某地干散货码头工程工可报告

-中交第四航务工程勘察设计院第5章装卸工艺5.1设计原那么〔1〕装卸工艺设计应从全局出发，综合考虑港口及水、陆路运输，选择转接环节最少、距离最短的运输路线，以提高效率和节省能耗，降低营运费用，改善工作环境。〔2〕装卸作业系统和机械选型应符合国家有关技术政策，并在兼顾当前现代化建设开展的根底上，结合工程需要，力求技术先进、经济合理、平安可靠。〔3〕贯彻执行国家职业平安卫生、环境保护的有关政策、法规。根据不同的装卸作业特点，采用有效的防护措施，尽可能防止和减轻工程对环境的影响。〔4〕专业化散货码头装卸船作业线应以高效少线为原那么。5.2主要设计参数〔1〕货种、年运量及集疏运方式本工程新建2个15万吨级专用散货卸船泊位，主要用于接卸钢铁厂所需的铁矿石、煤等原、燃料。码头水域近期按10万吨级疏浚，靠泊10万吨级散货船，达产年方案吞吐量1500万t，其中铁矿石、矿粉1150万吨/年，煤炭等350万吨/年，有806万吨/年货物输送至码头前方的粤裕丰厂区和裕嘉球团厂，其余694万吨/年货物均采用铁路疏运供给腹地范围内的钢铁厂。铁矿石、煤等原燃料主要由散货船从国外或北方海运进口至码头，卸船后经带式输送机储存于码头散货堆场或前方业主散货堆场，或通过装火车出运至腹地范围内的钢铁厂。考虑码头吞吐量逐年提高的过程，营运初期年方案吞吐量1200万t，缓建局部堆场，当码头达产年卸船吞吐量达1500万t时，适时完成缓建堆场的建设。〔2〕设计代表船型进口铁矿石的主要代表船型为15万吨级散货船，进口煤炭的主要代表船型为10万吨级散货船；根据目前高栏港区主航道的情况，近期本码头主要靠泊10万吨级散货船。〔3〕主要设计参数表5-1主要设计参数表序号工程名称单位数量备注1泊位吨级DWT150000按近期100000DWT2泊位数个23年方案吞吐量万吨15004泊位年营运天天3005堆场年营运天天3606不平衡系数%7工作班制38昼夜装卸作业时间小时219泊位利用率%5510堆场平均堆存天数天305.3装卸工艺方案及工艺流程装卸工艺方案根据货种、运量及流向，本工程装卸工艺的设计内容主要包括：卸船、水平运输、堆料、取料、装火车和计量、采制样等环节及配套设施。本工程结合散货卸船工艺的不同作两个方案比拟：装卸工艺方案一卸船设备采用桥式抓斗卸船机；装卸工艺方案二卸船设备采用链斗式连续卸船机。〔1〕卸船工艺卸船工艺与卸船机械的选择有关，目前国内外用于铁矿石卸船的工艺方案主要有周期性作业机械和连续性作业机械两大类型。周期性作业机械包括：门座起重机〔带抓斗〕、带斗门座起重机、桥式抓斗卸船机等；连续性作业机械包括：链斗式连续卸船机、斗轮式卸船机、螺旋式卸船机等。门座式抓斗卸船机的使用范围限于中小型船舶，其卸船效率一般不超过600～700t/h。而桥式抓斗卸船机及连续卸船机都可到达较高的卸船效率，适用于大中型泊位。在我国已建成的散货卸船码头中，上述两种机型均有采用。桥式抓斗卸船机和链斗式连续卸船机均能较好地适应本工程卸船泊位船型和卸船量的要求。根据本工程的设计代表船型和年任务运量，卸船工艺拟采用桥式抓斗卸船机〔装卸工艺方案一〕和链斗式连续卸船机〔装卸工艺方案二〕两种工艺进行比拟，水平运输均采用带式输送机工艺。表5-2两种卸船机性能优缺点比拟机型优点缺点桥式抓斗卸船机1.设计、制造、使用历史较长，技术成熟，工作可靠，操作容易；2.对船型、物料适应性好；3.作业时受波浪影响小；4.吊运清舱机灵活、方便；5．维修、保养容易6.制造、供货厂家多，造价廉价。1.自重较大，轮压较高；2.能耗较大；3.平均卸船效率较低；4.对环境污染较大；5.清舱量较大。链斗式连续卸船机1.平均卸船效率高；2.能耗低；3.清舱量少；4.对环境污染小；5.自重较轻；6．卸船过程持续、稳定；1.开展历史较短，国内设计及制造及使用经验较少，需进口。2.对物料的要求较高，对杂物多、块度大的矿石适应性差；3.维修难度较大；4.卸船机作业时易受波浪的影响；5.吊运清舱机灵活性稍差；6.制造、供货厂家少，造价较高。〔2〕堆场工艺目前大型散货码头堆场作业主要采用堆取合一或堆取分开的机型，即斗轮堆取料机或斗轮取料机、单臂堆料机，其适应范围较广，机械化程度高，易于实现自动化管理，堆、取料作业效率高。堆取合一的机型单一，配置的数量较少，管理、维修方便容易，投资较省；而堆取分开的机型不一，配置的数量较多，管理、维修较为麻烦，投资较大。本工程散货堆场工艺设计采用堆取合一的悬臂式斗轮堆取料机，堆场考虑平行码头前沿线横向布置。堆场清堆作业可采用推土机。〔3〕装火车工艺由于本工程局部运量需要通过铁路疏运，装火车量大、装车精度要求高，因此，装火车工艺宜采用装车楼方式，由定量装火车系统和车辆牵引系统组成。〔4〕水平运输工艺水平输送工艺采用最为常用的固定式带式输送机，是连接散货装卸工艺系统各个装卸工艺环节输送散装物料的主要设备，从码头前沿卸船、其后入堆场及装火车均采用带式输送机。为减小环境污染，各带式输送机除特殊部位外均设置皮带机防尘罩。〔5〕附属工艺系统包括采用推耙机进行清舱作业；设置电子皮带秤对散货的卸船进行计量和控制；设置电磁除铁器去除物料中的铁块，有效地保护带式输送机；在转换房内设置电动葫芦及电焊设备，供设备维修；设置采制样系统对货物进行采样制样检验。装卸工艺流程〔1〕工艺方案一散货船→桥式抓斗卸船机→带式输送机〔电子皮带秤〕→斗轮堆取料机→散货堆场散货堆场→斗轮堆取料机→带式输送机→厂区散货堆场→斗轮堆取料机→带式输送机→火车装车楼→火车→货主注：采用卸料小车卸料进堆场的带式输送机。〔2〕工艺方案二仅将装卸工艺方案一流程中的桥式抓斗卸船机替换为链斗式连续卸船机。5.4装卸机械设备的选型设备的选型要考虑技术成熟、先进、平安、可靠、操作方便、维修容易和适应性强的机型。主要技术参数应能满足船型、运量、货种、工艺布置和工艺系统能力匹配等要求。〔1〕卸船设备桥式抓斗卸船机〔工艺方案一〕：额定卸船能力2250t/h，轨距28m，外伸距39m，配备4台。链斗式连续卸船机〔工艺方案二〕对多舱型船舶的平均接卸能力较大，约为额定能力的60%～70%：额定卸船能力1800t/h，轨距22m，外伸距39m，配备4台。〔2〕堆场作业设备散货堆场堆料和取料采用堆取合一的斗轮式堆取料机，堆料能力4500t/h，取料能力3000t/h，回转半径50m，轨距9m；结合平面布置方案一〔引桥式〕堆场纵深，营运初期配备3台；结合平面布置方案二〔满堂式〕堆场纵深，营运初期配备4台。缓建堆场建成后均再购2台。为配合散货堆场作业，营运初期配备2台160HP的推土机，缓建堆场建成后再购2台。〔3〕装火车设备定量装火车系统设在装火车楼内，装车额定能力3000t/h，车辆牵引系统包括火车车辆的牵引装置、铁牛和张紧装置等；配备1套。〔4〕水平输送设备从码头卸料进堆场流程配备2路带式输送机，堆场内与每台斗轮堆取料机配合配备1路带式输送机，带宽B=，带速V=/s，额定输送能力4500t/h〔相对于铁矿石〕。从堆场取料至厂区或到装火车楼装车流程配备2路带式输送机，带宽B=，带速V=3.15m/s，额定输送能力Q=3000t/h〔相对于铁矿石〕。带式输送机中间架支腿，在码头前沿皮带机栈桥上采用露天布置，其他段设有防尘罩。〔5〕清舱设备根据本工程的设计船型及货种，配备8台160HP的轮式装载机。〔6〕其他设备根据卸料、计量、去除物料中铁块、采制样和维修的需要，本工程在相应位置设置卸料小车、电子皮带秤、除铁器、采制样系统及电动葫芦。5.5码头年通过能力泊位年通过能力根据标准按下式计算：Pt=tz=式中：Pt——泊位年通过能力〔t〕；T——年日历天数，365天；G——设计船型的实际载货量〔t〕；tZ——装卸一艘设计船型所需的时间〔h〕；p——设计船时效率〔t/h〕，按年运量、货舱、船舶性能、设备能力、作业线数和管理因素综合考虑；td——昼夜小时数，24h；Σt——昼夜非生产时间之和〔h〕，取3h；——泊位利用率，取55%；tf——船舶装卸辅助作业，技术作业及靠离泊时间〔h〕。