南通港如皋港区件杂货码头4号泊位工程

1、南通港如皋港区件杂货码头4号泊位工程设计任务书河海大学港航学院水港系二一二年三月1 设计资料1.1 设计需求南通港现有港区集中在长江沿岸，已开发如皋、天生、南通、任港、狼山、江海、富民、启海等八个港区。截至2008年底，南通港拥有千吨级以上生产泊位74座，年综合通过能力约7698万吨，其中通用件杂货泊位能力570万吨，多用途泊位能力360万吨。从近几年南通港吞吐量与能力比看，南通港吞吐量始终是其能力的1.5倍以上，并一直处于较高超负荷的状态下运行。1990年南通港全港吞吐量为1042.7万吨，到2008年底已发展到1.32亿吨，19902008年年均增长速度为15.1%。如皋港区是南通港最上游

2、的一个港区，也是南通港现有的八大港区之一，截至2008年底，如皋港区已建设生产性泊位12个，其中5万吨级泊位7个，3万吨级泊位2个，5千吨级泊位2个，3千吨级泊位1个。如皋港区自1997年开港以来，吞吐量呈快速上升趋势。据南通港务局统计，1997年完成9.41万吨，2000年完成72.07万吨，2003年完成136万吨，2005年完成157.3万吨，2008年完成287.4万吨。从19972008年，吞吐量年均增长速度为36%。2008年在如皋港区建成5万吨级通用泊位3个（其中下游1号、2号泊位水工结构均兼顾10万吨级）及相关配套设施，码头设计年通过能力560万吨。投入运行一年即达产，并超过设

3、计能力，公司尚有大量的承运订单及协议在手，码头能力已不能满足运量需求，时有压船现象发生。为此，江苏如皋港务集团有限公司拟在原13号泊位上游申报进行4号泊位码头工程（4万吨级件杂货）的建设，与下游已建13号泊位工程呈连片式布置。1.2 自然条件1.2.1 地理位置拟建码头工程位于长江澄通河段如皋中汊下段长青沙西南岸，距上游焦港约22km，距下游皋张汽渡约800m，与下游的如皋港区通用码头工程已建1号、2号、3号泊位构成连片式布置。工程点陆路距如皋市区约45km左右，距南通市区约35km，溯长江至南京约239km，顺长江而下距吴淞口约127km。地理概位坐标东经1203454，北纬320152。1

4、.2.2 气象根据南通气象站的气象观测资料统计结果，本地区气象特征值如下：(1) 气温累年极端最高气温38.5（1995年9月7日），累年极端最低气温-10.8（1997年1月31日），累年最高月平均气温28.2，累年最低月平均气温2.5，多年平均气温15.1。超过30高温天数年均58.0d，超过35高温天数年均3.2d。(2) 降水多年年平均降水量1083.7mm，多年年最大降水量1465.2mm，多年年最小降水量641.3mm。本地区降水多集中在59月，降水量占全年的64.6%，全年平均降水日数为121.7d。5.0mm降水天数51.4d，10.0mm降水天数31.9d，25.0mm降水天

5、数10.7d，50.0mm降水天数2.8d，100.0mm降水天数0.4d。(3) 风况本工程所在区域，夏季盛行东东南风，冬季以西北风和东南风为主。多年平均风速为3.1m/s，常风向为E向，其频率为9%，次常风向为NE、ENE及ESE、SE向，频率均为8%。历年最大风速为26.3m/s，对应风向为NE向（1960.07.07），测得瞬时最大风速为30.4m/s，风向SW（1975.07.14）。另外，根据实测风速资料统计结果，本地区大风日数如下：5级大风日数为55.6d，7级大风日数为12.8d。多年各向频率及特征风速详见表1-1：表1-1 各向最大风速及频率特征值表NNNENEENEEESE

6、SESSES最大风速(m/s)121214141416.715.012.210.5平均风速(m/s)3.03.83.4频率(%)778898866SSWSWWSWWWNWNWNNWC最大风速(m/s)10.5911.713131414平均风速(m/s)3.5频率(%)32343666南通气象站风玫瑰图（19521980年实测资料统计）见图1：图1 南通气象站风玫瑰图(4) 台风根据南通气象站台风资料统计，1949-1997年本地区共受台风影响110次，平均每年2.24次，多集中于每年7-9月份，台风风力-般6-8级，最大风

