华北水利水电大学本科生毕业设计

1、第1章 设计背景1.1 工程概况随着珠三角地区经济的快速发展，珠三角地区货物运输量急增。广东小虎岛位于珠三角地区的中心地带，在该地区进行货物中转、仓储有着比较好的区位优势，也是适应珠三角地区发展的大趋势。在该地区建设码头是适应当地集疏运，促进经济发展的需要。但该地还没有规模比较大的专业中转码头。在该地区的建设码头是广东小虎岛为实现自身发展的需要。为适应不断增加的吞吐量要求，拟建1000t专用泊位及港口配套的进港铁路、道路、库场、加油站等设施。本工程拟在小虎岛港区建设一个1000t级泊位的集装箱沉箱式码头。1.2 设计原则（一）总体设计符合国家、地方经济发展规划和总体部署，遵循国家和行业有关工程

2、建设法规、政策和规定。（二）结合国情，采用成熟的技术、设备和材料，使工程设计安全可靠、使用方便、工程量少、总造价低、施工进度快，获得较好的经济效益和社会效益。（三）注重工程区域生态环境保护，不占用土地，方便管理，节省投资。1.3 设计依据码头结构安全等级为级，结构重要性系数0=1.0。本工程位于广东小虎岛港区，拟建一个1000吨级泊位的集装箱沉箱式码头。设计船型总长65m，型宽11m，型深5.3m，满载吃水4.4m。本工程区基岩为上第三纪中新统含砾砂岩及燕山期花岗岩根据钻探所揭露的地层分析，探区未发现有活动性断层通过及断裂破碎带发育的地段，地层相对稳定。设计高水位：3.27m；设计低水位：0.

3、56m；极端高水位：4.35m；极端低水位：-0.15m。表1-1极端高水位下波浪要素方向重现期（年）H1%H4%H5%H13%HmTmLE502.321.961.891.581.003.2016.0252.021.701.641.370.863.0012.0101.581.331.291.070.672.8012.220.760.640.620.510.322.006.2NE501.661.391.351.120.702.7011.4251.460.602.6010.5101.100.920.890.740.462.308.320.600.500.480.400.25

4、1.805.1N501.691.421.371.140.722.9013.1251.501.261.221.010.632.8012.2101.221.020.990.820.512.6010.520.730.610.590.490.312.106.9SE501.581.331.291.070.672.8012.2251.460.602.6010.5101.221.020.990.820.512.509.720.760.640.620.510.322.006.2水流设计流速1.35m/s，流向与船舶纵轴接近平行。计算风速取26m/s。按照码头前船舶作业标准，根据当地实测

5、风、雨、雾、雷暴、波浪等影响因素的资料统计，并扣除各因素相互重叠的影响天数后，船舶作业天数为330天。根据中国地震动参数区划图（GB183062001），本区地震基本烈度为7度，地震动峰值加速度值为0.10g。码头及陆域建筑物设计时据此设防。依据规范：重力式码头设计与施工规范(JTS167-2009) 海港水文规范（JTJ 213-98） 海港总平面设计规范(JTJ211-99) 港口工程荷载规范(JTJ215-98) 港口工程地基规范(JTS147-2010)等等。第2章 资料分析2.1 地理位置拟建码头工程位于广州市南沙区，码头所在的板沙尾河段宽约800m，两岸筑有堤围。码头所在的番顺联围

6、堤防的防洪标准为50年一遇，堤顶高程4.24.5m。工程河段属感潮河段，同时受上游来水和下游出海口潮汐影响，水文情势复杂。地理坐标113°3343E，22°5024N。拟建工程地理位置见图2-1。图2-1 拟建工程地理位置示意图2.2 气象资料采用东莞气象台(东经113°45¢, 北纬23°02¢, 海拔高度19.3m) 1957年1997年的气象观测资料统计得：2.2.1 气温多年平均气温：22.0极端最高气温：38.21994年7月2日极端最低气温：-0.51957年2月11日历年平均³35的日数：4.9天2.2.2 降

7、水多年平均降水量：1774.1mm 历年最大降水量：2394.9mm历年最小降水量：972.2mm最长连续降水量：481.3mm日最大降水量：367.8mm多年日降水³10mm的天数：46.9天多年日降水³25mm的天数：21.0天多年日降水³50mm的天数：7.7天多年日降水³100mm的天数：1.4天雨季月份：49月降水日数占全年的百分比：40.8%2.2.3 雾多年平均雾日数(能见度<1000米)：5.7日最多年份日数：15日年分布情况：14月多, 68月少日分布情况：早晨多, 午间少雾日占全年的百分比：1.56%2.2.4 湿度多年平均相对