经计算得装卸工艺方案一年通过能力Pt＝1644.2万t，装卸工艺方案二年通过能力Pt＝1668.9万t，能满足码头年卸船方案任务量1500万t的要求。5.6堆场容量和面积散货堆场所需容量和面积根据标准按下式计算：式中：E——堆场所需容量〔t〕；Qh——年货运量；KBK——堆场不平衡系数，取1.3；Kr——货物最大入堆场百分比，100%；Tyk——堆场年工作天数，360天；tdc——货物在堆场的平均堆存期，取30天；αK——堆场容积利用系数。A——所需堆场总面积〔m2〕；q——单位面积的货物堆存量〔t/m2〕；Kk——堆场总面积利用率〔%〕。222，实际布置散货堆场容量约185万t。2的缓建堆场，码头达产年卸船方案任务量1500万t时，适时完成该缓建堆场的建设，货物在堆场的平均堆存期至少可以增加15天。根据计算，码头达产年卸船方案任务量1500万t、货物在堆场的平均堆存期取45天222，实际布置散货堆场容量约329万t。5.7铁路装卸线最小有效长度和通过能力铁路装卸线最小有效长度按下式计算：Ltmin=EQ\F(Qt·KBt·L,Tyt·Gt·C·KL)式中：Qt——铁路年运量，按达产考虑，694万t；KBt——火车到港不平衡系数；L——车辆平均长度，取14m；Tyt——铁路装卸线年营运天，取320d；Gt——车辆平均载重量，取60t；C——昼夜送车次数；KL——装卸线利用系数。经计算得Ltmin=646m。实际布置两股铁路装卸线，每股装卸线有效作业长度340m〔从装火车楼至车挡〕，共680m。每股铁路装卸线可满足23节车辆的装车要求。装火车楼的装车能力3000t/h，每股线总载重量为1380t。送车及装车时间按2h考虑，按每天装车工作时间20小时，年营运天数320天计，考虑火车到港不平衡系数1.15，那么铁路装卸线的年通过能力为768万t。满足铁路疏运量的要求。5.8装卸机械设备配置表装卸机械设备配置见表5-3。表5-3装卸机械设备配置表〔营运初期1200万t/年〕序号设备名称型号及规格单位数量备注工艺方案一工艺方案二1桥式抓斗卸船机轨距28m，外伸距39m额定能力2250t/h台4链斗式连续卸船机轨距22m，外伸距39m额定能力1800t/h42斗轮堆取料机轨距9m，R=50m堆4500t/h，取3000t/h台3〔4〕3〔4〕3带式输送机B=，V=/sQ=4500t/hm3958〔4760〕3958〔4760〕B=，V=/sQ=3000t/h1400〔1850〕1400〔1850〕4火车装车楼3000t/h套11含牵车5清舱机功率160HP台886推土机功率160HP台447电子皮带秤B=台228L型电动葫芦起重量5t台9〔11〕9〔11〕9电磁除铁器台2210卸料小车B=台2〔3〕2〔3〕11采制样系统套1112抓斗个4--13地磅称重量80t台2214工属具项11注：1、表中括号内数值对应平面布置方案二〔连片式〕工艺值；表5-4装卸机械设备配置表〔达产1500万t/年〕序号设备名称型号及规格单位数量备注工艺方案一工艺方案二1桥式抓斗卸船机轨距28m，外伸距39m额定能力2250t/h台4链斗式连续卸船机轨距22m，外伸距39m额定能力1800t/h42斗轮堆取料机轨距9m，R=50m堆4500t/h，取3000t/h台5〔6〕5〔6〕3带式输送机B=，V=/sQ=4500t/hm5984〔6786〕5984〔6786〕B=，V=/sQ=3000t/h1500〔1950〕1500〔1950〕4火车装车楼3000t/h套11含牵车5清舱机功率160HP台886推土机功率160HP台667电子皮带秤B=台228L型电动葫芦起重量5t台15〔17〕15〔17〕9电磁除铁器台2210卸料小车B=台4〔5〕4〔5〕11采制样系统套1112抓斗个4--13地磅称重量80t台2214工属具项11注：1、表中括号内数值对应平面布置方案二〔连片式〕工艺值；5.9装卸工艺主要技术经济指标表5-4装卸工艺主要技术经济指标表序号工程名称单位数量备注工艺方案一工艺方案二1货种铁矿石、煤等2年设计任务量万t15001500达产12001200营运初期3年通过能力万t4泊位数个225设计代表船型万吨级1010远期靠泊15万吨级6泊位利用率%55557船舶在港停时天单船平均卸载量8散货堆场面积万m2〔42.94〕〔42.94〕达产〔26.6〕〔26.6〕营运初期9散货堆场容量万t304〔329〕304〔329〕达产163〔185〕163〔185〕营运初期10铁路装卸线能力万t768768达产年铁路疏运量694万t11铁路装卸线最小有效长度m64664612装卸工艺设备总投资万元53146〔56113〕61503〔64470〕达产44040〔47007〕52397〔55364〕营运初期13工艺人数人167167达产143143营运初期14直接装卸本钱元／t〔5.9〕〔6.3〕达产〔6.0〕〔6.4〕营运初期注：1、表中括号内数值对应平面布置方案二〔连片式〕工艺值；5.10装卸工艺方案比拟根据设计要求及货种、运量、流向，结合本工程的特点，经多种设备多方面的综合分析比拟，装卸工艺方案一和装卸工艺方案二均能满足本工程的作业要求。两方案主要不同之处在码头前沿散货卸船设备的选型，装卸工艺方案一采用桥式抓斗卸船机，装卸工艺方案二采用链斗式连续卸船机。桥式抓斗卸船机的最大优点是工作可靠、适应性强、设备投资较低。而链斗式连续卸船机的突出优点是平均卸船效率较高、清舱量较少、对环境污染较小，但国内设计制造经验较少，国内供货商也较少，设备选购有一定的局限性，要考虑从国外进口，投资较高，维修难度较大；链斗式连续卸船机对物料的要求比拟高，物料块粒过大，或潮湿结块对卸船作业都有影响。国内在电厂码头煤炭卸船有使用链斗式连续卸船机卸船的经验〔如漳州后石电厂、湛江电厂〕，对于铁矿石卸船目前只有国外某些码头使用，而且都只针对那些特性比拟好的铁矿石。通过对设备的先进性、适用性、可靠性、经济性等多方面进行综合比拟，考虑到本工程所处地区的具体情况、货种、运量和船型等因素，由于本工程需接卸的物料种类比拟多，性质差异也比拟大，而桥式抓斗卸船机对货种和船型的适应性较好。因此，本工程的卸船工艺设计推荐选用周期性作业的桥式抓斗卸船机，装卸工艺设计推荐装卸工艺方案一。第6章总平面布置6.1总平面布置原那么〔1〕应与全国沿海港口布局规划和珠海港高栏港区总体布局规划相协调，并与周边相邻岸线的开发现状相协调；〔2〕陆域总平面应根据散货装卸特点及环保要求进行布局，生产性堆场集中布置以提高皮带机的运行效率；〔3〕水域总平面布置应尽可能借助高栏港区已有的进港航道，以节省水域开挖、维护费用。6.2工程选址合理性与合法性分析6.2.1工程根据?珠海市城市总体规划?(2001-2021)，“港区新城：包括南水、高栏港经济区和珠海港高栏港区。承当以海洋运输为主的大型储运、化工等临海产业职能；是区域性的专业功能区之一。〞其中“港区新城：重型化工工业用地集中在填海区布置；加工工业用地在现南水镇西北部布置；油气储运区在高栏岛西南侧布置。以现南水镇为根底形成生活居住区，与高栏港经济区和港口作业区之间有山体相隔离。预留珠海大道接黄茅海大桥、珠港大道、广珠铁路货运线等区域性交通设施的通道及站场用地。〞根据?珠海市城市总体规划?(2001-2021)，珠海市将建立“主城区－次中心城－外围新城－中心镇〞构成的层次、组团型的城市空间体系。其中工程所在地的珠海港高栏港区，承当以海洋运输为主的大型储运、化工等临海产业职能。远期将成为区域性主枢纽港的主要作业区，承当以上职能，同时为临海大型工业提供效劳。