重力式空心方块码头一种优化的结构型式

地基应力、降低工程造价等方面的重要作用，从而在结构选型时探讨设计新思路。
关键词：空心方块；结构型式；结构选型
中图分类号：U656.1 11
பைடு நூலகம்文献标识码：B
文章编号：1002 - 497（2 2002）01 - 0021 - 03
An Optimized Structural Type of Gravity Hollow Block Quay - Wall
HE Yuan - tang，HUANG Chang - hong
（Guangdong Province Planning & Design Institute for Navigation，Guangzhou 510050，China）
Abstract：It mainly introduces an optimized structural type of gravity hollow block quay - wall which is de-
7 结语
J - SFRC 和 JVS 水泥结构胶泥相配合，以其具有的优 良物理力学性 能，在 混 凝 土 道 路 裂 缝 处 理 上 避 免 了 按 传 统方法易于出现“1 条缝变成 2 条缝”，原贯穿裂缝重新贯 穿的现象；在混凝土路面缺陷、劣伤处理后避免出现新老 部位脱离起壳、断裂、裂纹、脱落异常现象。目前由 J SFEC 和 JVS 结构胶泥比普通混凝土成本较高；仅限于适 用最能发 挥 其 技 术 特 长 的 领 域 和 部 位，重 点 是“ 局 部 增 强、增韧、阻裂”。应用于混凝土结构修补加固的成本，远 低于环氧类、丙 烯 酸 类 材 料 的 成 本，且 施 工 操 作 简 单、方 便、无毒无味、质量易于保证。因此在混凝土结构修补加 固领域，具有明显的优势和应用价值。
拟建 5 万吨级集装箱泊位，总长 320m，码头面高程 3 . 2m（珠基，以下同），码头前沿底高程 - 16 . 0m。经充分 论证及经济技 术 比 较，初 步 设 计 推 荐 码 头 结 构 方 案 为 重 力式空心方块结构。
2 自然条件 2.1 水文地质 2.1.1 工程水位
设计高水位 1 . 28m、设计低水位 - 1 . 46m；极端高水位 2 . 40m、极端低水位 - 1 . 96m。
signed for a 50 000 dwt berth in a port of South China and its important functions in decreasing earth pressure on the back of wall，adjusting foundation stress and reducing engineering cost，etc . Furthermore，the new ideas on design in selection of structural type is studied .
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第 23 页） 4 结语
本设计推荐的重力式双层空心方块结构是对单层空 心方块结构（空心方块结构普通类型）在型式上的一种优 化，具有一般重力式空心方块码头的普遍特点，但比一般 重力式空心方 块 码 头 具 有 性 能 更 全 面，造 价 更 合 理 等 优 点。最后，对本结构方案的设计作以下几点说明：
收稿日期：2001 - 05 - 08 作者简介：何元瑭（1972 - ），男，广东广州人，助理工程师，从事港口工程专业。
· 21 ·
总 336 期第 1 期 2002 年 1 月
《水运工程》 Port & Waterway Engineering
Total 336 No. 1 Jan. ，2002
2.1.2 工程地质 码头区土层自上至下分布 4 层：