8、湿度： 79%最高相对湿度： 100%湿度年内分布情况： 39月大, 其余各月少2.2.5 日照历年平均日照时间1932.1h。2.2.6 风况风向的变化主要受季风环流的影响。由表2-1和图2-2可知，全年以北风为主导风向，南风次之，出现频率分别为13.2和12.7，西北偏北风（主要出现在秋冬季节）的出现频率也较高，为11.3，全年静风频率为8.0，偏西风出现机率最少，频率在2以下。表2-1 风向风速特征值 风向项目NNNENEENEEESESESSE平均风速（m/s）2.02.0平均风向频率（%）6.45.2 风向项目

9、SSSWSWWSWWWNWNWNNW平均风速（m/s）2.13.1平均风向频率（%）3.611.3图2-2 风玫瑰图多年年平均风速为2.6m/s，偏北风（NNW-N-NNE）的风速较大，为3.1-3.3m/s，其次为偏南风（SSE-S-SSW），平均风速在2.1-2.5m/s之间。2.2.7 台风 台风影响期：4月至次年1月台风盛行期：79月平均每年次数：2.6次台风过境情况最大风速：26m/s, 东南东风瞬时风速：35m/s, 东南东风2.3 水文资料2.3.1潮汐（1）潮汐性质港址所在水域具有河口的潮汐性质，据附近的

10、泗盛围站，（Hk1+Ho1）/Hm2=0.98，属不规则半日混合潮型。在一个太阴日内有两次高潮和两次低潮，但相邻的高潮（低潮）的潮位和潮时不相等，出现潮汐周日不等现象。在一个太阴月中，随着溯望月周期变化,本海区也有一个由大潮到小潮、再由小潮到大潮的月变化规律。海域属弱潮区，潮差相对较小，一般是春、秋分潮差最大，夏、冬至潮差最小，汛期又普遍小于枯水期。（2）潮位特征值水位特征值采用泗盛围站的19641978年的数值，泗盛站位于东莞河上，其位置东经113°36，北纬22°55，距河口2km。以下所有水位值均换算到当地理论最低潮面起算。历年最高潮位： 2.26m（1989年）历年

11、最低潮位： -0.09m（1968年）平均海平面： 1.88m平均高潮位： 2.68m平均低潮位： 1.07m涨潮最大潮差： 3.02m落潮最大潮差： 3.35m平均潮差： 1.64m平均涨潮历时： 5时45分平均落潮历时： 6时45分（3）设计水位设计水位采用泗盛围站1974完整一年潮位推算。设计高水位（高潮10%）： 3.27m设计低水位（低潮90%）： 0.56m（4）极端水位极端水位用泗盛围站19641992年年极值水位求得。极端高水位（50年一遇）： 4.35m极端低水位（50年一遇）： -0.15m（5）乘潮水位表2-2 高潮乘潮水位（单位：m）累积频率（%）10203040506

12、0708090高潮1小时3.283.072.922.802.702.592.462.322.17高潮2小时3.092.922.792.682.582.492.3.2 潮流（1）流入拟建工程水域的落潮流，主要有珠江干流和东江四口门（东江干流、麻涌、淡水和东莞水道）及沙湾水道，就落潮量来讲，珠江干流远比东江四口门及沙湾水道大。因此，珠江干流落潮水流仍是该水域落潮流的主要动力因素。（2）本水域处于珠江干流和东江四口门（潮汐水道）的交汇处，水深流急。流速：本河道水流较急，实测流速，A站涨潮最大流速0.60m/s，落潮最大流速为1.15m/s。B站涨潮最大流速0.75m/s，落潮

13、最大流速为1.00m/s。C站涨潮最大流速1.35m/s，落潮最大流速为0.85m/s。A、B两站落潮流速均大于涨潮流速，而C站却相反，涨潮最大流速大于落潮最大流速，这主要是由于C站所处的地理位置，潮流受小虎山角及小虎礁影响的结果。图2-3 小虎岛码头测流点位置示意图（3）三站涨落潮流向因所处位置不同，受岸线及地形影响，涨落潮流向各有不同。但仍可以看出拟建工程水域的水流基本上是顺水道方向的往复流。A站：涨潮流向295度，WNW向；落潮流向115度，ESE向。B站：涨潮流向300315度，NW向；落潮流向155度，SE向。C站：涨潮表层流向330度，NNW向，中底层30度，NNE向；落潮流向21

14、0250度，SW向。（4）拟建工程水域的外海潮波，从伶仃洋传入，通过虎门水道进入狮子洋向向黄埔方向逐渐消弱。涨潮时受径流的顶托；落潮时径流和潮流一起下泻。因此，落潮平均流速大于涨潮平均流速；落潮历时相对的大于涨潮历时。2.3.3 波浪港区位于珠江口喇叭顶以内，外海传进来的波浪受沿程众多岛屿（特别是上、下横挡岛，大虎岛）、河床地形及水深等因素影响，传到港区逐渐消能，波浪不大，因而只需考虑小风区的风生波。表2-3 极端高水位下波浪要素方向重现期（年）H1%H4%H5%H13%HmTmLE502.321.961.891.581.003.2016.0252.021.701.641.37.863.001