因此，该工程的选址和建设符合?珠海市城市总体规划?(2001-2021)的要求。工程选址与珠海港总体规划的协调性分析根据?珠海港总体布局规划?，工程拟建区域属于珠海港高栏港区南水作业区。因此，该工程的选址和建设符合?珠海港总体规划?的要求。工程选址与海洋功能区划的相适宜性按照国家海洋局?全国海洋功能区划?，工程工程所在海域的主要功能为港口航运、矿产资源利用、旅游、渔业资源利用和养护、海洋保护。根据?广东省海洋功能区划?，工程附近海域划定为高栏港口区。根据?珠海市海洋功能区划?，工程附近海域划定为高栏港港口-高栏港经济区，其中“高栏岛与南水之间的海域为淤积浅滩，南水西北侧浅滩发育，可填海造陆作为高栏港经济区用地。〞因此，该工程的选址和建设符合?全国海洋功能区划?、?广东省海洋功能区划?和?珠海市海洋功能区划?的要求。工程选址与环境功能区划的适宜性初步分析广东省为了保护和改善海洋生态环境、防止海洋环境污染、保证沿海地区经济开展战略的实施和社会、经济、环境协调开展及海洋资源的永续利用，制定了?广东省近岸海域环境功能区划?。根据功能区划的划分，工程所在海域港口、工业功能区。根据珠海市环境保护规划和珠海市西区环境保护规划，高栏港经济区环境空气执行三级，而目前当地的环境空气质量较好，有一定的环境容量，能满足地方的环境保护规划。因此，工程选址同拟建区域的环境功能区划是相适宜的。6.3设计条件设计船型根据工程船型分析结果，本工程设计船型尺度如表6-1。

表6-1设计代表船型表单位：m船型总长型宽型深满载吃水备注100000DWT散货船250兼顾船型150000DWT散货船289主设计船型200000DWT散货船31250兼顾船型设计水位从当地理论最低潮面起算：设计高水位：设计低水位：极端高水位：极端低水位：乘潮水位：〔P=90%，3h〕控制系统高程系统采用当地理论最低潮面，坐标系统采用珠海新坐标系。其它设计条件当地的潮汐、潮流、波浪、测量资料、钻探资料等，详见本报告第4章及本工程相应的测量技术报告、地质勘察报告。6.4港区主尺度6.码〔1〕码头长度Lb本工程码头岸线按连续布置2个15万吨级散货泊位考虑〔结构按20万吨级散货船考虑〕，根据公式计算：Lb=2L＋3d式中：Lb——码头泊位长度〔m〕；L——设计船长〔m〕；d——富裕长度〔m〕。计算得2个15万吨级散货泊位码头岸线长度为668m。靠泊船型组合情况如表6-2。表6-2靠泊船型组合计算序号船型组合取值〔m〕12个15万吨级散货船66822个10万吨级散货船59031个10万吨级散货船＋1个20万吨级散货船652综合考虑，码头岸线长度取668m。〔2〕码头顶面高程由于工程区域的设计波要素量值不大，码头顶面高程按码头面板不直接承受波浪力计算。E=HWL+η0+h+Δ式中：E—码头面高程；HWL—设计高水位；η0—设计高水位时重现期为50年的H1%静水面以上的波峰面高度〔m〕；h—码头面板的高度〔m〕；Δ—波峰面以上至上部结构底面的富裕高度〔m〕。×0.7＋0.5+1.2＝。码头面标高取。〔3〕码头前沿设计水深D码头前沿设计水深计算：D=T＋Z1＋Z2＋Z3＋Z4式中：D—码头前沿设计水深；T—设计船型满载吃水，取为；Z1—龙骨下最小富裕深度，取；Z2—波浪富裕深度，取；Z3—船舶因配载不均匀而增加的船尾吃水值，散货船取；Z4—备淤深度，取为。计算得D=。那么码头前沿底标高为：0.33－16.0=，取为。即150000DWT散货泊位码头前沿底标高为，实施时根据进港航道的实际情况分期疏浚，暂先按100000DWT疏浚，其码头前沿底标高计算为。〔4〕前沿停泊水域宽度按两倍船宽设计，即：2B=2×45.1=，取为90m。对100000DWT散货船兼顾船型，其取值为86m。〔5〕盘旋水域尺度盘旋圆直径按两倍设计船长设计，即：2L=2×289＝578m，取为580m。对100000DWT散货船船型，其取值为500m。盘旋水域设计底标高与航道设计底标高一致。进港航道尺度〔1〕航道宽度航道按单向航道设计，根据?海港总平面设计标准?〔JTJ211-99〕，单向航道宽度：W=A+2cA=n(Lsinγ+B)式中：W—航道有效宽度；A—航迹带宽度；n—船舶漂移倍数；γ—风、流压偏角；c—船舶与航道底边间的富裕宽度。航道按15万吨级散货船所需设计，经计算航道有效宽度取为200m，航道边坡按1:8计。对100000DWT散货船，经计算航道有效宽度取为190m，航道边坡仍按1:8设计。〔2〕航道水深D0=T＋Z0+Z1＋Z2＋Z3D=D0＋Z4式中：T—设计船型满载吃水(m)，取为；D0—航道通航水深；D—航道设计水深；Z0—船舶航行时船体下沉增加的富裕吃水，取Z0=；Z1—航行时龙骨下最小富裕深度，取Z1=；Z2—波浪富裕深度，取为；Z3—船舶装载纵倾富裕深度，取Z3=；Z4—备淤深度，取Z4=；经计算，D=。考虑3小时保证率为90%的乘潮水位后，航道设计底标高取为。实施时根据进港航道的实际情况分期疏浚，暂先按100000DWT散货船舶所需疏浚，其航道设计底标高经上述过程计算为。6.5总平面布置方案本阶段依据征地红线情况及装卸工艺要求进行了二个总平面布置方案的设计比选。二个总平面布置方案在前方陆域平面布置上根本相同，其差异主要表达在水域布置及码头采用的结构型式引起南堆场布置变化。总平面布置方案一〔1〕码头岸线选定及水域布置根据2005年修订的?珠海港总体布局规划?，本码头岸线布置在规划的珠海港高栏港区南水作业区喇叭形凹入式港池〔北港池〕北侧岸线的西端，规划由西向东依次建设2个15万吨级散货泊位〔结构按20万吨级泊位设计〕，码头前沿线北距粤裕丰配套码头约574m。根据散货泊位性质及岸线区域工程地质条件，结合码头水工结构型式，从节省水工结构投资角度出发，总平面布置方案一码头采用引桥式离岸110m布置。二个15万吨级散货泊位码头岸线总长668m，方位角约60°；码头面宽35m，通过两端长75m，宽分别为20m〔2#泊位端〕、12m〔1#泊位端〕的1#、2#引桥与前方港区相连；码头面标高为+。本方案码头达产〔15万吨级、1500t/年〕时码头前沿停泊水域宽90m，设计底标高为；盘旋圆布置于码头岸线的西端，靠进港航道，盘旋圆直径为580m。码头前沿港池最小宽度按0.8倍设计船长控制，取为230m。进港航道从珠海港高栏港区主航道接入，与主航道夹角30°，航道有效宽度取为200m，航道设计底标高取为2。3333〔未考虑吹填流失量〕直接吹填到粤裕丰预留用地吹填区造陆，考虑相应的吹填流失量后，吹填根本平衡，不需外抛。以后浚深到15万吨级时，疏浚土方需全部外抛到指定的抛泥区或用于吹填造地。〔2〕陆域平面布置2，陆域纵深约775m，东西宽约940m。根据散货泊位的特点，陆域平面布置需结合装卸工艺流程进行。对应于装卸工艺的卸船系统、堆场系统、带式输送机系统和火车装车系统四个局部，本工程陆域分为码头前方作业区、堆场区、装车区和辅助区四大区域。①码头前方作业区码头前方作业区布置在35m宽的码头范围内，10万吨级干散货泊位卸船系统就设在码头前沿线的前方。皮带机高架栈桥从码头平台沿20m宽的引桥上岸。②堆场区散货堆场集中布置在港区南北相连的两块陆域上，中间被15m宽的进港主干道及装车区分隔。南堆场长度为562m，纵深378m，堆场区布置斗轮堆取料机轨道路堤3条；北堆场为缓建堆场，长度为584m，纵深280m，堆场区布置斗轮堆取料机轨道路堤2条。堆场周边设9m环形道路相接，道路与围墙等港区边缘设绿化带。皮带机高架栈桥上岸后至各转换房，再转入堆场。皮带机的连接主要通过转换房进行，近期共设转换房9座〔包括卸料车卸料转换房〕，TH9与装火车搂之间的皮带机栈桥架高在铁路装卸线之上。③装车区考虑以铁路进线最便利为原那么，火车装车区设在两块散货堆场之间，其平行于进港主干道布置，与主干道中间隔有5m的绿化带。