混凝土定位墩在浮码头上的应用_刘世海

工程设计

GO N G C H E N G S H E J I

刘世海:混凝土定位墩在浮码头上的应用

348　

《工程与建设》　2008年第22卷第3期

收稿日期:2008-04-21

作者简介:刘世海(1978-),男,辽宁阜新人,安徽省港航勘测设计院助理工程师.混凝土定位墩在浮码头上的应用

刘世海

(安徽省港航勘测设计院,安徽合肥　230011)

摘　要:浮码头能够较好的适应水位变化,在水位变化较大、较频繁的河流中应用较多。其结构主要由趸船及其系留设施、活动钢引桥、升降架、固定引桥和作业平台等组成。其中趸船系留设施的选用与计算是浮码头设计中的重要内容之一。利用混凝土定位墩下部布置的斜桩抵抗浮码头受到的水平力,减小码头位移,降低造价,适用于存在较厚软弱土层的码头。关键词:浮码头;混凝土定位墩;斜桩

中图分类号:U646.117 文献标识码:A 文章编号:1673-5781(2008)03-0348-02

0　引 言

浮码头趸船的系留,规范

[1]

规定根据自然条件不

同可选用锚链和锚、撑杆系统或定位墩等方式。随着

船舶日趋大型化,趸船承受的撞击力、系缆力等相应变大,锚链系留方式要满足工艺对趸船的位移要求越来越困难。锚、撑杆系统在水位差大的内河中,趸船位置变动较大,且随水位变化须频繁收放锚链,使用繁琐。传统的定位墩结构采用钢管桩导桩式结构,在自由长度大、且地质存在较厚软弱土层的地区,仍旧难以解决趸船位移问题,采用多根钢管桩结构,造价高昂。笔者在设计长江下游池州电厂煤码头的过程中,趸船系留采用混凝土定位墩结构,较好的解决了大水位差、上层地质条件较差浮码头趸船的定位问题。

1　工程概况

该码头位于长江南岸,池州市贵池区,为某电厂重要配套工程之一,承担电煤进口任务。设计采用浮码头型式,共2个泊位,总长273m ,设计代表船型为1500t 级甲板驳和3000t 级舱驳,年吞吐量180万t 煤炭(进口)。设计最低通航水位2.10m (黄海高程,下同),最高通航水位14.10m 。码头主要由钢趸船、活动钢引桥、定位墩、皮带机栈桥等组成,平面布置见图1。趸船共2艘,尺寸为130m ×16m ×2.8(1.1)m ,上方各布置悬链式链斗卸船机1台,系留设施采用混凝土定位墩,每艘趸船设定位墩2个,布

置在趸船两端。

码头地处长江滩地,为较典型的河漫滩地貌。本

处长江岸线相对顺直,近堤滩地平缓,水下地形近岸起伏较小。长江主流居中偏南岸。

地质勘探结果揭示,定位墩处存在很厚的软弱土层,上部以淤泥质粉质粘土和粉质粘土为主,层厚达24～25m ,力学指标较差;其下为层厚约3m 的砾砂,稍密-中密,承载力较高;再下为强风化砂质泥岩,强度较高,勘探未揭穿。

图1　总体布置图

2　定位墩型式选择

系留设施选择时,锚链和锚、撑杆系统由于位移过大、操作繁琐相继被否定,仅有定位墩可供选择。由单根钢管桩导桩组成的定位墩,由于本处软弱土层较厚,趸船承受的水平力较大,难以满足位移要求。多根钢管桩组成的定位墩,造价高昂,且位移控制也不甚理想。为满足使用要求,节约投资,笔者借鉴混凝土靠船墩,最终采用混凝土定位墩方案。

该码头设计采用的混凝土定位墩,结构见图2。每个定位墩上部为混凝土空间结构,主要结构为1个

工

程设计

GO N GC H E N G S H E J I

刘世海:混凝土定位墩在浮码头上的应用

《工程与建设》　2008年第22卷第3期

349　

8.0m ×6.0m ×1.6m 八边形墩台,其上布置3个

1.4m ×1.4m ×10.4m 立柱,立柱顶部和中间分别用1.0m 和1.2m 厚板加强,与立柱对应墩台下方设靠船梁3个。定位墩基础选定600m m ×600mm 预应力混凝土打入桩。趸船与定位墩立柱对应位置设橡胶护舷消能,立柱与靠船梁外侧表面埋设钢板,以防局部混凝土损坏并减小摩擦系数。此种型式定位墩较好的解决了趸船位移过大的问题,且趸船随水位浮动,使用方便。

图2　混凝土定位墩结构图

3　桩基设计

定位墩上部混凝土结构简单,构件尺寸较大且连成整体,在计算过程中可作为刚性体

[2]

。下部的桩基

布置因为靠船梁限制和防止低水时趸船碰桩,桩顶中心只能布置在4.3m ×2.4m 范围内。3.1　设计荷载

定位墩承受的荷载主要包括墩身自重、趸船传递过来的撞击力、水流力、风荷载、系缆力等。将所有荷载转换到墩台底面即桩顶处,由于墩身自重较小而水平荷载较大,经试算,桩基计算最不利荷载组合为设计高水位时来船靠泊产生的荷载。荷载在图3所示坐标系(z 方向垂直向下)各方向的分荷载见表1所列。

表1　墩台底面最不利荷载组合

方 向X Y Z 作用力P /k N 1555723360弯矩M /kN ·m

-5719

214

459

3.2　桩基布置

从表1可以看出,墩台底部各个方向的荷载均存

在,受力情况较为复杂。由于弯矩与水平力相对较大,且桩顶布置范围较小,初步判断对桩基布置起控制作用的为桩顶弯矩与拉应力,因此桩基布置主要采用斜桩,布置见图3所示。

图3　桩基布置图

3.3　桩基计算

计算时假定基桩上端嵌固在定位墩承台内,下端嵌固于地基中,采用变位法[3,4]求解,承台位移在不同工况下的包络值最大为13mm 。基桩内力包络值见表2所列。

表2　定位墩基桩内力一览

编号轴力/k N 桩顶弯矩/kN ·m

桩顶剪力/k N

1

1148261342895284383751268364132025834552428037610972643571280263358

747

283

38

4　结束语

该码头于2005年竣工并通过验收,使用时趸船

仅在来船靠泊时有轻微震动,风浪与水流对趸船稳定基本无影响。

浮码头采用混凝土定位墩,下部可根据需要设置较多的斜桩,抵抗码头使用过程中的水平力。特别适用于地质存在较厚软弱土层的码头,较之钢管桩定位墩可有效地减小定位墩与趸船的位移,降低造价,满足使用要求。

〔参考文献〕

[1]　J TJ294-98,斜坡码头及浮码头设计与施工规范[S ].[2]　J TJ291-98,高桩码头设计与施工规范[S ].[3]　J TJ254-98,港口工程桩基规范[S ].

[4]　天津大学.港口工程[M ].北京:人民交通出版社,1979.