级泊位码头结构按15万吨级设计，前沿水深近期为-15.2m，远期为-19.00m。据本阶段的钻孔资料，拟建泊位处的岩面较高，码头结构型式选用了部分基桩嵌岩的高桩墩式结构，桩基采用钢管桩。墩与墩之间的联桥，结构设计了2个方案：钢管桁架结构方案和予应力混凝土t型梁结构方案,其中钢管桁架结构对应平面方案一，预应力混凝土t型梁对应平面方案二。经综合比较并考虑业主的要求，结合平面推荐方案，推荐平面方案一钢管桁架结构方案。由于xx洲码头为岛式码头,距离岸上较远，若敷设海底电缆，线路投资很大，维护也不方便，因此采用柴油发电机组供电是唯一切实可行的方案。根据设计规范，本工程用电负荷等级为一级，需要两路独立电源，因此设置两台发电机组，互为热备，为了增加码头供电的可靠性和灵活性，还在工作船码头上设置一个船电插座，供工作船向码头供电用。考虑到码头在作业期间和非作业期间用电量变化较大，因此设置一台小发电机组，直接接入照明配电箱，供码头在非作业期间照明和通讯设备用电，以避免大马拉小车现象，节省能源。双电源在变电所设置自动切换装置。本码头工程的水源由供水船提供。本工程的排水体制将采用雨水系统和污水系统分流制。针对不同码头的不同装卸货种，分别设计安排了泡沫、冷却水、水幕及干粉等消防措施，同时配备2艘消拖两用船。消防水源由消拖两用船自备。码头的健康、安全及环保(hse)是业主非常关心的问题。根据环评报告提出的码头可能出现的污染源，报告中分析了主要污染物的种类、数量、浓度及排放方式，针对不同污染情况(包括建设期及营运期)分别提出了简要的处理流程及需达到的处理效果。业主应组成码头管理部门和应急中心，主要负责管理船舶运输及装卸过程中出现的海事安全、环保及消防的灾害性事故紧急处理。1.4 主要技术指标根据运量预测分析及总体布局规划，xx洲港区码头主要建筑物各方案的建设规模、主要内容见表1-1。表1-1 主要建设项目表序号项目名称单位数量备注68万吨级油船泊位m412泊位前沿底高程为-15.2m，结构底高程为-19.0m，远期发展为15万吨级油船泊位。工作平台座1平台尺度40mx16m，高程为11.0m。靠船墩座2尺度为14mx16m,高程为7.0m系缆墩座4尺度均为9mx9m,高程为6.0m辅助平台座1平面尺度为21.5mx31.3m，高程为11.0m。辅助船舶泊位m48宽6m，泊位高程4.0m，靠泊工作船和消拖船。辅助建筑物m2313.81包括保卫室、氮气瓶储存间、消防泵房、发电机房及配电室，以及消防操作室、通讯室、移动厕所等。水域挖方量万m3140.5淤泥质土待泊锚地个1r=500m，设计底高程-18.0m。1.5 工程建设外部条件xx洲港区码头位于大亚湾xx洲岛东面，华德xx洲码头的东北侧。建设期码头供水要由船舶从水上运输供应。营运期间的港区供水可考虑由工作船提供。xx洲港区码头建设期间的供电考虑配备临时发电机。营运期间考虑由业主自备的柴油发电机供电。该地区建筑用砂来源较丰富，可满足本工程需要。根据现场调查，东联港区后方现有多处采石场，石料来源丰富。xx洲港区码头为岛式码头，无陆上通道。施工船舶可由水路进出。施工期间的港区通讯采用对讲机及手机。第2章自然条件2.1港口地理位置本港位于xx洲附近的东侧海域。大亚湾位于珠江口以东在其东越过由鹧鸪尖山脉组成的平海半岛，即为红海湾。其西与大鹏湾之间仅隔以中部低缓的大鹏半岛。2.2气象2.2.1风（1）风况xx洲没有长期实测风资料，其平均海面风况利用惠阳气象站1954-1999年的观测资料经修正后引用到码头区。码头位置9月至次年4月主要为nne向风，5-8月主要为se-sse向风，全年静风频率为25%。各月静风频率在20-29%之间。全年常风向为nne向，se向次之。大风主要由台风造成的（夏半年），冬半年则是由于冷空气（寒潮）的南下造成的。 