火车装车区设有二股装卸线、一座装车楼以及配套牵车设施。④辅助区本工程设计考虑配套生产辅助区，生活辅助设施由粤裕丰厂区统一考虑。生产辅助区集中布置在北堆场西北角，位于港区的上风向。设有综合办公楼、污水处理系统、给水加压站、维修车间、候工楼、工具材料库、食堂等生产辅助建筑。总建筑面积2050m2变电所及中控室依低压供电的特点分散布置在散货堆场带式输送系统边及辅助区内。总平面布置方案二总平面布置方案二的码头岸线选取、码头前沿停泊水域宽度、设计底标高等均与总平面布置方案一相同。不同在于水域布置及结合码头采用的结构型式码头采用连片式〔又称满堂式〕布置，引起南堆场布置的相应变化。〔1〕水域布置本方案考虑到方便船舶靠离码头，将与码头前沿停泊水域相连的盘旋水域的盘旋圆布置于码头岸线的中部。223333〔未考虑吹填流失量〕直接吹填到粤裕丰预留用地吹填区造陆，考虑相应的吹填流失量后，仍有局部疏浚土方需要外抛。以后浚深到15万吨级时，疏浚土方需全部外抛到指定的抛泥区或用于吹填造地。〔2〕陆域平面布置2，陆域纵深约885m〔含码头〕，东西宽约940m。①码头前方作业区码头前方作业区布置在码头前沿线前方40m范围内，9m的港区道路将码头与堆场分隔，15万吨级干散货泊位卸船系统就设在码头前沿线的前方。皮带机高架栈桥从码头向前方堆场延伸。②堆场区散货堆场集中布置在港区南北相连的两块陆域上，中间被15m宽的进港主干道及装车区分隔。南堆场长度为562m，纵深，堆场区布置斗轮堆取料机轨道路堤4条；北堆场为缓建堆场，长度为584m，纵深280m，堆场区布置斗轮堆取料机轨道路堤2条。堆场周边设9m环形道路相接，道路与围墙等港区边缘设绿化带。皮带机高架栈桥至各转换房再转入堆场。皮带机的连接主要通过转换房进行，近期共设转换房11座〔包括卸料车卸料转换房〕，TH11与装火车搂之间的皮带机栈桥架高在铁路装卸线之上。③装车区：与平面方案一相同。④辅助区：与平面方案一相同。6.6高栏港区主航道高栏港区主航道是按乘潮通过5万吨级煤炭船舶设计的人工航道，该航道自1号灯标到高栏支航道转角点，总长、宽160m；正在实施的主航道扩建工程将航道疏浚至深，165m宽，满足5万吨级集装箱船舶满载不乘潮通航，2021年内可竣工；珠海市又拟将高栏港区主航道扩建至深，满足10万吨级集装箱船舶满载不乘潮通航，目前该方案正在启动；而根据珠海港总体布局规划，高栏港区进港航道将按15万吨级散货船和10万吨级集装箱船不乘潮进港考虑进行建设，规划航道尺度为宽210m，底标高，航道轴线方位350°〔170°〕。因此，航道条件可以满足本工程通航要求。6.7锚地本工程船舶锚地可利用高栏港现有的一号引航锚地和检疫锚地。其中一号引航锚地位于高栏岛观音山东南处，面积约51km2，水深12.5～28m；检疫锚地位于高栏岛观音山东南处，面积约2km2，水深21m～28m。根据规划，至2021年高栏港区联检、待泊锚地设在主航道口门两侧，水深约-12～-25m，锚地面积31km2，其中公用锚地面积23km2。因此，珠海港现有锚地及规划锚地均可满足本工程的需要。6.8港作车船港作拖轮港作船舶所需总功率计算：×150000=7500KW=10200HP珠海港现有港作拖轮10艘，其中3400HP1艘、3200HP2艘、2900HP1艘、2600HP1艘，总功率为15300HP。本工程所需港作拖轮设计考虑利用珠海港现有设施，不另配置。港作车辆港作车辆包括交通车和工具车等，港作车辆配置详见表6-2。表6-2港作车辆配置表序号名称单位数量备注1小轿车辆128座面包车辆2345座面包车辆24轻型工具车辆1

6.9主要建设工程及经济、技术指标表6-3主要建设工程及经济、技术指标一览表序号工程名称单位数量备注平面方案一平面方案二115万吨级散货泊位个22岸线长度668m2引桥座2/长度75m，宽度分别为20m、12m3护岸m10865394堆场万m2各含缓建堆场25道路万m26皮带机系统项11包括9/11座转换房7火车装车楼座118港内铁路项112股装卸线9生产、生活建筑项1110港区陆域面积万m2其中预留用地2，缓建堆场面积2。11港区绿化面积万m212水域面积万m210万吨级13港区定员人21021014陆域填方万m3围堰吹填区可容315水域挖方万m310万吨级6.10方案比拟及推荐方案两个总平面布置方案差异主要表达在水域布置及码头采用的结构型式引起南堆场布置变化。总平面布置方案一盘旋水域是以尽可能压缩水域尺度为原那么进行设计的，因此其水域功能显得实用经济。按100000DWT散货船舶所需考虑，占用水域面积大为减少〔由223〔由1万m33，减幅约16%〕，可节省水域疏浚投资2240多万元。最终按150000DWT散货船舶所需浚深时，占用水域面积平面方案一为2、平面方案二为2，相差2333，该局部疏浚土方需考虑外抛，水域疏浚投资将增加近1亿元。总平面布置方案二盘旋水域是以方便到港船舶靠离码头为原那么进行设计的，但由此带来了较大的疏浚投资，今后的水域维护费用亦要相应增加。总平面方案一码头采用引桥式布置，总平面方案二那么采用连片式布置。平面方案一散货堆场面积为38.5万m2，较平面方案二42.94万m2小4.44万m2；陆域回填量为252.6万m3，较平面方案二365.4万m3少约113万m3。总平面陆域布置的推荐将结合码头采用的结构型式、增加的投资与使用的效益比等多方面因素考虑。经综合比拟，设计推荐总平面布置方案一。第7章水工建筑物7.1建筑物的种类规模和等级建筑物的规模和种类本工程建设2个15万吨级干散货码头〔结构20万吨级设计〕，水工建筑物包括码头、引桥〔平面方案一〕、护岸。主要建筑物的尺度本工程建筑物的主要尺度见表7-1。表7-1工程建筑物的主要尺度表建筑物名称长度〔m〕宽度〔m〕顶标高〔m〕码头前沿设计水深〔m〕备注干散货码头66835〔平面一〕70〔平面二〕引桥7512〔#1〕20〔#2〕仅连片式平面方案南护岸622西护岸464建筑物平安等级码头：Ⅱ级护岸：III级7.2设计条件设计水位〔从当地理论最低潮面起算〕极端高水位：3.90m6m设计低水位：0.33m极端低水位：-0.39m设计波要素码头和南护岸采用50年一遇SE向设计波要素：表7-250年一遇SE向设计波要素水位H1％〔m〕H4％(m)H5％(m)H13％(m)Hm(m)Tm〔s〕L(m)极端高水位设计高水位设计低水位极端低水位西护岸采用25年一遇SW向设计波要素：表7-325年一遇SW向设计波要素重现期H1％〔m〕H4％(m)H5％(m)H13％(m)Hm(m)Tm〔s〕L(m)25年一遇53南围堰采用5年一遇SE向设计波要素：表7-45年一遇SE向设计波要素重现期H1％〔m〕H4％(m)H5％(m)H13％(m)Hm(m)Tm〔s〕L(m)5年一遇777.2.3设计船型表7-5 设计船型尺度一览表设计船型总长L〔m〕型宽B〔m〕型深H〔m〕设计吃水T〔m〕备注100000DWT散货船250兼顾船型150000DWT散货船289兼顾船型200000DWT散货船31250主设计船型7.2.4地震水工建筑物按地震烈度7度设防，地震动峰值加速度为。7.2.5地质条件详见本报告第4章相关内容及本工程相应的地质勘察报告。7.3主要设计荷载工艺、流动及堆货荷载〔1〕码头码头前沿卸船作业配置额定能力2250t/h的桥式抓斗卸船机，轨距28m，基距18m，轮距，海侧轨中心线距码头前沿线，最大轮压750KN/轮，每个支腿10个轮。根据港口工程荷载标准，码头面考虑行走25t轮胎式起重机并进行打支腿作业、40t平板挂车；引桥上考虑行走25t轮胎式起重机和40t平板挂车。均布荷载为20KPa/m2。〔2〕南护岸南护岸前沿线往后30m范围为道路、绿化区，荷载为20KPa；再往后为煤炭堆存区，宽度约75m，荷载为100KPa；再往后为铁矿石堆场，使用荷载为250KPa。