广西某短时大水差码头浮式系船设施设计要点

广西某短时大水差码头浮式系船设施设计要点

刘双1，许卓然1

(1、中水珠江规划勘测设计有限公司，广州，510610)

摘要：针对广西某短时大水差码头系船设施设计的问题及工程处独特的水位条件，结合目前码头系船设施设计规范和工程经验，确定了本工程系船设施的形式。简单总结了在短时大水差、不具备干地施工条件限制的小型码头系缆设施设计要点。结果表明，预制沉箱结构结合浮式系船柱可有效的解决船舶停靠时短时大水差的问题，在无法干地施工的情况下顺利完成下部结构施工。

关键词：系船设施设计；短时大水差；浮式系船柱；预制沉箱

Design Points of Floating Mooring Facilities For A Short-time Large Water Difference Wharf in Guangxi

Abstract：In view of the design problems of the mooring facilities of a short-time large water difference Wharf in Guangxi and the unique water level conditions of the project,The form of the mooring facilities of the project is determined based on the current design specifications and engineering experience of the dock mooring facilities,This paper briefly summarizes the design points of mooring facilities for small-scale wharf with short-time large water difference and no dry land construction conditions.The results show that the prefabricated caisson structure combined with the floating bollard can effectively solve the problem of short-time large water difference when the ship is docked, and successfully complete the substructure construction in the case of dry construction is impossible.

系船设施是码头结构的重要组成部分，能够使得船舶系缆方便，保障船舶停靠及码头结构的安全，降低工程造价。目前国内海港码头及少数内河码头因水位差较小，多采用结构简单的悬臂板或悬臂梁式靠船设施[3][4]。综合内河码头和海港码头来看，系船结构从适应水位条件来看分为固定式系船结构和随水位上下浮动的浮式系船结构[5]。

系船设施的建设根据不同的水文情况，可以采用不同的结构型式，水位急速变化的地区因传统固定式系船设施在系缆脱缆上的制约而存在显著的缺点，而浮式系船设施作为一种较新颖的设施，其基本原理是利用水的浮力作为依托，系船设施随水位能够自由升降，能较好地解决大水差或是短时大水差的分层系缆问题，改善码头的停靠问题，使得施工更加简单、方便，便于后期运营。

本文依托于广西某山区河流船闸配套的码头，对适应短时大水差码头的系船设施设计要点进行分析，为同类工程提供借鉴。

1 工程区建设条件

1.1设计要求

该码头位于广西某山区河流，为船闸配套的码头。主要为船闸施工期材料的装卸及后期船闸运营需要服务。根据工程附近水文站实测资料分析和工程上游临近水电站建站以来逐时水位资料，本码头水位为：设计高水位119.29m，设计低水位为114.4m，极端高水位为121.45m。因码头上游约2600m处有一座水电站，该水电站为日调节电站，坝下水位短时间内变化大且变幅频繁，码头处短时大水差导致无法单独使用固定式系船设施。

1.2设计船型

根据工程河道现有的船型资料，结合未来航道发展需要，设计代表船型尺度表如下：

表1设计船型主尺度

1.3水位条件

位于码头上游2600m的日调节水电站坝下水位变动频繁，短时间水位差较大。据2013年至2018年水位统计值可知，时变幅大部分时间为1m以内，部分时段超过1m，时变幅较大，部分水位时变幅数据见下表。

表2上游日调节水电站坝下水位变幅统计（单位：m）

1.4地质概况

该段边坡以山梁（山脊）、山腰开挖为主，局部为山脚开挖，中间渠道横穿岩捞山梁，地面高程195m~320m，相对高差50m~125m，自然坡度35°～45°，地形陡峻。

边坡及周边主要出露地层为三叠系中统百蓬组（T2b）碎屑岩、第四系残坡积层（Q4edl）和第四系全新统松散冲洪积层（Q4apl），其中三叠系中统百蓬组（T2b）碎屑岩根据沉积韵律划分为四段，边坡区出露第一段（T2b1）和第二段（T2b2），岩性主要为类复理式建造的碎屑岩及粘土岩，岩石普遍遭受轻度浅变质作用，岩性主要为浅变质细砂岩、细砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等。