15、2.0101.581.331.291.07.672.8022.006.2NE501.661.391.351.12.702.7011.4251.46.602.6010.59.74.462.3051.805.1N501.691.421.371.14.722.9013.1251.501.261.221.01.632.8012.2101.221.012.6012.106.9SE501.581.331.291.07.672.8012

16、.2251.46.602.6010.5101.221.012.5022.006.22.4泥沙运动2.4.1 泥沙来源本工程位于珠江干流与小虎沥出口相汇处，处于珠江狮子洋河段。其泥沙主要来源于上游下泻的泥沙（珠江干流与沙仔沥）和随潮流挟带的上溯泥沙，还包括少量河道内的局部搬运泥沙。以珠江干流下泄的泥沙及潮流挟带的泥沙为主。主要为悬移质输沙，影响泥沙运动的主要因素为潮流，风浪、船行波及径流的影响相对较小。2.4.2 含沙量变化据冬、夏两季实测水文资料分析，虎门以上河道水体含沙量的大小与季节性有关。一般认为洪季含沙量大，枯季

17、含沙量小，但新沙港区以下河段则相反，洪季含沙量较低，全河段平均值为0.055kg/m3，枯季较高，全河段平均值为0.14kg/m3，见表2-12。这种变化现象表明，虎门至新沙港区河段的泥沙受潮流输入的影响较明显。而潮流带来的悬移质泥沙主要来源于三个方面：一是来自虎门口外的伶仃浅滩，随涨潮流带入河道；二是从本河道内冲刷起来的泥沙：三是凫州水道下泄的高浓度含沙水体随涨潮流的直接输入。 表2-4 虎门以上河段实测平均含沙量结果 单位：kg/m3站名1991年12月1992年7月1999年9月总平均涨潮落潮平均涨潮落潮平均涨潮落潮平均墩头基1站70.070.080.080.12新

18、沙码头1站60.050.070.060.11海心沙1站0.140.060.100.050.060.060.080.090.090.08坭洲1站0.140.080.110.030.040.040.08东莞河口0.260.280.270.27虎门上游70.050.050.050.060.060.060.09全河段平均0.1390.0552.4.3 垂线分布虎门以上河段含沙量垂线分布，无论洪季还是枯季，均呈上层小下层大规律。其中：在洪季，整个水域含沙量都很小，因此各垂线上层和下层含沙量变化也小，表层平均含沙量均介于0.030.05k

19、g/m3，底层均介于0.050.12kg/ m3；该结果表明，在洪季，本河段水体中的泥沙主要以径流挟带的悬沙影响为主。在枯季，整个水域含沙量远大于洪季，而且各垂线上层和下层含沙量变化也明显增大，表层均介于0.050.06kg/ m3，底层均介于0.120.25kg/ m3，底层约为表层的4倍，枯季比洪季高出2倍以上；可见，枯季在潮流控制下，除进入本河段的水体含沙量大于洪季外，底部流速还将掀起河床表面的部分泥沙悬浮而随流运动，这种泥沙的影响也是虎门以上河段含沙量增大的重要原因之一。2.4.4 含沙量沿程分布及变化趋势在近岸河口的含沙量变化，由于受多种动力因素的影响（如潮汐、潮流、径流、波浪及盐水

20、楔等），其运动特征及变化规律十分复杂。但对虎门以上河段而言，风浪对含沙量增减的影响有限，同时河道内水体含盐量也不大，特别是洪季咸淡水已基本混合，因此盐度对含沙量的影响可以不考虑。而本河道含沙量的变化主要与季节和水流的影响密切相关。根据1991年12月、1992年7月及1999年9月三次全潮测验的平均值看，虎门以上河道沿程含沙量的分布基本呈两头大，中间小趋势，而量值变化除东莞河口附近人为采沙造成局部水域含沙量较高外，自上而下的含沙量均介于0.080.12kg/ m3之间，这一结果与以往的研究结果基本一致。据1992年以前的资料统计，经虎门入海的径流量及输沙量，分别占流域总量的18.5%和9.3%