（1）淤泥 类 土：主 要 为 淤 泥，局 部 为 淤 泥 间 砂 或 砂 混 淤泥。灰色，流塑 ～ 软可塑状态，夹薄层粉、细砂。本层 厚度在 8 . 00 ～ 12 . 00m 之间，坦藏底层高程在 - 14 . 95 ～ - 19 . 20m之间。
总 336 期第 1 期 2002 年 1 月
《水运工程》 Port & Waterway Engineering
Total 336 No. 1 Jan. ，2002
重力式空心方块码头一种优化的结构型式
何元瑭，黄长红
（广东省航运规划设计院，广东 广州 510050）
摘 要：主要介绍设计华南某港 5 万吨级泊位时，推出的优化重力式空心方块结构型式及其在减小墙背土压力、调整
（3）施工简单，工期较短。
· 22 ·
总 336 期第 1 期 2002 年 1 月
《水运工程》 Port & Waterway Engineering
Total 336 No. 1 Jan. ，2002
图 1 双层空心方块码头断面
图 2 单层空心方块码头断面
（下转第 45 页）
· 23 ·
总 336 期第 1 期 2002 年 1 月
（1）本设计推荐的重力式双层空心方块结构方案，设 计原理与一般重力式空心方块结构相同，设计理论成熟， 符合现行设计 规 范 要 求，设 计 结 构 受 力 明 确，结 构 稳 定， 能满足使用要求。设计上将上层空心方块的底板尾部做 成悬臂，并设在适当高程处，目的是使结构更有效地发挥 减压卸荷作用，有 利 于 抗 倾 稳 定 性 和 满 足 地 基 承 载 力 要
经方案对比，设 计 推 荐 的 码 头 结 构 方 案 为 重 力 式 双 层空心方块（底 板 带 悬 臂 兼 卸 荷 作 用 ）结 构 型 式，基 础 采 用深基槽挖除软弱土层（底宽 12m、前坡 1 : 4、后坡 1 : 5）， 换填中砂垫层（厚约 6m），砂垫层经爆夯密实其上抛填 3m 厚的抛石基床，基床上安放底宽为 7 . 0m、长 7 . 5m、高 11m 的双工 字 型 空 心 方 块，块 体 内 抛 填 砂，上 层 安 放 底 宽 8 . 8m，底板厚 1m，带悬臂、后壁带斜肋，高 4 . 7m 的空心方 块。上部浇筑底宽 3 . 5m。高 3 . 5m 的混凝土胸墙，胸墙上 设装卸桥轨道。 墙 后 设 抛 石 棱 体，后 设 倒 滤 层 与 其 后 回 填砂隔开。此方案（图 1）与单层空心方块方案（图 2）相 比，前者更有利于降低和调整地基应力，其技术经济效果 明显。 3.3 技术经济效果
沉箱和大圆筒因基础过大，单个构件尺寸相应增大，自重 较大，超过 500t，需用大型起重设备，这样造价偏高。而实 心方块虽可按小块预制，但数量过多，起吊安装费用也不 少，造价也较高。 空 心 方 块 充 分 利 用 卸 荷 板 的 减 压 作 用 及卸荷板悬臂 上 填 土 对 竖 向 合 力 的 偏 心 作 用，使 基 底 应 力减小，从而能 保 证 砂 垫 层 承 载 力 要 求。 空 心 方 块 单 个 块体重量不大，基础底宽适中，特别是双层空心方块方案 因上层块体底板（带悬臂兼卸荷作用）较单层块体卸荷板 位置低，卸荷作 用 更 明 显，引 起 竖 向 合 力 进 一 步 后 移，缩 小偏心，在适当 减 小 基 础 底 宽 的 情 况 下 仍 能 保 证 砂 垫 层 承载力要求，既 降 低 造 价，又 保 证 了 结 构 安 全 可 靠，设 计 为推荐方案。 3.2 结构设计
码头前 沿 28m 内，q = 30kPa；码 头 前 沿 28m 外，q = 60kPa。 2.2.2 起重运输机械荷载
集装箱装卸桥轮压 Pmax = 420kN，轮数共 32 个，每支 腿 8 个。 2.2.3 地震荷载
按 7 度设防。
3 码头结构设计 3.1 结构选型