7、力12级，1987年7号台风路过南通市附近，实测瞬时最大风速为20.0m/s。(5) 雾况累年最多雾日数60d，累年最少雾日数5d，多年平均有雾日数30.9d。各月平均雾日数见表1-2。表1-2 南通各月平均雾天数月份123456789101112平均雾日（天）3.02.43.3(6) 雷暴累年最多雷暴日62d，累年最少雷暴日12d，多年平均雷暴日34d。(7) 降雪多年平均降雪日6.6d，累年最多降雪日34d。1.2.3 水文(1) 高程基准面本工程高程系统采用1985年国家高程基准面。当地各基面间的关系见下图：(2) 潮位特征值工程河段

8、位于长江口近口段，受长江口外海潮汐影响，本河段水流运动呈往复流特征，潮位每日两涨两落。长江口为中等强度的潮汐河口，潮汐为非正规半日潮，日潮不等现象明显。涨潮历时短，落潮历时长，工程区域落潮历时约是涨潮历时两倍。每年春分至秋分为夜大潮，秋分至次年春分为日大潮，每月出现两次大潮汛和两次小潮汛。潮位高低主要由天文大潮决定，特别是天文大潮与台风遭遇时会形成风暴潮，从而形成高潮位。历史最高潮位是1997年8月19日形成，当日11号强台风恰遇天文大潮，工程附近天生港潮位站最高潮位达5.14m。表1-3为工程河段江阴、天生港和徐六泾三个潮位站潮汐特征值表。表1-3 工程河段潮位站潮汐特征值表潮位站江阴天生港

9、徐六泾最高潮位（m）5.285.144.83最低潮位（m）-1.11-1.52-1.56平均潮位（m）1.250.950.77最大潮差（m）3.394.014.20最小潮差（m）0.00.00.02平均潮差（m）1.641.962.01平均涨潮历时(时:分)3:304:094:17平均落潮历时(时:分)8:558:168:08(3) 设计水位根据上游江阴肖山水文站，下游南通天生港水文站相应设计水位值按水面比降线性插值算出。经推算，拟建工程处的设计水位如下：设计高水位 2.92m（高潮位累计频率10%）设计低水位 -0.43m（低潮位累计频率90%）极端高水位 5.02m（重现期为50年的年极值

10、高水位）极端低水位 -1.34m（重现期为50年的年极值低水位）防洪水位根据“长江流域防洪规划”中确定，本地防洪设计水位：无台风4.80m，有台风时5.50m（工程地点临近天生港）。(4) 潮流长江澄通河段处于长江下游潮流界内。根据有关资料反映，长江潮流界随径流强弱和潮差大小等因素变化而动，一般洪季潮流界在江阴附近，枯季潮流界可上溯到镇江附近。工程点所在的河段以落潮流为主，落潮历时远大于涨潮流历时，涨落潮流路基本一致。长江委水文局长江口水文水资源勘测局于2005年8月24日8月25日在拟建工程点附近水域布设了2条ADCP走航断面和3条固定测验垂线，对流速、流向、流量等水文要素进行了观测。从实测

11、流速资料来看，测区主要以落潮流为主，落潮流速大于涨潮流速。参照邻近工程河段断面流速分布成果资料，综合考虑本工程设计流速取值如下：涨潮垂线平均最大流速1.3m/s，落潮垂线平均最大流速2.0m/s。(5) 风暴潮风暴潮是在天文大潮遭遇强热带气旋或台风影响时发生，台风浪是热带气旋或台风直接作用的结果，风暴潮和台风浪对长江堤防危害很大。1974年8月20日13号台风过境正值农历七月初三特大天文大潮，天生港最高潮位达4.46m，超过当时历史最高潮位。高潮位加风浪力作用，使南通市江堤普遍受损，决口33处，苏州市江堤也有多处决口。1997年8月19日，本地区同时遭遇11号强台风和天文大潮袭击，天生港高潮位

12、达5.16m，为历史最高潮位。本次风暴潮对南通市江堤造成了严重破坏，部分江堤处于决口的边缘。长江口是受强热气旋和台风影响频繁的区域，19492004年的56年间共受台风影响124次，平均每年2.21次，风力一般在68级之间，最大风力达12级。年最高潮位通常出现在台风、天文大潮和上游大洪水三者或二者遭遇之时，台风和天文大潮是本河段形成最高潮位的主要因素，径流作用相对较小。(6) 波浪拟建工程附近无测波资料，根据如皋中汉水道的水深条件分析，港址附近主要承受上、下游顺江而来的风成浪，河口外的涌浪不能到达港区。按照海港水文规范（JTJ213-98）规定，由设计风速间接计算拟建码头前沿设计波要素如表1-