21、，而近年来按最新实测资料的对比结果分析，两者分别占流域总量的16%和5.6%，尤其是输沙量呈减小趋势较为明显。因此，利用珠江干流水多、沙少的优势，在河道内建设大型港口或开挖深水航道其前景是乐观的。2.4.5 泥沙淤积（1） 悬移质淤积量初步估算开挖后的水域淤强从内向外呈递减趋势：泊地最大(1.00m/a)，其次是调头地水域(0.80m/a)，连接水域最小(0.50m/a)。全港年淤积总量约1030万m3，通过定期的清淤，可以确保码头的正常营运。（2） 推移质淤积量河道推移质计算是一个十分复杂的问题。如果说航道开挖后的悬沙淤积量计算尽管亦不尽成熟，但借助于实践经验和有关计算式尚可取得与实际淤强在

22、量级上相近的结果，那么推移质计算迄今尚远达不到这种水平。采用不同的计算式，其结果差距甚远，很难满足工程的要求。所以，在这里只能就推移质对港区淤积的影响进行一些定性判断。根据珠江水利委员会、中山大学以及交通部天津水运工程科学研究所等单位的勘测及研究结果表明，珠江河道推移质输沙量占悬移质输沙量的2%左右。依此计算，珠江干流每年推移质总量仅在10万m3左右。如果按珠江流域上游的马口、山水、博罗及流溪河四个水文站1991年、1992年两年及1999年9月1822日平均流量统计，并假定推移质输沙量与流量成正相关，则流溪河站、博罗站及山水站和马口站下泄而流经本港河段的流量仅占四个水文站总流量的12%20%

23、之间。也就是说，每年流经本港河段的推移质沙量应在2万m3以内。而且这部分推移质主要循深槽区及近侧高流速区的床面运移，近岸带的运移数量十分有限。即使考虑近岸带，每年流经港区的推移质输沙量也仅在0.1万m3以内，因此推移质输沙对本港淤积的影响甚微。这一分析，与粤海石化油码头、建滔码头和珠江电厂煤码头迄今未出现粒径较粗的推移质在港池上沿集中淤积的实际状况相一致。所以，浅滩推移质输沙，无论从宏观还是局部看都不会对港口水深的维护带来困难。（3） 骤淤骤淤是特殊天气（如台风过境）或河流强输沙条件下，短期（如12天）内在人工开挖港池或航道所发生的泥沙强淤积现象。这种短期内的强淤，通常仅是一个相对概念，即与正

24、常相比淤积较重。显然上述对骤淤的阐述缺少工程概念。近年来随着生产实践和认识的深化，一些科研、设计、疏浚及港口的工程技术人员，对骤淤一词开始赋予新的内涵，并趋于认识上的一致性。一般认为，骤淤是指短期内港口淤积严重，影响船舶正常停靠或航行或者使突击清淤困难的泥沙淤积现象。下面，从这一概念出发来衡量一下本港的“骤淤”。任何一个港口，其淤积的发生必须具备两个条件，即沙源和沉积环境。骤淤的出现也不例外。对本港区而言，由于某些泊地及调头地水域建在自然水深较小的边滩地带，各区平均相对开挖深度一般在2.8m7.0m之间，港口建成后流速降低是必然的。也就是说，随着码头的兴建必将为泥沙落淤提供相应的沉降环境。在这

25、样的条件下，港口骤淤的有无及其大小则取决于来沙条件。从泥沙运移途径看，本区悬移质含沙量的大小取决于径流输沙和潮流输沙两种状况。先看径流输沙及水体含沙量：珠江水系主要由西江、北江、东江和流溪河组成。多年平均径流量3020亿m3，平均含沙量0.284kg/m3。据1999年前的资料统计，经虎门入海的径流量及输沙量分别占流域总量的18.5%和9.3%；近几年的资料对比分析，二者分别占16%和5.6%。低沙丰水的特征明显。从1992年7月及1999年9月两次汛期的实测含沙量来看，虎门2站的落潮平均含沙量分别为0.14kg/m3和0.06kg/m3。在骤淤计算时，即使采用其中的大值（0.14kg/m3）

26、，其量亦甚微。再看涨潮潮段最大含沙量：1986年3月11日13时至3月12日16时，虎门河段涨、落潮实测瞬时最大垂线平均含沙量分别为0.48kg/m3和0.39kg/m3。1991年12月1992年1月及1992年46月，伶仃水道实测瞬时最大平均含沙量也仅在0.5kg/m3以内，当大风天气出现时，其含沙量的增加值也很有限。另据“八五”攻关期间在伶仃洋的波浪观测，极值最大波高(H1%)仅为2m；即使台风过境风速达10级以上，但由于风向具有较强的旋转性，加之伶仃洋掩蔽条件良好，所以亦难于形成波高较大、历时较长的稳定波，从而大大削弱了波浪的掀沙能力。据有记载的伶仃水道风季含沙量看，其最大值亦仅为0.