港区的风向频率如下：风向nnneneeneeesesesses频率(%)61974251294风向sswswwswwwnwwnnnwc频率(%)111111125风玫瑰图见下图：风玫瑰图（2）热带气旋重新定义的热带气旋包括：热带低压（风力6-7级）、热带风暴（风力8-9级）、强热带风暴（风力10-11级）和台风（风力大于12级）。影响大亚湾的热带气旋年均9.3个，月均影响个数见下表。就强度而论，以台风居多，其次为强热带风暴，热带风暴最少。台风的年平均影响个数约为4.5个，占热带气旋影响个数的48.6%。强热带风暴、热带风暴、热带低压的年平均影响个数约分别为2.1、0.9和1.8个。影响月份主要是6-10月份，全盛期为7-9月份（见下表）。 19491988年间影响大亚湾的热带气旋统计月份456789101112总数3164269959135154年均（3）重现期风速海面10m处10分钟平均风速设计值：100年一遇：52.0m/s50年一遇： 48.1m/s（4）大风影响码头作业天数的分析根据工程附近的宝安气象站实测风速资料, 统计1961年1970年共10年大风(8级), 结果如下:8级大风, 每年平均9.9天, 最多15天, 最少2天。6级大风, 每年平均为22天(1964年资料), 各月分布如下表: 6级大风日数统计表 (单位: 天) 月份风级123456789101112年6级大风4.02.21.822根据惠阳气象站19671970年的实测风速资料统计:8级大风, 年平均11天。6级大风, 年平均22天。2.2.2雨（1）降水大亚湾地区降水特点: 59月份集中全年约80%的降水量, 68月降雨最多。 站名 项目惠州稔山宝安港口惠阳平均年降水量(mm)1720.219021578.416731671.0历年最大降水量(mm)2347.23557.02208.82374.4历年最小降水量(mm)721.11434.61102.11165.824小时最大降水量(mm)405.3216224.71小时最大降水量(mm)69.0（2）暴雨天数分析根据宝安气象站19531970年共17年实测降水资料统计, 日降水量50毫米的日数, 平均每年有8.7天, 各月份分布如下表: 各月日降水量50毫米日数统计表 (单位:天)月份123456789101112年日雨数0根据惠阳气象站19611970年的资料统计，日降水量50毫米的日数, 平均每年有7.1天。2.2.3雾惠阳站测得多年平均雾日数为18.8天/年, 一般出现在每年的冬、春季。当年11月至次年3月间, 雾日占全年88%,雾一般持续46小时, 个别长达612小时。稔山站测得多年平均雾日数为1.3天/年, 最多出现5天。根据工程附近有较长资料的宝安气象实测雾资料, 统计了1961年1970年共10年雾日, 平均每年有5.1天, 各月分布如下: 各月雾日数统计表 (单位:天)月份123456789101112全年多年平均雾日02.2.4气温本地区位于北回归线稍南, 属亚热带海洋性气候, 夏长无酷暑, 冬暖偶有阵寒。 站 名 项 目惠 州稔 山惠阳多年平均气温222221.7历年极端最高气温历年极端最低气温0.4-1.97月平均气温28.31月平均气温13.1历年35平均21.7天/年平均21.7天/年2.2.5相对湿度本地区相对湿度比较大, 多年平均相对湿度为78%, 一般每年102月份, 相对湿度在6577%, 39月份相对湿度在8086%。2.2.6雷暴据惠阳19531966年的资料，惠阳平均每年出现雷暴86.4天，最早出现于1月31日，最晚出现与12月10日。 由于雷暴的统计口径为出现一次计为一天，同时其出现时间较短，故在作业天数统计中，对作业造成影响的雷暴天数折减为11天。