码头结构型 式 一 般 根 据 当 地 自 然 条 件、码 头 建 筑 物 使用要求和施工条件决定。本工程码头区地质地层主要 为淤积、冲 积 层，规 律 性 较 好，土 层 埋 藏 较 深，高 程 在 - 24 . 50m左右，码头结构型式选用桩基梁板结构是适合 的。但为满足码 头 前 沿 水 深 要 求，码 头 前 沿 需 挖 泥 至 高 程 - 16 . 0m，软弱土层厚度仅保留 8 . 5m 左右，如果再把此 软弱层挖除，进行换砂处理，码头结构采用重力式也是可 以的。此时决定选用何种结构型式与建设单位使用情况 有关。由于施工条件具备，地基处理难度不大，而重力式 结构与桩基梁板结构相比具有对超载及机械工艺变化适 应性强、整体性好、施工简单、使用年限长、维修费用少等 优点。作为以集装箱货运为主，机械化要求高，业务繁忙 的港口码头，要保证其使用方便且经久耐用，码头采用重 力式结构较为适合。由于码头较高，达 19 . 2m，基底应力 较大，通过抛石 基 床 传 至 砂 垫 层 顶 面 的 应 力 也 大，同 时， 基础前后趾应 力 相 差 也 大。 为 此，需 采 用 有 效 的 技 术 措 施，降低基底应力及调整平衡基础前后趾应力，使砂垫层 满足承载力要求。本工程采用重力式结构能否成功的关 键是将传至砂垫层的应力降低到其允许范围之内。码头 结构作了 5 个方案的设计，分别为单层空心方块方案、双 层空心方 块 方 案、实 心 方 块 方 案、沉 箱 方 案 和 大 圆 筒 方 案，经结构计算及稳定验算，5 个方案均满足规范要求。 设计时从减小 水 平 力 和 竖 向 合 力 的 偏 心 距，增 加 基 础 宽 度，增加抛石基 床 厚 度 等 各 方 面 综 合 考 虑 了 保 证 砂 垫 层 承载力要求的措施。此外，实心方块、沉箱和大圆筒方案 侧重通过增加 基 础 宽 度 来 保 证 砂 垫 层 承 载 力，而 空 心 方 块方案主要靠减小水平力和竖向合力的偏心距的措施来 保证，其中双层空心方块方案在这方面的作用尤为明显。
设计推荐的双层空心方块结构将上层空心方块的底 板尾部做成悬臂，并设在适当高程处，起到了比一般空心 方块结构更理想的减压卸荷效果，具有以下优点：
（1）技术先进性。结构合力重心后移，避免了地基局 部应力过大，有利于抗倾稳定性和满足地基承载力要求。
（2）经济合理性 。地基应力经调整均衡得到了降低， 因而基础底宽可以减小（设计推荐方案结构底宽为 7 . 0m， 单层方块结构底宽 7 . 6m），从而降低工程造价。本工程双 层空心方块结构码头每延米造价 13 . 82 万元，单层空心方 块结构码头每延米造价 14 . 30 万元，相比每延米造价节省 3.8%。
（2）砂土类：主要为砾砂或圆砾，层面局部为粗砾，饱 和，稍密 ～ 中密，并随深度含圆砾或卵石的增加而渐变为 密实状态。本层厚度一般为 5 . 00m 之间。
（3）残积土：可塑 ～ 软塑，最大厚度 3 . 00m 左右，埋藏 高程在 - 22 . 80 ～ - 27 . 00m 之间。
（4）全风化花岗岩：为花岗岩强风化呈土状，硬塑 ～ 坚硬，土质好，强度高。 2.2 工艺荷载 2.2.1 码头面堆货荷载
《水运工程》 Port & Waterway Engineering
Total 336 No. 1 Jan. ，2002
随改性剂的组成数量多少而变化。JVS 聚合物凝胶把水 泥的颗粒 包 裹 集 成 为 连 续 性 的 薄 膜 而 形 成 一 个 整 体 网 络，并填充水泥胶中的部分空隙，在受力时成为富有弹性 的“铰”结构，既分散了结构胶泥微细裂缝的应力集中，又 提高了变形能力，对微裂缝的扩展起到明显的抑制作用， 表现出良好的塑性特征。JVS 胶乳的加入具有减水剂效 果，降低 W / C，改善和易性，提高强度，而且可使集料与水 泥基面粘结度大为堤高。JVS 水泥结构胶泥在混凝土结 构维修加固中起到明显的“增强、增韧、阻裂”作用。
Key words：hollow block；structural type；selection of structural type
1 工程概况 某港位于珠 江 入 海 口 水 道 右 岸，拟 建 泊 位 位 于 已 建
码头下游侧。此港水域宽阔，水流平稳，外 海 传 入 波 浪 小，水深条件良好，距主航道约 2 . 4km。水陆交通方便，属 优良港址。