27、75kg/m3，此值虽远高于本区的正常含沙量，但就其绝对量值与我国同类港口相比仍属较低范畴。出于本港建设泥沙淤积的安全考虑，假设伶仃洋水域（含浅滩）台风期的含沙量为2kg/m3（为最大观测值的2.7倍），并随涨潮流上溯至本港区；按照虎门以上潮量占79%，径流占21%的比例关系计算，在上述含沙量的条件下，本港区涨、落潮平均含沙量约为1.6kg/m3。相应日最大淤积厚度亦在5cm以内，不会影响船舶的正常停靠及航行，即无骤淤之虑。所以，本港泊地及调头地水域设计水深的确定，可以不考虑特殊天气条件下泥沙淤积的影响。2.5. 地质条件2.5.1地质构造珠江三角洲在大地构造单位上属于华南准地台之桂湘赣粤褶皱

28、带与东南沿海断褶带之交接带上，即粤中拗褶断束的南部，根据沉积建造、构造运动、岩浆活动和变质作用等综合特征，可划分为四个构造阶段：² 加里东构造阶段：形成了北东及东西方向不甚标准的全形褶皱，同时有广泛的岩浆侵入活动，区域变质和混合岩化作用；² 华力西印支构造阶段：形成比较紧密的北北东方向褶皱，并伴随有花岗岩侵入活动；² 燕山构造阶段：在三迭纪末、早侏罗纪末及侏罗纪以后有三次以上构造运动发生，形成北东向、局部为北西向的宽展型褶皱，燕山阶段有广泛的侵入活动，有大规模的断裂活动，从方向上看，主要有北东向和北西向两组断层，北东向断层占绝对优势，北西向断层形成较晚；²

29、; 喜马拉雅构造阶段：岩层轻微褶皱，并形成上、下第三系之间的微不整合面，晚期有玄武岩喷发和断裂复活。第四纪期间由于经过一段较长时间的剥蚀作用，本区西、中、南部准平原化，中晚期后，由于地壳下降区内很大面积遭到海水侵入，造成广阔的三角湾，由于地壳间歇性的上升和稳定交替，形成四级阶地沉积，同时三角湾也不断被充填，使三角洲不断增大，三角湾相应缩小。本工程区基岩为上第三纪中新统含砾砂岩及燕山期花岗岩。根据钻探所揭露的地层分析，探区未发现有活动性断层通过及断裂破碎带发育的地段，地层相对稳定。2.5.2岩、土层分布特征根据钻探揭露的地层及区域地质资料，按从上到下予以描述如下：1 人工填土：紫红色为主，松散，

30、稍湿，主要由黏性土及岩石碎块组成。平均层顶标高为3.2m，平均厚度约2m。2 淤泥：灰黑色，饱和，流塑，局部含生物贝壳，具有腐臭味，局部夹薄层淤泥质粉质粘土。平均厚度为12m左右。3 风化含砾砂岩：紫红色，岩心呈半土状。岩面顶高程在-2.5-15m。2.5.3不良地质现象探区地形地貌及岩土层相对稳定，地质构造相对简单，从现场的地形地貌及钻探所揭露的地层情况看，未发现有层位错乱、断层角砾岩、断层泥等代表断层特征的迹象，也未发现有采空、滑坡、空洞、冲刷、崩塌等不良地质现象，场地稳定。2.6 地震根据中国地震动参数区划图（GB183062001），本区地震基本烈度为7度，地震动峰值加速度值为0.10

31、g。码头及陆域建筑物设计时据此设防。第3章 设计成果3.1 总平面布置原则 港口总平面布置应该遵循以下原则：(1)港口应按货种、装卸、吞吐量特点，泊位分工及货运量等因素因地制宜地合理划分作业区。对于危险品和污染性较大的货物，适宜单独分区。(2)作业区布置时，应考虑风向及水流流向的影响。(3)作业区岸线利用水、陆域布置力求合理。(4)遵循一次规划，分期建设的原则及根据水、陆域地形及风向等自然条件，合理进行水陆域设计。(5)考虑作业区地形地质条件特点，在满足使用要求的前提下，尽量兼顾土石方平衡，合理确定陆域平面高程，使其符合城市规划要求。(6)作业区内部，根据装卸工艺流程和所需码头、库场、铁路、道

32、路及其他建筑物的数量与布置上的要求，按照以近期为主，并考虑到发展的可能性合理布置。(7)港区建设与城市规划相协调，充分注意港区的环境保护，建设环保型港区。3.2 集装箱码头泊位数的确定 初步拟定通过能力可达320万吨的1000吨级的集装箱泊位一个。 集装箱码头的泊位年通过能力根据海港工程设计手册(上)第三篇第二章可知，泊位年通过能力可按以下公式计算: （4-2-2）式中： 集装箱码头泊位年通过能力(TEU)； 泊位年营运天数(d)，取330天； A 泊位有效率，一般取50%-70%，本设计取为70%； P 设计船时效率（TEU/h）； tg 昼夜装卸作业时间(d)，取22h-24h,本设计取为

