阳江港海陵湾港区吉树作业区#J1-#J2泊位码头水工结构设计分析

阳江港海陵湾港区吉树作业区#J1-#J2泊位码头水工结构设计分析
◎ 蔡宗杰 广东省航运规划设计院有限公司
摘 要：本文研究以阳江港海陵湾港区吉树作业区#J1-#J2泊位码头水工结构设计为例，从建设条件，码头水工结构方案及结构计算几个方面具体分析了码头水工结构设计。

计算结果表明，案例工程的码头水工结构稳定性均满足规范要求，可为同类型港口工程水工结构设计提供借鉴。

关键词：港口工程；码头；水工结构；稳定性计算
1.工程概况
阳江港海陵湾港区吉树作业区
位于广东省西部沿海，阳江市海陵湾
东岸，九姜河口南侧。

#J1-#J2泊位为
2个3千吨级多用途泊位，并兼顾靠
泊5千吨级船舶，码头总长度254m，
其中重力式沉箱结构段长210.9m，
灌注桩墩台结构段长43.1m；码头北
端设置护岸长545m，护岸采用斜坡
堤结构，南端与阳江港海事海监部门
基地码头相接；围堰总长度1205m，由北围堰、南围堰、分隔围堰三部分组成。

2.设计条件
2.1水文、气象条件
极端高水位4.59m；极端低水位-0.29m；设计高水位3.39m；设计低水位0.51m；施工水位2m；设计水流速度为1.5m/s。

区域全年风向以N E~N N E为主，出现频率为31.8%，最大风速为28m/s。

2.2地质条件
拟建场区上覆土层为第四系全新统至晚更新统淤泥类土或砂性土、花岗岩风化残积层、下伏燕山期全风化花岗岩、强风化花岗岩、中风
化花岗岩和微风化花岗岩。

2.3抗震设防
场地类型属Ⅱ类，抗震设防烈
度为7度，设计基本地震加速度值为
0.10g，设计地震分组均为第一组，
建筑的设计特征周期为0.35s。

2.4工艺荷载
港口水工结构工艺荷载如表1
所示。

3.码头结构方案
根据码头使用要求并结合港口
地质条件，码头水工结构设置一段
常规段和一段与邻近码头相衔接的
过渡段，常规段采用重力式沉箱结
构，过渡段由2个桩基（灌注桩地连
墙）墩台结构段组成[1]。

3.1常规段（重力式沉箱段）
码头前沿顶标高5.0m，底标
高-8.1m，沉箱底高程-12.0m，采
用重力式沉箱结构，常规段长度
210.9m，由9个沉箱和上部胸墙、连
系梁、轨道梁组成。

沉箱结构方案采
用的标准沉箱平面尺寸为：底宽×长
×高=13.98m×23.26m×13.27m，
沉箱底板前趾的长度为1.0m。

前壁
厚0.38m，后壁及侧壁厚0.35m，
横向隔板厚0.25m，纵向隔板厚
0.3m/0.25m，底板厚0.65m，内设
20×20cm加强角。

沉箱内用纵横隔
墙隔成15个舱格，横向3个舱，纵向荷载类型荷载
堆货荷载码头前方4m范围内：20kPa；4m到11.5m范围内：30kPa；后方均
载：30kPa
装卸机械荷载2台40t-30m多用途门机和2台25t-30m门机，最大轮压均为
250kN/轮
流动机械荷载25t轮胎式起重机、25t牵引半挂车、35t牵引车和30t平板车船舶系缆力411kN
船舶撞击力1252kN
表1 港口水工结构工艺荷载
珠江水运 2023 0631
5个舱。

沉箱内回填中细砂，舱格顶部铺设0.3m碎石垫层和浇筑0.1m C20砼垫层封舱，沉箱安装缝为60m m，两个沉箱之间设置倒虑空腔，空腔内回填20~100mm级配碎石、安放钢筋混凝土插板和铺设二层土工布作为倒滤设施。

沉箱结构持力层为粗砾砂层，基槽挖至标高-14.0m，开挖边坡为1:3。

基槽开挖完成后铺设一层0.3m 厚的二片石垫层，再用10~100kg块石抛填形成安放沉箱的基床，基床厚1.7m。

沉箱的上部结构为现浇C40混凝土L型胸墙，胸墙直接坐落在沉箱顶部。

胸墙顶宽3.5m，底宽5.0m，高为3.73m，胸墙内设置管沟，胸墙前沿设置高度0.25m的护轮坎。

每个沉箱上设置一段砼胸墙，即胸墙的分段长度为23.3m，段间设置20mm宽的沉降缝，沉降缝采用沥青木丝板等弹性材料填充，缝后与陆域轨道梁之间铺设两层土工布滤层，然后设置混合倒滤层结构。