〔3〕西护岸标准段西护岸标准段前沿线往后70m范围为道路、绿化区及预留用地，荷载为20KPa；再往后为铁矿石堆场，使用荷载为250KPa。〔4〕西护岸过渡段西护岸过渡段前沿线前方为绿化区，荷载为20KPa。施工荷载〔1〕南护岸和西护岸：前方吹泥至高程，砂垫层铺至高程，然后真空及分4级堆载联合预压，第1级厚，第2级，第3级，第4级，共堆载4m。〔2〕内分隔围堰两边吹填高差以内。〔3〕东分隔围堰按业主要求，考虑本堆场与相邻工程堆场同时吹填，按内分隔围堰考虑，两边吹填高差在以内。船舶荷载〔1〕设计原那么对于各种设计船型：当风速v≥22m/s〔9级风〕时，船舶需要离开码头。波浪引起的船舶撞击能量计算：10万吨级散货船，当波高H4%>〔顺浪〕，H4%>〔横浪〕，船舶停止作业；当H4%>〔横浪〕时，船舶需离开码头。15万吨级和20万吨级散货船，当波高H4%>〔顺浪〕，H4%>〔横浪〕，船舶停止作业；当H4%>〔横浪〕时，船舶需离开码头。〔2〕计算内容系缆力由风和水流力产生的系缆力标准值为1088KN，选用2000KN系船柱作为系船设备。撞击能量3种设计代表船型中，15万吨级散货船在波浪作用下产生的撞击能量最大，为1559KJ。选用SUC2000H一鼓一板标准反力型鼓型橡胶护舷，护舷设计压缩变形52.5%时，吸能1564KJ，反力1781KN，满足使用要求。7.4荷载组合7.承载能力极限状态下持久组合〔1〕自重＋堆载＋卸船机轮压＋作业期〔横摇撞击力、挤靠力〕中的大值；〔2〕自重＋堆载＋卸船机轮压＋作业期〔系缆力〕；〔3〕自重＋堆载＋卸船机轮压＋泊稳期〔横摇撞击力、挤靠力〕中的大值；〔4〕自重＋堆载＋卸船机轮压＋泊稳期〔系缆力〕；〔5〕自重＋泊稳期〔横摇撞击力、挤靠力〕中的大值；〔6〕自重＋泊稳期〔系缆力〕；〔7〕自重＋卸船机非工作状态轮压＋极端高水位波浪力。承载能力极限状态下短暂组合〔1〕自重＋施工荷载＋施工期波浪力。承载能力极限状态下偶然组合〔1〕结构自重＋卸船机自重＋33%均载＋50%系缆力＋水平向地震惯性力；〔2〕结构自重＋卸船机自重＋33%均载＋50%挤靠力＋水平向地震惯性力。正常使用极限状态下组合〔1〕自重＋堆载＋卸船机轮压＋作业期〔横摇撞击力、挤靠力、系缆荷载〕中的大值；〔2〕自重＋堆载＋卸船机轮压＋泊稳期〔横摇撞击力、挤靠力、系缆荷载〕中的大值；〔3〕自重＋泊稳期〔横摇撞击力、挤靠力、系缆荷载〕中的大值；〔4〕自重＋卸船机非工作状态轮压＋极端高水位波浪力。护岸结构承载能力极限状态下持久组合〔1〕自重＋前方堆载。承载能力极限状态下短暂组合〔1〕自重＋施工荷载。承载能力极限状态下偶然组合〔1〕自重＋70%均载＋水平向地震惯性力；正常使用极限状态下组合〔1〕自重＋前方堆载。7.5水工建筑物结构选型结构选型原那么〔1〕满足工期要求和使用功能要求；〔2〕结构方案应能较好地适应当地地形和工程地质条件，满足建筑物整体稳定要求；〔3〕结构方案应力求技术先进、经济合理，并适应当地的施工条件；〔4〕采取必要措施，提高建筑物的使用年限。方案概述码头码头结构型式的选择，应满足业主的使用要求，服从平面的总体布置，根据工程区域的地质、水文等客观条件选择合理的结构型式，力求做到施工简便快捷，工程投资最省。对于重力式码头结构型式，具有对荷载的适应性强、耐久性好，主体结构无须采用防腐措施等优点，但该区域第⑦层以上的粘土及中粗砂层密实度差，标贯击数N均在20击以下，而较密实的粗砂埋藏较深，顶面标高在-50m左右，这一地质特点决定了该区码头不适合采用重力式结构。拟建码头附近的土层由上而下分别是淤泥、粘土、粗砂及砂岩。从该区域的地质资料分析，码头水工结构适宜采用高桩结构。高桩结构具有以下结构特点：软土层较厚时可以防止大量的开挖；通过调整桩长使基桩到达同一较好的持力层上，保证结构受力均匀，码头沉降及不均匀沉降均较小，使用期根本不需调整；高桩结构属于透空式结构，波浪反射小，泊稳条件好；设计施工经验成熟，只要采取一定的防腐措施，结构的使用寿命能够满足50年的使用要求。高桩结构的桩根底主要有钢筋混凝土预应力方桩、PHC管桩和钢管桩等。拟建码头因泊位船型大，码头前沿设计水深较深，预应力混凝土方桩的承载能力不能满足要求；PHC管桩轴向承载力大，适宜垂直荷载较大的情况，但其抗弯性能稍差，当作为斜桩使用时，由于其本身自重大，难以承受施工期的初始弯矩；钢管桩承载能力高，可承受较大的水平荷载。本工程所在位置软基厚，使用荷载大，土体徐变对斜桩影响大。因此，斜桩均考虑采用钢管桩，直桩那么考虑采用PHC桩或者钢管桩形式。护岸根据地质钻孔资料显示，护岸范围的土体指标普遍较差，淤泥-淤泥质土层很厚，平均达20多米，最厚达32米，砂层埋藏较深，平均在-45m以下。其间夹有③粉质粘土-粘土、④粘土-淤泥质土、⑤粉质粘土-粘土和⑦粘土-粉质粘土，成层分布。由于③粉质粘土-粘土较硬产生硬壳效应，普通的插排水板方式难以穿越硬壳层对其下方的软土进行处理以提高强度，岸坡较易在软土结合本工程工期、平面布置方案等因素，平面方案一中南护岸考虑采用软基处理、爆破挤淤和开挖换填三种方案来进行比照设计。平面方案二由于码头是连片式结构，所以南护岸只进行开挖换填方案设计。西护岸因涉及到爆破挤淤对周边建筑的影响问题，只考虑采用软基处理和开挖换填两种结构方案，且西护岸外侧存在将来建设码头的可能性，结构尚应预留将来开展的需要；西护岸北端与现有海堤连接的过渡段长约110m，北段30m采用双排灌注桩方案，南段80m考虑采用钢管板桩结构方案和旋喷桩结构方案比选，经过比拟，钢管板桩结构方案造价上有明显优势，因此将其与其它部位的各种方案进行组合。水工建筑物结构方案.1引桥式平面方案〔1〕码头：长668m码头布置为引桥式，码头面高程，前沿设计水深为。基桩桩尖底标高进入粗砂层或强风化砂岩层，按端承桩考虑。码头考虑采用两种结构方案，上部结构均为高桩梁板结构。两种结构方案的区别在于基桩不同：结构方案一基桩采用钢管桩与PHC桩混合桩的形式，结构方案二基桩全部采用钢管桩；两种结构方案的基桩布置形式和上部梁板结构相同。①结构方案一码头排架间距，码头宽度35m，由基桩、桩帽、上部梁板结构组成。基桩采用钢管桩和PHC管桩相结合的方案，其中斜桩全部为钢管桩，直桩均为PHC桩。钢管桩和PHC桩桩径均为Φ1200mm，桩端持力层为老粘土层或中粗砂层，根据地质情况，确定桩长约为60m左右。码头每排架设7根基桩，其中3根直桩，2对叉桩，叉桩斜度为4：1。该结构布置方案能够充分发挥钢管桩抗弯性能好和PHC桩轴向承载力大的特性。钢管桩壁厚为20mm，材质选用Q345。PHC管桩壁厚150mm，直接从专业厂家定购，标准桩长每根50m，PHC桩长缺乏局部考虑在桩底接驳钢管桩桩靴，桩靴长约10m。横梁分为上横梁和下横梁。下横梁为“T〞型梁结构，采用预制预应力混凝土结构，宽度，高度；上横梁为现浇混凝土结构，宽度，高度。轨道梁采用预应力混凝土结构，轨道梁宽，预制局部高度，现浇局部高；纵梁为预制预应力混凝土结构，宽度，预制局部高度，现浇局部高度。面板为预应力混凝土空心叠合板，预制板厚度，现浇层厚度。面板顶面设现浇磨耗层并设置1%排水坡，以利码头面污水排入集污池，磨耗层最小厚度为20mm。为了防止码头面混凝土出现局部收缩裂缝，在现浇面层内掺加聚丙烯纤维。码头设橡胶护舷，采用SUC2000H一鼓一板标准反力型鼓型橡胶护舷，采用隔排架布置方式。码头系船设施采用2000KN系船柱。②结构方案二码头排架间距，码头宽度35m，由基桩、桩帽、上部梁板结构组成。基桩为钢管桩，桩径Φ1100mm，桩端持力层为老粘土层或中粗砂层，每排架设7根基桩，其中3根直桩，2对叉桩，前轨道梁下设双直桩，后轨道梁下设一对叉桩，斜度为4：1。