33、24h； td 昼夜小时数（24h）； Q 集装箱船单船装箱量（TEU）,取为100 TEU； 船舶装卸辅助作业及船舶离、靠泊时间之和(h)，一般3-5h,本设计取3h； n 工艺设计采用的岸边集装箱起重机台数，取为1； P1 岸边集装箱起重机台时效率（自然箱/h），一般取为20-25，本设计取为25； K1 集装箱标准箱折算系数，一般取1.2-1.6，本设计取为1.6； K2 岸边集装箱起重机同时作业率（%），一般取为85-95，本设计取为95； K3 装卸船作业倒箱率（%），一般取为0-3，本设计取为1。由以上数据计算可得： = 37.62 TEU/hPt = S =即1000吨级的集装箱

34、码头设置4个泊位即可。4.3 码头平面布置4.3.1 水域布置 港口前沿设计水深码头前沿水深，即泊位水深，通常是指在设计低水位以下的深度。由停靠本泊位的设计船型满载吃水和必要的富裕水深构成，船舶在码头前航速很小，一般不超过0.2m/s，几乎不存在因船舶航行增加船舶吃水的现象。因此，富裕水深主要考虑水深误差、波浪引起的船舶垂直升降、配载增加的吃水等因素。码头前沿水深可用下式计算： D=T+Z1+Z2+Z3+Z4 （4-3-1） Z2 = K(H4%)Z1 （4-3-2）式中 ：D 码头前沿设计水深（m）； T 设计船型满载吃水（m），取为4.4； 龙骨下最小富裕深度（m），取为，取

35、为0.3； K 系数，顺浪取0.3，横浪取0.5； H4% 码头前允许停泊的波高（m）； Z2 波浪富裕深度（m），在有掩护水域通常小于1.0m，故式（4-3-2）为负值， 出现这种情况时，取Z2=0。 Z3 船舶因配载不均匀而增加的尾吃水（m），取为0； Z4 备淤深度（m），一般不小于0.4，本设计取为0.5。由以上数据计算可得：Z2=0.3×1.70-0.3=0.21m D =4.4+0.3+0.21+0+0.5 m =5.41 m，取5.5m。 航道宽度航道宽度（W）是指航槽断面设计水深处两底边线之间的宽度。航道宽度一般由三个部分组成，即航迹带宽度A、船舶间错船

36、富裕间距b和克服岸吸作用的船舶与航道侧壁间富裕间距C。本次设计为双向航道，典型的双向航道宽度为8B，B为设计船型的船宽。W =，即航道宽度为88m。航道水深与 确定码头水深相比，航道水深需要考虑到船舶航行时船体下沉增加富余水深，即： D=T+Z0+Z1+Z2+Z3+Z4式中：D-航道设计水深（m）Z0-船舶航行时船体下沉增加的富余水深（m）Z1-龙骨下最小富余深度（m）Z2-波浪富余深度（m）其余符号意义同前。则D=0.2+ 码头岸线设计（1）泊位布置按照此前计算，本码头需要布置四个泊位图4-1 码头岸线布置图 （2）码头岸线长度 当同一码头线上连续布置泊位时，其码头总长度宜根

37、据到港船型尺度的概率分布模型确定，也可按下式确定：端部泊位：Lb = Lc + 1.5d （4-3-3）中间泊位：Lb = Lc + d （4-3-4）d 富裕宽度（m），两相邻泊位船型不同，d值取10。码头岸线总长度：L =，取310m。 港内水域布置港内水域包括船舶制动水域、回旋水域、码头前沿停泊水域、港池、连接水域以及航道、锚地等。 （1）船舶制动水域船舶制动水域宜设在进港方向的直线上，当布置有困难时，可设在半径不小于3-4倍设计船长的曲线上。船舶制动距离可取3-4倍设计船长，即260m。（2） 船舶回旋水域船舶回旋水域应设置在进出港口或方便船舶靠离码头的地点。回旋水域的设

38、计水深可取航道设计水深。有掩护的水域，港作拖船条件较好，回旋圆直径为二倍设计船长，即130m。 （3）码头前沿水域宽度顺岸码头前沿供船舶停靠和装卸所需的水域，不应占用主航道，其宽度一般为34倍设计船型的宽度。本设计选用的码头前水域宽度为40m。为便利船舶靠离码头，顺岸码头前沿水域边缘，一般自船位端部与码头前沿线成3045度交角向外扩展，扩展部分应达到设计水深。这里取=30°。（4） 连接水域 港池和航道间的连接水域，应满足船舶进出港池的操作要求。船舶转弯半径，自航为3倍设计船长，拖船协助作业为2倍设计船长。本设计取为2倍设计船长，即130m。（5）锚地锚地的边缘距离航道边线的安全距离