码头区域主要地质由上向下分别披露为粉质粘土（层厚约6m）、砂砾卵石（层厚约6m）、强风化细砂岩（层厚约1.5m）及中风化细砂岩（层厚约7.5m）。

强风化细砂岩的承载力为300~500KPa，中风化细砂岩承载力则为1500~2000 KPa。

1.5地震

根据地震构造特征和近场区地震活动性特征综合分析后认为，近场区具备发生 6.5—7.0级地震的发震条件，工程场地遭遇50年超越概率10%地震作用时，地震动峰值加速度为150~160gal，地震基本烈度Ⅶ度。

2建设规模

本工程拟建设1个1000t级杂货船泊位，主要考虑施工期材料的运输及工程建成后配合船闸运行使用。

拟建码头面长度为50.2m，宽为20.17m，建设一个1000t级杂货船泊位，码头前沿布置停泊水域与主航道连接。

3设计要点

3.1 结构方案的选取

根据工程所在区域的地形条件和后方陆域布置情况及水深条件，经比选，选定重力式结构型式。考虑港址水位变幅大的情况，船舶靠泊在短时间内需适应水位较大变化的特点，浮式系船柱可较好的解决在水位变化频繁情况下系脱缆问题，固定系船柱则能适应船舶制动停靠。码头结构采用直立式沉箱结合固定式系船柱与浮式系船柱的结构方案。

3.2结构设计

码头长度为50.2m，下部结构采用沉箱，沉箱共有两种结构型式，其中沉箱CX1为浮式系船柱与沉箱同步预制，CX2为普通沉箱结构。

CX1沉箱前外壁厚350mm，后外壁厚300mm，横隔墙厚200mm，纵隔墙厚度因浮式系船柱加厚到800mm。底板厚400mm，前趾宽0.5m，后趾宽0.3m，沉箱内回填中粗砂。沉箱前壁设有长3720mm，宽1995mm混凝土块体，中心设置半径为850mm孔，方便布置浮式系船柱。

CX2因不设置浮式系船柱，除隔墙均为200mm厚，其余尺寸与CX1均一致。

沉箱上设置现浇“L”型混凝土胸墙。胸墙宽7.2m，顶宽2.25m，高5.7m，胸墙顶高程122.0m，胸墙底高程为116.3m，胸墙结构同步现浇浮式系船柱槽。浮式系船柱下游侧布置有固定系船柱，标高分别为117.0m，118.7m，120.4m。沉箱结构以中风化岩石为持力层。

码头前沿设置1道宽1.2m步级方便人员上下，步级顶高程122.0m，底高程117.80m。步级尺寸为200mm×300mm（高×宽）。

码头附属设施主要有浮式系船柱、固定系船柱、橡胶护舷、楼梯等。浮式系船柱选用250kN系船柱，为方便船舶系靠，浮式系船柱旁设置一列系船钩，码头面设置250KN系船柱，选用D400H橡胶护舷。

图1 码头立面图

图2码头结构断面图

图3 CX1沉箱结构图a-a

4结语

1）此类短时大水差的码头工程，既要满足其服务于过闸船舶短时停靠的功能，又要兼顾施工期间工程材料的卸船。目前国内大水差码头建设已经取得了一定成果，但短时大水差的系缆问题解决仍存在一定的空白，因此本码头的建设具有较强的代表性和可参照性。

2）工程区域位于日调节电站下游，时变幅大，船舶靠泊在短时间内需适应水位较大变化的特点，浮式系船柱可较好的解决在水位变化频繁情况下系脱缆问题，固定系船柱则能适应船舶制动停靠。

3）因工程施工期间无法满足干地施工的条件，采用预制沉箱结构与浮式系船柱形成一个整体，待沉箱安放后可满足上部胸墙结构现浇的要求。

4）内河沉箱码头因施工机具的限制，无法实现较大重量沉箱下水。本工程沉箱的预制场地位于工程附近，沉箱重量为400吨以内，预制完成后采用组装井字形吊机通过桩基桁架栈桥吊起沉箱至河面上空安放，该下水方案目前已经应用成熟。

参考文献：

[1]韩理安. 港口水工建筑物（第二版），2008.10.

[2]中交水运规划设计院。船闸总体设计规范：JTJ305-2001[S].北京：人民交通出版社.2001.

[3]冉小军.大水位差直立式码头靠船设施研究[J].中国水运，2012，12（10）：243-244.

[4]王伟丽，陈新，孙世伟.大水位差高桩梁板码头系靠船结构及前排桩基选型[J]. 中国水运，2018，38（4）：38-42.

[5]杨洋.三峡库区架空直立式码头新型结构型式及系靠船设施研究[D].重庆交通大学，2012.