钢管桩壁厚为20mm，材质选用Q345，桩长根据地质情况的变化确定，约为60m左右。横梁分为上横梁和下横梁。下横梁为“T〞型梁结构，采用预制预应力混凝土材料，宽度，高度；上横梁为现浇混凝土结构，宽度，高度。轨道梁采用预应力混凝土结构，轨道梁宽，预制局部高度，现浇局部高；纵梁为预制预应力混凝土结构，宽度，预制局部高度，现浇局部高度。面板为预应力混凝土空心叠合板，预制板厚度，现浇层厚度。面板顶面设现浇磨耗层并设置1%排水坡，以利码头面污水排入集污池，磨耗层最小厚度为20mm。为了防止码头面混凝土出现局部收缩裂缝，在现浇面层内掺加聚丙烯纤维。码头设橡胶护舷及系船设施与结构方案一相同。〔2〕引桥：长75m码头与护岸之间通过两座〔#1、#2〕引桥连接。两座引桥长度均为75m，其中#1引桥宽12m，#2引桥宽20m。#1引桥每个排架设置2根Ф1200mmPHC管桩〔均为斜桩〕作为基桩，桩尖进入粗砂层或砾砂层，桩长约50m。引桥排架间距12m，面板采用预应力空心大板叠合结构，总厚。当护岸采用爆破挤淤方案时，#1引桥靠近码头位置的两个排架设置PHC管桩作为基桩，其余排架考虑设置2根Ф1200mm灌注桩作为基桩。#2引桥每个排架设置4根Ф1200mmPHC管桩〔2根斜桩，2根直桩〕作为基桩，桩尖进入粗砂层或砾砂层，桩长约50m。引桥排架间距12m，面板采用预应力空心大板叠合结构，总厚。当护岸采用爆破挤淤方案时，#2引桥靠近码头位置的两个排架设置PHC管桩作为基桩，其余排架考虑设置3根Ф1200mm灌注桩作为基桩。〔3〕护岸包括南护岸、西护岸。南护岸：长622m①软基处理方案先建设临时围堰进行护岸区域土体的软基处理，提高土体强度，再进行岸坡开挖、护面形成护岸。由于对南护岸所在区域淤泥土层进行了软基处理，提高了土体强度，开挖及回填量较省。围堰结构：围堰长度622m。围堰顶高程在综合考虑码头面高程、陆域高程、软基加固预留沉降、砂垫层厚度及上部路面结构厚度等因素后确定为。围堰顶宽在综合考虑稳定性、施工作业要求及经济性等因素后确定为5m。结构采用分级式充填砂袋围堰，围堰外侧边坡坡度为1：2.5或1:3，内侧边坡坡度为1：1。围堰总宽度不仅考虑围堰本身稳定性的需要，还考虑为提高护岸土体强度而进行软基处理的需要，共需约200m。围堰分三级施工。最外侧为第１级，先铺设土工格栅和土工布各１层，两侧充填砂袋形成小砂坝，其间回填中细砂，考虑围堰为临时建筑物，护面块体按5年一遇波浪设计，采用200~300kg块石护面，60~100kg块石压脚，该级围堰平台标高，宽30m；中间为第２级，向第１级围堰的砂坝内侧〔包括场区陆域〕吹填淤泥至标高，铺设２m厚中粗砂垫层，插排水板，然后进行真空预压处理，再以砂袋护面，该级围堰平台设计顶标高〔沉降后〕，宽约150m；真空预压70~80天后开始施工第３级围堰，第３级围堰位于将来码头岸坡前沿线位置，在第２级围堰平台上充填大砂袋和块石护面，顶高程,宽５m。第３级围堰完成后，前方陆域再继续吹填。护岸结构：经过施工围堰软基处理施工，真空预压范围的淤泥～淤泥质土获得了强度增长。开挖基槽底高程－，底宽26m高程，然后平挖约47m，再以１:2.5向上坡至顶部。基槽内以10~100kg块石回填至－高程，然后在码头前沿线内设置10~100kg块石棱体，顶标高，宽，其上以1:2边坡抛填10~100kg块石和100~200kg护面块石至－高程，设8m宽平台，再以1：2抛填块石及400~600kg块石至高程；岸坡前沿区在开挖边坡上抛填10~100kg块石棱体，其上设“L〞形钢筋混凝土胸墙，顶标高，其后回填中粗砂，棱体外侧铺设100~200kg块石，再以2t扭王字块护面；在前方块石与前沿棱体之间为宽约50m的平肩台，直接在开挖泥面上铺设垫层石和400~600kg块石护面；泥面与块石交界处均设置二片石垫层，砂与石交界处均设置二片石与混合倒滤层。=2\*GB3②开挖换填方案基槽开挖至④粘土-淤泥质土层底，底宽65m；然后回填中粗砂，成两级平台，码头前沿线外回填至，然后按1:3填高至；在中粗砂上方回填10~100kg块石，在港池底部设置100~200kg块石棱体，棱体顶标高；至之间采用100~200kg块石护面；至之间采用400~600kg块石护面；-2m以上采用2t扭王字块护面。护岸前沿设“L〞形钢筋混凝土胸墙，顶标高。砂与石交界处均设置二片石与混合倒滤层。=3\*GB3③爆破挤淤方案爆填形成10～500kg开山石堤心，堤心前方设置二片石和碎石倒滤层作为倒滤结构，倒滤层后直接吹填疏浚泥形成陆域。爆填断面底宽度为68m，深度至②１淤泥～淤泥质土底部；前方设置肩台，宽约14m，高程；在堤心石外侧开挖前方基槽，底标高约，底宽约41m，并回填10~100kg块石至。护岸顶高程为，采用“L〞形钢筋混凝土材料作胸墙；护岸高程以上采用2t扭王字块护面，护面层下为100～200kg块石垫层，-2.0m~采用400~600kg块石护面，以下采用100~200kg块石护面。在坡脚处设置100~200kg块石棱体.。西护岸标准段：长354m由于西护岸前沿存在建设码头的可能性，因此结构需预留将来开展的需要，并按25年设计年限设计。软基处理方案护岸顶高程在综合考虑码头面高程、陆域高程、软基加固预留沉降、砂垫层厚度及上部路面结构厚度等因素后确定为。护岸顶宽在综合考虑稳定性、施工作业要求及经济性等因素后确定为5m。结构采用分级式充填砂袋结构，护岸外侧边坡坡度为1：2.5或1:3，内侧边坡坡度为1：1。护岸总宽度不仅考虑护岸本身稳定性的需要，还考虑为提高将来码头岸坡土体强度而进行软基处理的需要，共需约145m。护岸分三级施工。最外侧为第１级，先铺设土工格栅和土工布各１层，两侧充填砂袋形成小砂坝，其间回填中细砂，考虑护岸为半永久建筑物，护面块体按25年一遇波浪设计，采用700~800kg块石护面，60~100kg块石压脚，该级护岸平台标高，宽30m；中间为第２级，向第１级砂坝内侧〔包括场区陆域〕吹填淤泥至标高，铺设２m厚中粗砂垫层，插排水板，然后进行真空预压处理，再以700~800kg块石护面，该级平台设计顶标高〔沉降后〕，宽约86m；真空预压70~80天后开始施工第３级护岸，第３级护岸位于将来码头岸坡前沿线位置，在第２级平台上充填大砂袋,并块石护面，顶高程,宽５m。第３级护岸完成后，前方陆域再继续吹填。=2\*GB3②开挖换填方案基槽开挖至④粘土-淤泥质土层底，底宽25m；然后回填中粗砂，外侧回填至，内侧1：3填高至坡顶；岸坡前沿线位置在中粗砂上抛填10~100kg块石棱体，其上设“L〞形钢筋混凝土胸墙，顶标高，其后回填中粗砂，棱体外侧铺设100~200kg块石，再以2t扭王字块护面；前肩抛砂进行反压，顶高程，码头岸坡实施时局部挖除；砂与石交界处均设置二片石与混合倒滤层；砂外露面施工期暂以二片石护面，为将来可能建设的码头桩基施工预留条件。西护岸过渡段：长110m西护岸北端靠近珠海粤裕丰钢铁原料码头，又与珠海粤裕丰钢铁堆场护岸相连，地形较为复杂，前方水深较深，且原料码头曾经被船舶撞击，基桩受损，回填及开挖均对堆场及原料码头有较大影响。针对该区域的特殊性，设计在西围堰北端考虑110m长度作为过渡段。其中北段30m处于现有护岸爆填块石区域，采用双排灌注桩方案，南段80m考虑采用钢管板桩结构方案和旋喷桩结构方案进行比拟。过渡段结构方案均采用直立结构，将来码头实施时直接进行水域开挖，不改变护岸结构。①过渡段北段30m：双排灌注桩方案护岸前沿设两排φ1800mm灌注桩，排距；前后排灌注桩均沿护岸前沿线方向连续布置；桩顶高程，桩底进入粗砾砂层或泥质粉砂岩，前后排灌注桩底标高均为-40.0；上部结构为现浇C40钢筋砼胸墙，高，宽为，顶高程；两排胸墙之间用横梁进行刚性连接，横梁高，宽为，中心距。