39、：港外锚地不小于2-3倍设计船长，本设计取为150m；港内锚地采用单锚或单浮筒系泊时不小于1倍设计船长，采用双浮筒系泊时不小于2倍设计船长，本设计取为100m。根据锚地宜靠近港区，不应占用主航道或影响码头的装卸作业及船舶调度将锚地选择在下游水深满足、流速较小的区域。锚地采用抛锚停泊方式，其面积可按下式计算： Am=Lm×B m （4-3-5） 式中：Am 锚地面积； Lm 锚位沿水流长度，参照海港规范：Lm取1.62.0； 锚位宽度，参照海港规范：取4.04.5。 Lm = 2×65 = 130 m B m = 4.0×11= 44 m，取45m。代入数据得： A

40、m= 130×45 m2 = 5850 m2 （6）船舶掉头水域（回旋水域） 按港口工程技术规范5，回旋水域直径一般为1.53倍船长。回旋水域直径取140m。4.3.2 码头尺寸及高程设计 码头前沿设计高程 由资料，广东小虎岛码头设计高水位为3.27m。根据海港总平面设计规范2、港口规划与布置3规定，码头前沿设计高程为：设计高水位+超高（超高值一般取1.01.5m），取超高值为1.33m。 码头前沿设计高程 = 3.27 + 1.33= 4.6 m。 码头前沿设计底高程码头前沿设计底高程 = 设计低水位码头前沿设计水深。查资料得，设计低水位为0.56 m

41、。对于集装箱码头，其码头前沿设计底高程 = 0.565.5m = -4.94m；取为-5.0m。 港池的设计水深及底高程与码头前沿设计水深及底高程相同。本设计选取的港池设计水深为5.5m，底高程为-5.0m。4.3.3 陆域布置 陆域布置原则港区陆域应按生产辅助区、生活区等使用功能分区布置。生产建、构筑物及主要辅助生产的建筑物宜布置在陆域前方的生产区，其他辅助生产建筑物及港区内的生活福利设施宜布置在陆域后方的辅助区，使用功能相近的辅助建筑、生活福利设施集中组合布置，生活区靠近港区布置并与城市规划相协调。 码头前沿作业地带 前方作业地带根据码头形式、装卸

42、工艺流程、道路宽度以及有无临时堆放货物的要求等因素确定，并注意与今后装卸机械的发展相适应。 考虑装卸桥轨距24.4m，前轨距码头前沿3m，后轨外吊臂外伸距离9m，再考虑行车道宽度，码头前沿作业地带宽度取50m。 陆域高程 港口陆域高程与码头前沿设计高程相同，为4.6m。堆（库）场布置（2）集装箱码头堆（库）场 集装箱码头堆场所需容量及地面箱位数可按下列公式计算： Ey = （4-3-3） Ns = （4-3-4）式中: Ey 集装箱堆场容量（TEU）； Qh 集装箱码头年运量(TEU) ； 到港集装箱平均堆存期（d），按海港总平面设计规范中表5-8-9-1选取， 进

43、口时取7天，出口时取5天； Kbk 堆场集装箱不平衡系数，若没有资料，则取1.1-1.3，本设计取为1.1； Tyk 集装箱堆场年工作天数（d），取350-365d，本设计取为365d； Ns 集装箱码头堆场所需地面箱位数 （TEU）； N1 堆场设备堆箱层数，采用轨道式龙门吊，取5层 As 堆场容量利用率（%），一般为60-70，本设计取为70。带入数据得：堆场容量：出口：Ey = 进口：Ey =地面箱位数：出口：Ns = ，故取为862TEU。 进口：Ns = ，故取为724 TEU。 根据海港工程设计手册(上)第三篇第二章可知，拆装箱库所需容量可按下式计算： Ew= （4-3-5）式中：

44、Ew 拆装箱库所需容量（TEU）； Qh 集装箱码头年运量(TEU) ； 货物在库平均堆存期（d），一般取3-5d，本设计取为5d； Kbw 拆装箱库不平衡系数，若没有资料，则取1.1-1.3，本设计取为1.2； Tyk 拆装箱库年工作天数（d），取350-365d，本设计取为365d； Kc 拆装箱比例（%），一般不宜大于15，本设计取为14； qt 标准箱平均货物重量（T/TEU），缺乏资料时可取5-10T/TEU，本设计取为 10T/TEU；带入数据得： Ew = 集装箱堆场面积以及拆装箱库面积 一个标准箱为20ft长，8ft宽，则面积为S=6.058×2.438m2=14.8

45、m2，则一个标准箱的占地面积取为15m2，考虑到龙门吊及集装箱牵引车的车道，将集装箱堆场按6×10进行分块，则出口集装箱堆场面积可分为15块，进口集装箱堆场面积分为13块，集装箱堆场面积： 出口：24×61×15+17.5×3×61+5×（5×24+17.5）= 25850m2 进口：25850-24×61×2-7×61-5×27.5=22358 m2拆装箱库面积：由于是拆装箱，所以其所需的单个拆装箱面积会比一个标准箱的大，故取为25m2。S = 25Ew = 25×736.