2.3水文2.3.1潮汐（1）潮汐性质：不规则半日潮型（2）基面：如下图所示。珠江基面平均海平面黄海平均海水面 0.586m 1.20m 理论最低潮面0.82m1.10m 霞涌水尺零点 0.28m 基面关系图2.3.2水位xx洲无验潮实测资料, 但在大亚湾海区的港口, 核电站、霞涌、西涌、澳头、东联、川联和三门岛等站有历史验潮资料, 其资料序列长度: 港口为19年, 核电站为5年, 霞涌为1年, 西涌为3个月；最后三站为15天左右。基于这些资料的分析, 推算了xx洲的潮汐特征值。xx洲潮汐性质的比值为1.84, 属不规划半日潮, 平均潮差为0.96m, 最大潮差为2.59m, 平均海平面为1.20m(基面以当地理论最低潮面起算)。设计高水位: 2.21m设计低水位: 0.25m极端高水位: 3.92m极端低水位: -0.37m乘潮水位:如下表所示：高潮乘潮的不同历时各保证率水位(cm)保证率潮 %历时 位1020304050607080901213196186175165153140129116219718417316515314313112010831801681591511411301191109841651551481391291201109989台风增水值:xx洲水域考虑到从外海移来的台风暴因素, 经推算各重现期的增水值如下:重现期(年)台风增水值(cm)1010525202502292.3.3潮流根据xx所报告:（1） 大亚湾潮汐为不正规半日混合潮性质。潮汐从外海向湾内传播变形显著, 涨潮历时逐渐增水, 潮差逐渐增大, 湾内反射波形成一太阴日内常出现4个高潮和4个低潮。年平均差1.02m, 最大潮差2.71m(霞涌)。（2） 大亚湾的潮流以m2分潮流为主, 而在xx洲附近因地形影响, 潮流以o1、k1和m2分潮为主, 造成潮流性质为不规则全日潮。整个大亚湾潮流性质以不规则半日混合潮为主。（3） 大亚湾xx洲海域海流具有驻波性质, 流速的大小与潮汐的涨落对应较好, 最大流速出现在中潮位附近, 湾口流速较湾内为大, 流速过程线在一个全潮(一太阴日)有八个峰值, 最大流速为66cm/s。（4） 大亚湾xx洲海域海流流场主要为涨潮流场和落潮流场, 冬季涨潮流历时大于落潮流历时, 春、夏季则落潮流历时大于涨潮流历时。转流历时较短, 约1小时左右。由落流转涨流, 一般为顺时针旋转, 由涨流转落流一般为逆时旋转。（5） 大亚湾的余流冬季(偏北风作用下)呈现出顺时针环流分布, 夏季(偏南风作用下)为逆时针环流分布。xx洲附近余流为环绕xx洲的逆时针环流, 且余流量值较小。（6） 大亚湾xx洲海域春季观测期间底层水温17.618, 夏季底层水温为26.429.4。大亚湾海域冬季水温最低估计为10左右。大亚湾海域因受迳流影响小, 海域主要为外海水团控制, 全年水体含盐度为30左右。（7） 潮流计算表明，港区涨潮最大流速：58cm/s；落潮最大流速：35cm/s。涨潮平均流速：30cm/s；涨潮平均流向350度。落潮平均流速：18cm/s；落潮平均流向178度。余流流速2.7cm/s；流向315度。2.3.4波浪xx洲位于大亚湾中部, 除se和s方位之间约2个方位面向广阔的xx外, 其余方位都有陆岸和岛屿所阻挡, 从外海传来的波浪能量有较大的减弱。