橡胶护舷、系船柱和门机前轨设施等附属设施设置在胸墙上。

橡胶护舷采用SUC1150两鼓一板标准反力型橡胶护舷，竖向设置于胸墙临水面。

考虑兼顾小船停靠，另横向配置D500×2000L型橡胶护舷。

胸墙顶面设1000kN系船柱。

胸墙陆侧顶面纵向通长埋设门机前轨，钢轨采用QU100钢轨。

门机轨距10.5m，海测与陆侧轨道梁相距10.5m，陆侧轨道梁设在沉箱后壁上，采用反L型截面，高度取与胸墙一致，为3.73m，轨道梁顶宽1.0m，底宽2.2m，其分段长度取与胸墙（海测轨道梁）一致，为23.3m。

陆域轨道梁通过连系梁与码头前沿胸墙相连，连系梁设在沉箱横向隔板顶部，为矩形截面，尺度为0.8m×1.2m（宽×高），长度6.8m，与胸墙及陆侧轨道梁衔接处设置0.4m×0.4m加强角，重力式码头南
北端头处连系梁兼顾封头挡墙作
用，高度取与胸墙一致，为3.73m。

陆域轨道梁段间设置20mm宽的沉
降缝，沉降缝采用沥青木丝板等弹性
材料填充（与胸墙分缝处一致），缝
后铺设两层土工布滤层，码头后方回
填中粗砂。

在码头南端，为了避免重力式结
构基槽的开挖影响邻近阳江海事监
管基地码头的北护岸的稳定性，在
阳江海事监管基地北护岸前沿一定
范围设置临时支护结构，采用钢板
桩的双排桩支护结构，双排桩支护
段长 97m，桩顶高程 4.0m，桩底高
程—16.0/—12.0m，靠近码头基床段
（约 11.5m），在钢管桩后方软土层
采用高压旋喷桩整体加固，后方一
定范围内采用φ600@1500 高压旋
喷桩进行加固，高亚旋喷桩加固段
长度约 36.55m，临时支护段仅作为
施工过程的防护措施。

3.2过渡段（桩基墩台段）
码头前沿顶标高5.0m，底标
高-8.1m，墩台段由GZ墩台1和DT墩
台2两个结构段组成。

GZ墩台1段长
19.5m，宽15.0m，采用φ1.2m灌注桩
桩基墩式结构，沿墩台长度方向桩距
5.5m，设置4排桩基，沿墩台宽度方向
设置4根φ1.2m灌注桩，桩距3.8m，
墩台宽度方向最后一排灌注桩采用
φ1200@1400密排桩结构（地连墙），
桩间缝隙采用φ600@1400高压旋喷
桩封堵，灌注桩桩底标高—23.0m，
以中风化为持力层，顶标高为2.6m，
嵌入上部墩台100mm。

高压旋喷桩
底高程—14.8m，桩顶高程与灌注桩
一样，为2.6m，墩台采用现浇钢筋混
凝土结构，墩台底高程2.5m，顶高程
5.0m（码头面高程），在墩台上设置
供水栓井、门机轨道、系船柱、橡胶护
舷、靠船构件等附属设施。

D T墩台2段墩台平面呈梯形，
结构段长23.6m，宽15.0m，和GZ墩
台1结构段一样，采用φ1.2m灌注桩
桩基墩式结构，沿墩台长度方向桩距
4.8/4.5m，设置4排桩基，沿墩台宽
度方向设置4根φ1.2m灌注桩，桩距
3.8m，与GZ墩台1结构段不同的是本
结构段在海测和北侧灌注桩均采用
φ1200@1400密排桩结构（地连墙），
桩间缝隙均采用φ600@1400高压旋
喷桩封堵，本结构段所有灌注桩桩底
桩顶高程均和GZ墩台1结构段的一
样，高桩旋喷桩桩底高程—14.8m，
桩顶高程—1.0m，墩台采用现浇钢筋
混凝土结构，墩台底高程2.5m，顶高
程5.0m（码头面高程），在墩台上设
置门机轨道、系船柱、橡胶护舷、靠船
构件等附属设施。