46、5 m2 = 18412.5m2 集装箱码头大门所需车道数可按下式计算： N=（4-3-6）式中： N 集装箱码头大门所需车道数； Qh 集装箱码头年运量(TEU)； Kb 水运、铁路中转及港内拆装箱的集装箱之和占码头年运量的百分比（%）； Kbv 集装箱车辆到港不平衡系数，取1.5-3，本设计取为1.5； Tyk 堆场年工作天数（d），取350-365，本设计取为360； Td 大门日工作时间，取12-24h，本设计取为20h； Pd 单车道小时通过车辆数（辆/h），取20-40，本设计取为40； qc 车辆平均载箱量（TEU/辆），取1.2-1.6，本设计取为1.5；带入数据得：N = =

47、 0.96所以，大门处设置一个车道。 铁路与道路布置港内铁路布置应符合下列要求:港内铁路布置应符合装卸工艺及港口总体布置的要求，并应与港口发展相适应；水铁联运作业区宜设置港区分区调车场。在接轨站距港区较近且能担负发往港区的车辆分类作业及由港区发往路网铁路的车辆编组作业时，可不设分区调车场；装卸线应按码头、库场的布置并根据装卸工艺对铁路装卸能力的要求进行布置，并与排水系统相协调。布置装卸线时，应考虑相应的调车线及渡线；港内道路设计应符合下列要求:应有稳定的路基、平整坚实的路面,并做到排水通畅,以利车辆及流动机械运行；应尽量布置成环形系统，以减少行车干扰并利于消防；主要道路应尽量避免

48、与运输繁忙的铁路路线交叉；道路纵断面必须与港区高程设计及货物装卸工艺要求相适应；应按港区车辆及流动机械数量设置车场。港内道路按其性质、使用要求及交通量，划分主干道、次干道和支道三种类型。查港口工程技术规范并结合该港区，主干道取12m，次干道取7m，支道取4.5m。 生产和生活辅助设施 根据港口工程技术规范，码头的生产和生活辅助设施确定如下：办公大楼、停车场、机修厂、机械库、工具库、材料库、消防站、配电间、充电间、加油站、职工宿舍区、餐厅、医院、浴室、花坛、油泵房、阀室、放空泵房等。第5章 装卸工艺5.1 装卸工艺布置原则（1）装卸工艺方案应根据货种及其性质、货物吞吐量、流向、包装

49、形式及规格、水位变幅、岸坡陡缓、船型、车型、运输生产组织要求、可能取得的装卸机械和装卸机械的维修能力等因素，拟定设计方案并进行比较后慎重选定； （2）装卸工艺设计应因地制宜，积极而慎重地采用新技术； （3）装卸工艺设计应保证作业安全，保护工人健康、减轻劳动强度； （4）装卸工艺设计应采取有效措施，防止污染，保护环境卫生； （5）为了提高劳动生产率，节约劳动力，设计装卸工艺流程时应根据港口的具体情况，增加机械化操作比重。 （6）装卸工艺设计应进行多方案的技术经济比较，满足加快车船周转、各环节生产能力相匹配和降低营运成本的要求。应积极采用先进科学技术和现代管理方法，保证作业安全、减少环境影响、降低

50、能耗和改善劳动条件。（7）装卸工艺设计，应对附属的配套设施统一考虑，留好接口。如散货专业码头（外贸）的采制样装置，在港口装卸系统设计时，应选择好采样点的位置，与主系统的衔接关系，以及现场制样系统的平面布置，以便采制样装置的建设单位配合建设。5.2 装卸工艺流程设计5.2.1 主要设计参数 （1）年设计吞吐量：32万TEU； （2）设计船型：1000T； （3）年作业天数：330d； （4）泊位利用率：综合考虑装卸效率、泊位数等，定为60%； （5）作业班次：三班制。5.2.2 选型及配备原则（1）根据装卸工艺方案选型的装卸机械应兼顾先进性、通用性和经济性的原则，以适应集装箱码头的特点；（2）装卸船的机械选型应根据船型和货物种类的特点和要求进行选择，并且在机械设 备上应注意发挥船机的作用；（3）水平运输机械的选型，一般情况下运距在100-150m以内时，以选用叉车为宜，运距较远时，宜采用牵引车、平板车为宜；（4）