（1） xx洲东南近岸区波浪年频率表：xx洲东南近岸区波浪年频率表 波高次数h1/100.4m0.5 h1/101.4m1.5 h1/102.9m3.0 h1/104.9m合 计量值 频率方位次数频率(%)次数频率(%)次数频率(%)次数频率(%)次数频率(%)n1414.921033.5920.072468.58nne1515.27571.9902087.26ne672.4350.170722.51ene60.2170.2410.03140.49e180.63150.5210.0310.03351.22ese401.40220.7780.2810.03712.48se1515.271836.3960.2140.1434412.00sse37313.0253018.49100.3520.0791531.39s1786.211776.1840.1410.0336012.56ssw622.16150.52772.69sw471.6440.14511.78wsw481.670481.67w50.1720.0770.24wnw10.0320.0730.10nw40.14040.14nnw50.17120.42170.59*39413.7539413.75合计 169159.00113439.56321.1290.3288699.99 xx洲波玫瑰图（2） 设计波要素我院根据深水区台风后报的波浪要素，进行规则波浪折射、浅水变形等计算，得到码头前沿的设计波要素如下：xx洲拟建油码头的各种重现期波浪要素波要素重现期波向h1%(m)h4%(m)h5%(m)h13%(m)h(m)t(s)l(m)sse23.01.35.7485090大连理工大学2003年3月采用丹麦水力研究所的mike21软件，综合考虑不规则波的波浪折射、绕射、反射、底摩擦、浅水变形、波浪破碎及非线形等波浪变形因素，计算结果如下：xx洲拟建码头前50年一遇设计波浪要素(sse)方案水位h1%(m)h4%(m)h5%(m)h13%(m)t(s)l(m)工程前极端高水位6.755.815.644.811.3140设计高水位5.855.024.874.1411.3135设计低水位4.453.803.683.1211.3130方案一极端高水位6.695.755.584.7511.3140设计高水位5.044.314.183.5411.3135设计低水位4.023.433.322.8011.3130方案一远期极端高水位5.474.684.533.8411.3140设计高水位4.243.613.502.9511.3135设计低水位3.953.363.262.7511.3130方案二极端高水位6.595.675.504.6811.3140设计高水位6.245.375.214.4411.3135设计低水位4.013.423.322.8011.3130计算结果表明，大连理工大学2003年3月工程前的计算结果与我院原计算结果很接近。综合考虑以上情况，本设计采用设计波浪结果如下表：xx洲拟建码头前沿设计波浪要素重现期水位h1%(m)h4%(m)h13%(m)hm(m)t(s)l(m)50年极端高水位3.28.693.7设计高水位3.28.690设计低水位3.28.683.72年设计高水位3.05.748设计低水位1.35.7472.3.5海域水温大亚湾xx洲海域春季观测期间底层水温17.6度18.0度，夏季底层水温为26.4度29.4度。大亚湾水域冬季水温最低估计为10度左右。2.4地形、地貌及工程泥沙2.4.1地貌发育及底质分析（1） 地貌特征大亚湾为山地丘陵溺谷湾，湾宽水深，岸线曲折，岛屿星罗棋布。它是冰后期海面大幅度上升，海水浸没山丘谷地而形成的。因此，它受原始陆地地形和地质构造的控制。大亚湾地区有ne和nw向两组构造线，所以北部从范和港至哑铃湾海湾走向为nesw，排牙山背斜造成的半岛呈ene向延伸，而大亚湾从湾内至湾口，走向则为nwse方向。大亚湾周围常见陡坡直崖没入海中，这正是山地溺谷海岸的特征。区内最高山峰是大鹏半岛的七狼山，高867m，北部海岸山山脉主峰铁炉嶂，高为743m。东部最高峰是平海半岛的鹧鸪尖，高586m。在山地外缘,如分布在澳头及平海半岛一带有50-200 m的丘陵，顶部形状浑圆，直临海岸，它们由不同地质时代的岩石组成。