=2\*GB3②过渡段南段80m：钢管板桩方案和旋喷桩方案a、钢管板桩方案沿护岸前沿线方向每间隔打1对钢管桩，前半叉桩后直桩；前半叉桩直径，斜率3:1，桩顶高程，桩底高程-45m，进入粗砾砂层或泥质粉砂岩；后直桩直径,桩顶高程，桩底高程-40m，进入粗砾砂层或泥质粉砂岩，由于设计拔桩力较大，在桩内浇筑砼以提高抗拔能力；直桩间通过AZ19钢板桩连接，形成挡土墙，AZ19钢板桩底高程，打穿②１淤泥～淤泥质土底部；上方浇筑钢筋砼帽梁，将结构连成整体，帽梁高，宽为，顶高程。ｂ、旋喷桩方案在护岸前沿线前后各20m范围内施打旋喷桩墙。施工时先挖泥至标高，铺设的中粗砂垫层，水上施打旋喷桩加固地基；然后在上方充填砂袋筑坝至高程，前方吹填淤泥至高程，并于搅拌桩前方70m范围内先期进行真空预压处理，70~80天后卸载并继续加高砂坝至顶高程，前方陆域再行吹填；砂坝外侧采用700~800kg块石护面，坡脚处抛填60~100kg块石护底。〔4〕分隔围堰：长1307m堆场进行吹填和软基处理时考虑分区进行，需设临时分隔围堰；且陆域东界与另一工程的堆场相邻，按业主意见，考虑同时吹填，也需设置分隔围堰。采用吹填砂袋结构，泥面上铺土工格栅和土工布一层，其上充填砂袋筑坝，顶高程，顶宽，坡度1:1；砂坝出水面后两侧开始吹填，随着吹填泥面的上升逐步加高。.2连片式平面方案〔1〕码头+前方桩台：码头长668m，桩台长622m连片式方案码头结构与引桥式平面方案码头结构方案相同，前方桩台那么采用2种结构方案。码头面高程，前沿设计水深为。钢管桩桩尖底标高进入粗砂层或强风化砂岩层，按端承桩考虑。前方桩台两种结构方案的区别在于桩台宽度不同，相应的桩数量也不同，而上部梁板结构根本相同。①结构方案一〔对应护岸小沉箱结构方案〕前方桩台宽度35m，排架间距，由基桩、桩帽、上部梁板结构组成。基桩采用Φ1200mmPHC桩，桩端持力层为老粘土层或中粗砂层，每个排架设4根基桩，全部为直桩。PHC管桩壁厚150mm，直接从专业厂家定购，每根桩长每根60m。横梁分为上横梁和下横梁。下横梁为倒“T〞型梁结构，采用预制预应力混凝土材料，宽度，高度；上横梁为现浇混凝土结构，宽度，高度。轨道梁采用预应力混凝土结构，轨道梁宽，预制局部高度，现浇局部高；纵梁为预制预应力混凝土结构，宽度，预制局部高度，现浇局部高度。面板为预应力混凝土空心叠合板，预制板厚度，现浇层厚度。面板顶面设现浇磨耗层并设置1%排水坡，以利码头面污水排入集污池，磨耗层最小厚度为20mm。为了防止码头面混凝土出现局部收缩裂缝，在现浇面层内掺加聚丙烯纤维。=2\*GB3②结构方案二〔对应护岸挡土墙结构方案〕前方桩台宽度45m，每个排架设5根基桩，其余设计同结构方案一。〔2〕护岸包括南护岸和西护岸。南护岸：长622m①结构方案一：小沉箱结构方案南护岸位置淤泥层厚度约20m，考虑采用大开挖并回填开山石的方式形成护岸结构。开挖底标高为，从码头前沿线起算开挖宽度约100m，开挖坡度1：5。南护岸顶高程为，护岸根底为10～500kg开山石，回填到标高后安放钢筋混凝土小沉箱作挡土墙。护岸前采用2t扭王字块护面，护面层下为200～300kg块石垫层，护面坡度为1：4，坡脚采用100～200kg块石压底。小沉箱后20m范围回填10～500kg的开山石，开山石后设置二片石混合倒滤层作为倒滤结构，倒滤结构后回填砂到标高，后吹填疏浚泥形成陆域。护岸与桩台之间通过简支板连接。=2\*GB3②结构方案二：挡土墙结构方案与结构方案一的区别主要是10～500kg开山石回填到标高后采用钢筋混凝土作挡土墙。其余结构根本相同。西护岸标准段和过渡段:长464m连片式布置的西护岸与引桥式布置的西护岸结构方案相同。〔3〕分隔围堰：长1307m与引桥式平面相同。7.6主要建筑物的结构计算方法和结果7.码头结构按20万吨级散货船设计，结构方案一其单桩承载力计算结果见表7-6，横向排架内力计算〔主要包括横梁弯矩、剪力和桩力计算〕及轨道梁计算结果见表7-7；结构方案二其单桩承载力计算结果见表7-8，横向排架内力计算〔主要包括横梁弯矩、剪力和桩力计算〕及轨道梁计算结果见表7-9。

表7-6单桩承载力计算结果〔结构方案一〕工程单桩抗拔极限承载力设计值〔KN〕单桩抗压极限承载力设计值〔KN〕Ø1200钢管桩-53628067Ø1200PHC桩-49677954表7-7码头结构计算结果表〔结构方案一〕构件计算内容支座跨中桩基拉桩力设计值〔KN〕-2983压桩力设计值〔KN〕5582横梁承载能力极限状态Mmax〔KN·M〕-114877730正常使用极限状态Mmax〔KN·M〕-52373896Qmax〔KN〕9753纵梁承载能力极限状态Mmax〔KN·M〕-1266414362正常使用极限状态Mmax〔KN·M〕-70478250Qmax〔KN〕7108表7-8单桩承载力计算结果〔结构方案二〕工程单桩抗拔极限承载力设计值〔KN〕单桩抗压极限承载力设计值〔KN〕Ø1100钢管桩-47697584表7-9码头结构计算结果表〔结构方案二〕构件计算内容支座跨中桩基拉桩力设计值〔KN〕-3064压桩力设计值〔KN〕5173横梁承载能力极限状态Mmax〔KN·M〕-105438032正常使用极限状态Mmax〔KN·M〕-53684125Qmax〔KN〕9684纵梁承载能力极限状态Mmax〔KN·M〕-11436413521正常使用极限状态Mmax〔KN·M〕-69518146Qmax〔KN〕6951护岸.1土层指标选取③粉质粘土-粘土及其下土层，由于普通排水板处理方式难以提高其土层强度，因此不考虑强度增长，采用快剪指标计算。对③粉质粘土-粘土以上的土层如②淤泥土、②1淤泥质土，那么根据其所属区域分别采用不同的指标。计算时土层区域划分为原状土区、真空联合堆载预压处理区以及真空预压处理区三种。其中，真空预压处理区仅在软基处理方案中涉及。围堰：对原状土区，采用快剪指标和现场十字板指标分别计算；对真空联合堆载预压处理区，根据其施工过程中分级堆载高度，真空预压和堆载预压持续时间，采用十字板强度实时增长值计算；对真空预压处理区，根据其施工过程中真空预压持续时间，采用十字板强度实时增长值计算。护岸：对原状土区，采用快剪指标和现场十字板指标分别计算；对真空联合堆载预压处理区，采用十字板指标实际强度增长值；对真空预压处理区，由于卸载后使用期没有持续的堆载，因此，按固结快剪指标作0.8折减后采用；图7-1围堰土层分区示意图图7-2护岸土层分区示意图.2各土层指标与填料指标各土层指标选取见表7-10。

表7-10各土层指标表土层(材料)湿容重(KN/m3)浮容重(KN/m3)直剪快剪强度值直剪固快强度值现场原位十字板指标〔kpa〕摩擦角(度)凝聚力(KPa)摩擦角(度)凝聚力(KPa)块石1811450回填砂18300吹填疏浚泥1555〔估〕②淤泥19②1淤泥质土③粉质粘土④淤泥质土8⑤粉质粘土9⑦粘土⑧粗砂30强度增长计算真空联合超载预压区加固土体按砂井理论考虑强度增长，计算公式如下：经过处理后各加固土层增长后的强度如下表。表7-11加固土体强度值强度值〔kPa〕土层吹填泥②淤泥②1淤泥质土496877.3主要计算结果〔1〕南护岸软基处理方案围堰：加荷第5级为最不利施工工况，圆弧滑动稳定分项系数为1.114。图7-3最不利圆弧滑动示意南护岸：使用堆载为岸坡稳定最不利工况，圆弧滑动稳定分项系数为1.143。图7-4最不利圆弧滑动示意。〔2〕南护岸开挖换填方案南护岸：施工期为岸坡稳定最不利工况，圆弧滑动稳定分项系数为1.110。图7-5最不利圆弧滑动示意地震状况：发生7级地震时，稳定系数为1.005。〔3〕南护岸爆破挤淤方案南护岸：使用堆载为岸坡稳定最不利工况，圆弧滑动稳定分项系数为1.144。图7-6最不利圆弧滑动示意地震状况：发生7级地震时，稳定系数为1.003，能满足稳定要求。