13、4、表1-5。表1-4 码头前沿50年一遇设计波要素（极端高水位） 项目浪向H1%（m）H4%（m）H13%（m）Hm（m）T（s）L（m）SE2.281.931.550.983.923.5S1.561.311.050.663.216.0SSW1.261.060.850.533.014.0表1-5 码头前沿2年一遇设计波要素（设计高水位） 项目浪向H1%（m）H4%（m）H13%（m）Hm（m）T（s）L（m）SE0.820.690.550.342.610.5S0.780.650.520.322.49.0SSW0.580.490.31.2.4 河道概况澄通河段上起江阴黄山

14、鹅鼻咀（江阴长江大桥附近），下迄常熟徐六泾，河道全长约89km。河段上、下端均为节点控制，整个河段由福姜沙汊道、如皋沙群汊道和通州沙汊道等组成。福姜沙汊道位于本河段上段，分南、北两汊，其北汊顺直、宽浅，为主汊，南汊弯曲、窄深，为支汊，是典型的鹅头型汊道。在汊道进口段，主流由南岸逐渐向北岸过渡，北汊因下游双锏沙头部楔入，将河槽分为福北和福中两股水道。由于受上游稳定的江阴水道河势和鹅鼻咀节点控制，长江主流始终走福姜沙北汊，且分流比基本保持在80%左右。在护岸工程控制下，近40年来，福姜沙汊道河势保持了基本稳定。长江水流过福姜沙汊道后进入如皋沙群汊道，该汊道包括南岸浏海沙水道、北岸双锏沙北水道、如皋

15、中汊和天生港水道。沙体分布有双锏沙、民主沙、长青沙、横港沙等。福北水道水流沿北岸走双锏沙北水道进入如皋中汊，中汊分流比在30%左右，福中水道水流与福姜沙南汊水流汇合走南岸浏海沙水道形成主流。在南岸九龙港附近，中汊水流汇入南岸主流并贴岸下行，在十二圩附近主流开始向北岸过渡走下游通州沙东水道。天生港水道是沿北岸的一条潮汐水道，落潮分流比不足1%，其上口接如皋中汊，下口在通吕河口附近入长江主流。如皋沙群汊道下接通州沙汊道，通州沙汊道分东、西两股水道，东水道与上游主流衔接平顺，分泄长江流量达90%以上，而西水道由于进流不顺，分泄流量不足10%，是以涨潮流占优势的潮汐水道。东水道过龙爪岩节点后，深槽偏离

16、北岸，深槽与北岸之间沙体为新开沙，沿北岸的狭长水道是新开沙夹槽。与通州沙尾相连的沙体为狼山沙，它是从上游不断下移、西偏而至。在徐六泾节点附近，新开沙夹槽、狼山沙东水道、狼山沙西水道和福山水道等多股水流汇合进入徐六泾节点段。1.2.5 地形、地貌本工程位于南通如皋市长青沙岛南侧，临港工业区，东邻皋张汽渡，陆域为长江滩地地貌，水域为长江水道。水域最前沿泥面高程最低达-13.0m，陆域滩地泥面高程约为2.02.70m。1.2.6 河势如皋沙群汊道上接福姜沙汊道，下连通州沙汊道，长度达20余km，由于该河段河道宽阔，沙洲、汊道众多，历史演变较为激烈并对下游河势产生直接影响。随着海北港沙和又来沙两次较大

17、规模并岸及人为整治工程干预，如皋沙群汊道由多分汊河型演变为如今的双分汊河型。如皋中汊，是上世纪七十年代初期由又来沙滩面串沟演变而成。中汊形成初期，双锏沙北水道水流主要经双锏沙与又来沙之间的双锏沙水道汇入南汊浏海沙水道。中汊形成以后，中汊以北的沙体仍称又来沙，以南的沙体称民主沙等沙体，随着又来沙北汊的逐渐淤塞和双锏沙水道不断萎缩而中汊得到迅速发展。到了1989年，双锏沙水道基本淤塞，民主沙与双锏沙合并，如皋中汊与双锏沙北水道已平顺衔接，基本分泄了双锏沙北水道下泄的水流，分流比已达到了29%左右。以后，如皋中汊演变趋于顺直发展，但断面和分流比没有发生大的变化。从有关资料分析看，1970年到1989