（2） 地形特征大亚湾海域面积约450km2海岸线长度约150km。湾口宽度近15km，水深16-18米；湾宽度15-20km，水深5-10m，东北部有范和港深入陆地近10km。如以海湾中部的鹅州至中央列岛为南北线，将大亚湾分为东西两部分，东部海岸相对较平直，而西部岸线曲折汊湾深入陆地，如大鹏澳和哑铃湾等。又以虎头山、喜洲、云头角为东西线，将海湾分为南北两部分。南部水深较大，北部较浅。上述南北和东西两线将大亚湾划分为明显不同的四个部分：东北部为撰寮海区，东南部为尚洲海区，西北部为哑铃湾海区，西南部为大鹏沃海区。本港处于大亚湾顶东北部附近海区。该海区水深大部分在5-10m，岸线平直，岛屿少，范和港向东北深入内陆，水深2-6m。较大的河流有白云河，是大亚湾流域最长的河流，它与附近小河溪输出的泥沙形成白云河三角洲及沿岸海积平原。（3） 底质xx洲附近海域，底质为粉砂质粘土或粘土质粉沙砂，近年底质中值粒径值在6-7之间。分选性较差。2.4.2工程地貌与泥沙（1） 陆域来沙大亚湾东、北、西三面环山，北面为海岸山脉，主峰铁炉山，东边为平海半岛有鹧鸪尖大山，西边为大鹏半岛，其北有排牙山，其南有七狼山，山地逼临海边，地形起伏，无大河流入海湾；沿岸注入海湾的小河，流程甚短，较长的澳头河全长不过10km，流域的大部分地区均有植被覆盖，仅沿岸公路砌坡及沟涧堆积的洪积冲积物和部分露头的基岩残积物在暴雨下受侵蚀，流失的泥沙是注入大亚湾的陆域泥沙的主要来源。因为流入大亚湾的小河均无实测的水文泥沙资料，因而只能用间接的类比法作估算：据双下站实测悬移质输沙量统计类比，输入大亚湾的陆域泥沙约为7.6万m3/a。另据广东水文图集的年平均径流深度和区域平均含沙量估算,输入大亚湾的陆域泥沙约为6.5万m3/a。（2） 海域来沙大亚湾的海水含沙量是很小的，即使在夏季含沙量也只有0.1kg/ m3，含沙量在涨落潮流中的变化是不大的，据有关资料统计，涨潮平均含沙量为0.0235 kg/ m3，落潮流平均含沙量为0.0224 kg/ m3，表明海域来沙也是很小的，但由于常年累月潮流的进出，它仍然是造成湾内淤积的主要原因，这从湾内沉积物的的粒度分析，矿物组成等等可以得到证明。波浪对岸坡的侵蚀，当然也是湾内泥沙来源的一部分，但因湾内波浪小，能量弱，冲击作用有限，其冲击下来的物质也只限于水深不超过5米的沿岸部分，使该处的沉积物粒度略为变粗。由于大亚湾内动力弱，泥沙来源少，所以泥沙沉积也是非常缓慢的，210pb的分析表明，在哑铃湾海域，自然沉积速率约为6mm/a。（3） 海湾泥沙输移大亚湾岸线曲折水深较大，湾内又有岛屿可作屏障，因带入海湾的陆源物质不多，且多在沿岸淤积，虽然外海细颗粒物质可被海流带入湾内沉积，但由于大亚湾内水清流缓，故淤积速率甚低。从大亚湾的表层沉积物来说，湾内大面积的沉积物是粒径值为8-9的粉沙质淤泥，较粗的沙质沉积物仅限于岸边滩地，因风浪小流速弱，沿岸的泥沙流几乎不存在，湾内沙粒物质随季节风浪的变化在各个湾内往复移动，如湾顶霞涌沿岸有很好的沙滩，当西南向风浪时，沙体向东运移，东向和东南向风浪时，则向西运移，这可从滩地上修建的码头，突堤和抽水管道东、西两侧随季节发生冲淤变化可以表明，但由于东向的风浪在年内占有较大频率，所以其净输移方向是西向的，但数量有限，对沿岸建筑不致构成大的影响。2.4.3泥沙回淤计算（1） 海区年平均含沙量大亚湾没有大河注入，本海岸浅海在一般情况下波浪作用强度较小，因此海水中含沙量普遍很小。近岸带，当无浪或小浪情况下海水含沙量为0.0138-0.0460kg/m3，在0.4m波高情况下，浑水带宽度150m，在碎波带海水含沙量为0.4866kg/m3，悬沙中值粒径0.0074mm，粉砂占61%，