〔4〕西护岸软基处理方案施工期加荷第5级为最不利施工工况，圆弧滑动稳定分项系数为1.105；使用期堆载为岸坡稳定最不利工况，圆弧滑动稳定分项系数为1.162。图7-7施工期最不利圆弧滑动示意图7-8使用期最不利圆弧滑动示意地震状况：发生7级地震时，稳定系数为1.04，能满足稳定要求。〔5〕西护岸开挖换填方案西护岸：施工期堆载为岸坡稳定最不利工况，圆弧滑动稳定分项系数为1.132。图7-9最不利圆弧滑动示意地震状况：发生7级地震时，稳定系数为1.11，能满足稳定要求。〔6〕西护岸过渡段双排灌注桩方案和钢管板桩方案ａ、计算内容包括：滑动面拟静力法分析。选用加拿大岩土软件GEO-SLOPE，采用滑动面拟静力法分析码头结构在永久及可变荷载作用下的整体稳定性〔深层滑动〕。板桩结构强度分析。对板桩墙的内力分析，应用当前最有效合理的有限元法。ｂ、计算原理：滑动面拟静力法分析：分别采用瑞典法和简化Bishop法进行稳定分析，根据码头结构及地质分布形式，滑动面采用圆弧滑动面及非圆弧滑动面。有限元静力分析：采用增量分析方法以模拟实际的施工过程，本构模型采用邓肯张E-B模型，其平面应变条件下的增量应力~应变关系由下式表示：式中：，和为应力曾量，，和为应变增量，为邓肯张E-B模型的弹性矩阵。板桩强度分析：应用有限元方法在ANSYS软件平台上运行。计算模型选用竖向弹性地基梁法，墙背后加主动土压力，对开挖线以下土体用土弹簧的概念，使用土体弹簧将开挖线下土模拟为在墙上的一系列弹簧结点，墙前开挖线以下的被动土抗力按标准m法。m法求地基水平反力系数土体反力模量随深度变化的比例系数m为地面以下1.8T〔T桩相对刚度系数〕深度范围内各土层m的加权平均值。c、计算模式及结果：双排灌注桩结构强度分析模型图7-10双排灌注桩结构强度分析模型示意双排灌注桩结构分析结果图7-11双排灌注桩结构整体变形图图7-12双排灌注桩结构桩身弯矩图图7-13双排灌注桩结构横梁弯矩图表7-12双排灌注桩计算结果汇总表组合前排灌注桩后排灌注桩横梁最大变形(

mm)-mkN/m+mkN/m-mkN/m+mkN/m-mkN/m+mkN/m承载力极限状态--正常使用极限状态--钢管板桩滑动面拟静力法分析模型图7-14钢管板桩滑动面分析模型示意图钢管板桩结构强度分析模型图7-15钢管板桩结构强度分析模型示意图滑动面拟静力法分析结果——圆弧滑动面图7-16钢管板桩结构圆弧滑动示意图钢管板桩结构强度分析结果图7-17钢管板桩结构整体变形示意图图7-18钢管板桩结构直桩轴力示意图图7-19钢管板桩结构斜桩轴力示意图图7-20钢管板桩结构直桩弯矩示意图图7-21钢管板桩结构斜桩弯矩示意图

表7-13钢管板桩计算结果汇总表桩设计内力单桩垂直极限承载力结构整体稳定结构最大变形(

mm)+mkN/m-mkN/m拉桩力kN应力(MPa)压桩力(kN)拉桩力(kN)后直桩φ=4592前半叉桩φ=8169注：钢管桩材质为Q345B屈服强度为345MPa，设计容许应力为218MPa。〔6〕西护岸过渡段旋喷桩方案前方软基处理堆载时，对设计断面进行整体稳定计算，计算显示第3级加荷为最不利工况，稳定系数为1.14。图7-22西护岸过渡段旋喷桩方案施工期圆弧滑动示意前方上使用荷载20kpa时，对设计断面进行整体稳定计算，稳定系数为1.180。图7-23西护岸过渡段旋喷桩方案使用期圆弧滑动示意PAGE1507.7结构方案比选各方案工程费用表表7-14护岸工程费用汇总表单位：万元平面方案一序号工程工程或费用名称单位南护岸：软基处理方案西护岸：软基处理方案南护岸：开挖换填方案西护岸：开挖换填方案南护岸：爆破挤淤方案西护岸：软基处理方案数量单价总价数量单价总价数量单价总价一南护岸〔施工期围堰+护岸〕m622249186223596762225795二西护岸标准段+过渡段m464109904642324446410990三分隔围堰m130729171307291713072917合计239338825239362127239339702平面方案二序号工程工程或费用名称单位南护岸：小沉箱方案西护岸：软基处理方案南护岸：挡土墙方案西护岸：软基处理方案数量单价总价数量单价总价一南护岸m6224102262240743二西护岸标准段+过渡段m4641099046410990三分隔围堰m1307291713072917合计239354929239354650表7-15水工工程费用汇总表单位：万元序号工程工程或费用名称单位平面方案一(引桥式)平面方案二(连片式)码头结构方案一(混合桩)

南护岸(软基处理方案)码头结构方案二(钢管桩)

南护岸(软基处理方案)码头结构方案一(混合桩)

南护岸(小沉箱方案或挡土墙方案)码头结构方案二(钢管桩)

南护岸(小沉箱方案或挡土墙方案)西护岸标准段：软基处理方案；西护岸过渡段：双排灌注桩+钢管板桩方案数量总价数量总价数量总价数量总价数量总价数量总价110万吨级码头m66828401668321566684163566845034668453906684878921#引桥m75117775117732#引桥m75799757994护岸及围堰m23933882862238828239354929239354650239354929239354650合计692057296096564108684100319103439珠海高栏干散货码头工程工程可行性研究报告182-中交第四航务工程勘察设计院7.根据平面布置，码头有引桥式和连片式两个平面布置方案。其中引桥式方案码头面宽度35m；连片式方案码头及桩台面宽度70m〔80m〕。在使用功能上，引桥式方案在码头前沿线后140m开始往陆域宽度约75m范围，可以作为堆100KPa/m2荷载的煤炭堆场，码头前沿线215m之后堆场可以堆载250KPa/m2；而连片式方案在码头前沿线后40m开始即可作为堆60KPa/m2荷载的煤炭堆场，到离码头前沿线140m时开始堆场即可堆载100KPa/m2，到离码头前沿线约215m时开始堆场可堆载250KPa/m22的散货堆场，但在码头结构造价方面，连片式方案要比引桥式方案贵很多。经综合比拟，设计推荐了引桥式方案。引桥式的平面布置的码头考虑采用两种结构方案，结构方案一为混合桩方案，其中斜桩为Ø1200的钢管桩，直桩为Ø1200的PHC管桩。结构方案二所有桩基均采用Ø1100的钢管桩。结构方案一采用两种桩型，采购制作稍麻烦，但能够充分发挥钢管桩抗弯能力好和PHC桩轴向承载力大的特性，造价相对也廉价。经技术经济综合比拟，设计推荐码头结构采用结构方案一即混合桩方案。7.码软基处理、开挖换填、爆破挤淤三个方案技术上都很成熟，但在经济性、施工可控性、平安可控性和工期安排上存在差异。从经济性上考虑，软基处理方案在造价上是较优的；从施工可控性来比拟，爆破挤淤方案由于稳定性对块石落底的要求较高，爆填置换较深，堤头落底的难度较大，海侧三级肩台的形成也需要二次处理，而软基处理方案工艺成熟，难度不大，施工质量那么较易控制；从平安可控性来比拟，因场址距珠海电厂、粤裕丰码头、钢厂厂区较近，且本工程需钻孔深埋药爆破，爆破对邻近建筑物的影响较大，不可预见因素多；从工期安排上比拟，软基处理方案先形成围堰，前方陆域可较早开始吹填，进行堆场软基处理，码头与前方处理同步完工，工期安排较为合理，而爆破挤淤方案和开挖换填方案均需完成护岸大局部断面之后再开始前方吹填，将导致软基处理工期滞后；此外，由于西护岸距已建码头建筑物太近，无法实施爆破挤淤方案，导致南护岸爆破挤淤方案为孤岛形式，施工通道或工期问题较为突出。综上所述，南护岸推荐软基处理方案。。西护岸标准段西护岸标准段考虑采用软基处理、开挖换填两种方案比拟。软基处理方案现阶段造价比开挖换填方案低很多，将来护岸前方假设建设码头，由于软基处理后的地基土体指标有所提高，形成码头岸坡的开挖和回填工程量较省，而开挖换填方案尽