18、年，中汊断面河宽、水深和断面面积均有较大幅度增大，表明这个时期中汊为发展阶段。1989年到2005年，除0m河宽略有增大外，断面水深和断面面积并没有明显增大，表明这个时期中汊处于相对稳定阶段。中汊在发展过程中，又来沙西南部不断受到水流冲刷而后退，1985年与1980年相比后退了160m，1995年较1985年又后退了670m。同时民主沙东北部也受到水流冲刷而后退。中汊发展一方面使其分流比不断增大，另一方面河势趋于更加顺直。为了防止又来沙西南部进一步后退，破坏已形成的中汊优良河势。1995年开始对中汊又来沙西南部进行了抛石护岸，控制了中汊进口段主流进一步向北偏移。从七十年代开始，中汊水流一直顶冲

19、长青沙头部，中汊水流在此形成了一个弯道，水流不断淘刷长青沙头部坡脚致使大堤发生溃决，为此，从1980年开始对长青沙头部进行抛石护岸，使其形成了一个人工节点，控制了中汊的发展方向。目前中汊优良河势的形成，长青沙头部和又来沙西南部的护岸工程发挥了重要作用。目前，福北水道、双锏沙北水道和如皋中汊已形成平顺微弯河势，双锏沙头部和滩面高程相对稳定，福姜沙汊道稳定的进口河势和相对稳定的汊道分流，决定了如皋中汊分流维持稳定且将继续保持在30%左右。中汊河势稳定主要决定上游焦港弯道河势及四号港至如皋港岸线和长青沙头部岸线稳定条件，近年来，焦港弯道北岸通过整治和开发利用，弯道河势得到了控制，中汊上段和长青沙西南

20、部护岸工程和港口工程建设对岸线稳定起到积极作用，未来中汊河势将会保持相对稳定。1.2.7 工程泥沙本河段的泥沙主要由上游径流挟带而来，含沙量在年内变化趋势与上游大通站径流量相似。含沙量和河床质的分布符合长江澄通河段一般规律：即上游来的悬移质含沙量不大，粒径较细；其中主槽部位含沙量稍大，粒径亦粗些，支汊含沙量更小，粒径也细。实测泥沙粒径资料表明：河床质粒径d50深槽部位为87148m，而悬移质粒径d50平均为37m，故中汊水道河床的变化是该段河床泥沙搬运所致。本工程通用泊位前沿天然水深-11.0-14.0m，码头前沿开挖量小，泥沙回淤很小，预计回淤强度约为20 cm/a。1.2.8 工程地质根据

21、本工程的勘察成果资料，勘区地基土为第四系全新统冲积、淤积而成，后伴有长江的变迁，形成了现有的工程地质条件及地形地貌状况。 根据场地地基土的土性特征、颗粒组成及物理力学性质等指标和工程特性可将场区勘探深度范围内地基土自上而下分为7个工程地质单元体，依次为层素填土、层淤泥质粉质粘土夹粉土、层粉砂夹粉土、层粉砂、层粉砂夹粉土、层粉质粘土夹粉土、层粉砂夹细砂。其中层为人工填土，其余各层均为第四系全新统河流相冲（淤）积型沉积物。各层地基土水平向分布均有一定起伏，部分水域范围层缺失。现将各土层土性分别描述如下：层：素填土（Q4ml），分布于陆域，层厚0.404.60m，层顶埋深0.00m，层底标高1.10

22、2.40m。灰色、灰黄色，以粉质粘土为主，混同色粉土，流塑软塑，密实度不均，湿饱和，干强度中等，中等韧性，摇振反应慢，稍有光泽。层：淤泥质粉质粘土夹粉土（Q4a1），层厚0.0013.30m，层顶埋深0.004.60m，层底标高-l 4.00-1.20m。灰褐色，夹层灰、青灰色，水平层理，淤泥质粉质粘土流塑，粉土稍密，很湿，干强度中等，高韧性，摇振反应无，切面光滑。层：粉砂夹粉土（Q4a1），层厚0.809.90m，层顶埋深0.0013.80m，层底标高-21.5 0-4.40m。灰、青灰色，夹细砂，无明显层理，粉砂松散，局部稍密，粉土稍密，饱和，干强度低，低韧性，摇振反应迅速，无光泽。层：粉

23、砂（Q4a1），层厚2.7017.80m，层顶埋深2.0019.10m，层底标高-27.1 0-12.80m。灰、青灰色，夹同色粉土及细砂，偶夹薄层粉质粘土，水平层理，稍密中密，饱和，干强度低，低韧性，摇振反应迅速，无光泽。层：粉砂夹粉土（Q4a1），层厚12.1026.80m，层顶埋深7.9027.80m，层底标高-48.90-31.90m。灰、青灰色，夹灰细砂，偶夹薄层灰褐色粉质粘土，粉砂中密，局部密实，饱和，粉土中密，湿，干强度低，低韧性，摇振反应中等，无光泽。层：粉质粘土夹粉土(Q4al)，层厚2.6517.50m，层顶埋深27.0043.50m，层底标高-5m。灰