过渡段的2.5m厚墩台分两次浇
筑，第一次浇筑厚度0.8m，形成墩台
底模施工平台，然后安装前沿预制靠
船构件，并进行墩台第二次浇筑形成
过渡段的码头平台结构。

过渡段形成设计断面及达到设
计强度后，地连墙可以作为施工期
基槽开挖的挡土结构，以防止基槽
开挖对邻近阳江海事监管基地的码
头及其北护岸的影响。

考虑相邻阳
江海事监管基地码头的船舶吨位较
小，停泊水域水深较浅，设计底标高
为—3.70m，而本项目停泊水域设
计底标高—8.1m，停泊水域开挖至
—8.1m的标高，对于邻近阳江海事
监管基地的高桩梁板码头和岸坡稳
定造成影响，因此需要邻近阳江海事
监管基地的高桩梁板码头前沿设置
一排φ1500mm间距1700mm灌注桩
地连墙，桩基顶面标高为—4.0m，底
标高为—18.0m，以强风化花岗岩为
持力层，桩间缝隙均采用φ600@1700
高压旋喷桩封堵，旋喷桩顶面标高
为—4.0m，底标高为—10.0m，地
连墙总长度28.6m。

同时考虑在本码
头停泊水域宽度范围设置抛石护坡
段，护坡段长49.2m，护坡结构采用
200~300kg块石抛填，本港侧坡度按
32学术　ACADEMIC
证书编号：18－2003）对桩基段码头整体稳定性进行验算，得：本结构段码头整体稳定的最小抗力分项系数
γR =1.65，均满足规范要求。

5.结论
通过对阳江港海陵湾港区吉树
作业区#J1-#J2泊位水工结构设计方案进行详细介绍，并对方案的结构稳定性进行验算，验算结构均满足规范要求，证明设计方案合理，可为
同类型港口工程提供借鉴。

1:1.5，海事监管基地的码头港池侧按
1:1自然边坡，护坡顶高程5.0m，底高程—12.0m，护坡段基础开挖与港池
疏浚同期实施，疏浚前先开挖护坡基础，抛填护坡块石再进行港池浚深。

D T 墩台2段与相邻海事监管基
地的码头现有护岸衔接处的小三角区采用抛填块石+现浇C30砼挡土墙结构，顶标高5.0m，使整个码头后方形成封闭的回填区。

在进行重力式结构段的基槽开挖时，必须确认海事监管基地北护岸前沿临时支护段、桩基墩台段的施工完成，并达到设计强度后才能进行，基槽开挖后及时回填基床块石，可减
少支护结构的支护压力。

4.结构计算4.1荷载组合
码头作用包括结构自重、码头
面均载、船舶作用力、流动机械荷载、波浪力、地震等[2]。

各作用效应按《港口工程荷载规范》（JTS 144-1-2010）[3]
的规定，对实际可能在码头
结构上同时出现的作用，按不同水位情况下相应的持久状况，短暂状况及
地震作用予以考虑组合。

4.2计算结果
4.2.1重力式沉箱段结构计算结果
（1）结构稳定性验算。

采用广
东省航运规划设计院开发的重力式
码头计算程序（程序鉴定号为：粤交科鉴字〔2001〕10号）对码头稳定性进行验算。

最不利状况下有关计算结果见表2。

（2）整体稳定性验算。

按圆弧
滑动法[4]，采用 TPWD 土坡稳定计
算系统（丰海技术咨询服务（上海）
有限公司，前交通部审定证书编号：18－2003）对重力式沉箱段码头整
体稳定性进行验算[5]，得：5000吨
级码头结构的最小抗力分项系数γR =1.34，均满足规范要求。

4.2.2桩基墩台段结构计算结果
（1）基桩内力计算。

桩基内力计算结果见表3。

（2）桩基单桩承载力验算。

桩基单桩承载力验算结果见表4。

（3）桩基段码头整体稳定性验
算。

按圆弧滑动法，采用 TPWD 土坡稳定计算系统（丰海技术咨询服务（上海）有限公司，前交通部审定
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表2 码头计算结果
注：偏心距e为正合力作用点在受力面中线前，为负则在中线后。

表3 桩基内力计算结果
表4 单桩承载力计算结果
状况抗滑稳定性（R d / S d ）（kN）抗倾稳定性（R d / S d ）（kN·m）
基床顶应力（kPa）基床底应力（kPa）偏心距（m）沿基床顶
沿基床底
前趾σmax 后锺σmin 前趾σ′max 后锺σ′min
e
持久
1756/9392009/1086
17549/6398
318
209
269
184 6.74地震1916/11212206/1283
19085/8569
432
17.54
357
35
4.87构件
轴力（压力/拉力）
（kN）
弯矩（kN·m）
剪力（kN）
验算状态
D=1200
灌注桩
4207/0.0
2544309承载力极限状态2838/0.01280
173
正常使用状态
构件单桩垂直力设计值Q
（kN）
单桩上拔力设计值T （kN）
参考钻孔D=1200灌注桩
64661356SG16452
1319
CS1
珠江水运 2023 06
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