24、褐色，夹层灰色，粉质粘土软塑，局部可塑，粉土稍密，很湿，干强度高，高韧性，摇振反应无，切面光滑。层：粉砂夹细砂(Q4al)，未钻穿，层顶埋深36.1049.00m。灰、灰黄色，局部含灰黄色砾砂，偶夹灰色粉质粘土，密实，饱和，干强度低，低韧性，摇振反应迅速，无光泽。各地基土层物理力学性质指标详见表1-6。勘察深度范围内各土层垂直变化明显，层分布不均匀，强度低，容许承载力水域为50kPa，欠固结，易滑动，具高压缩性极低强度的特点。勘区地基土砂性土主要层为层、层、层，其主要矿物成分为石英、云母、长石、角闪石等属正常或超固结土，强度较好，层为新近沉积，强度稍差。- 14 -表1-6 各单元土体的物理力

25、学性质指标统计表层序土层名称含水量W（%）重度（kN/m3）孔隙比e（%）塑限I（%）液限P（%）塑性指数IP液性指数IL快 剪固 快无侧限抗压强度qu(kPa)标准贯入击数粘聚力C(kPa)内摩擦角(度)粘聚力C(kPa)内摩擦角 (度)素填土39.817.81.13635.121.713.41.351淤泥质粉质粘土夹粉土37.918.01.08334.222.311.91.28615.011.816.612.829.03.0粉砂夹粉土4133.5036.020.38.6粉砂31.018.80.87931.9837.425.91

26、6.4粉砂夹粉土28.519.20.81030.8649.724.423.9粉质粘土夹粉土30.718.90.87734.422.012.50.71119.850.212.0粉砂夹细砂27.319.40.76638.2淤泥质粉质粘土主要层位为层，为欠固结土，强度稍差，其主要矿物成分以铝土矿物为主，层为粉质粘土夹粉土，其主要矿物成分为铝土矿物为主。层、层、层均可作为桩基持力层。各土层的桩基设计参数推荐值见表1-7。表1-7 桩基设计参数推荐值表 单位：kPa层序土层名称地基允许承载力混凝土预制桩钻孔灌注桩qsikqpkqsikqpk淤泥质粉质粘土夹粉土

27、50801222粉砂夹粉土1203834粉砂1606442粉砂夹粉土210904300491450粉质粘土夹粉土16060450042粉砂夹细砂30013068005326601.2.9 地震根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），本工程区域地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为6度。1.3 货运量及船型1.3.1 货运量按照江苏省环境保护厅“关于对如皋港务集团有限公司公用码头工程项目环境影响报告书的批复”（苏环管2006178号）要求，1号、2号泊位以装卸散货为主，3号、4号泊位以装卸钢铁等件杂货为主。根据已建工程设计规模及吞吐量预测，本工程建成后，本港预计可形成约310

28、万吨的钢材吞吐量，其中已建3号泊位的设计通过为160万吨。本工程4号泊位主要承担新增运量约180万吨。货种、流量及流向详见表1-8。表1-8 本工程货物流量流向表 （单位：万吨）货种进口流 向出口流 向钢 材120远洋、近海本码头60本码头 长江码头1.3.2 设计船型从本工程吞吐量分析及流量、流向分析看，主要货种为钢铁，进口以日本、欧美等近洋、远洋运输为主，出口以内贸为主，主要为沿江企业服务。因此本码头工程推荐以40000吨级杂货船作为设计代表船型，以500030000吨级杂货船、千吨级江驳作为兼顾船型。本工程设计船型主尺度见表1-9。表1-9 本工程设计船型主要尺度一览表 （单位：m）船型总长型宽型深满载吃水备注40000吨级杂货船20032.219.012.3设计代表船型30000吨级杂货船19227.615.511.0兼顾船型20000吨级杂货船166兼顾船型10000吨级杂货船14622.013.18.7兼顾船型5000吨级杂货船12418.410.37.4兼顾船型3000吨驳船90沿江船型，兼顾1000吨驳船67.5沿江船型，兼顾1.4 材料供应及施工条件本工程位长江澄通河段如皋中汉下段长青沙西南岸，与下游的如皋港区通用码头工程已建3个泊位工程成连片式布置。工程点陆路距如皋市区约45km左右，距南通市