營口港魚圈港區(qū)30萬級礦石碼頭設計

營口港魚圈港區(qū)30萬級礦石碼頭設計

1港區(qū)北防波堤邊界層英口港福魚灘大橋位于遼東灣東岸平臺角的頂部。30萬噸礦石碼頭位于港口西側，堆棧長度452m，寬度37.3m。碼頭前的設計高度為24.5m，碼頭頂部的高度為8.0m。30萬t級礦石碼頭前沿線與既有港區(qū)北防波堤軸線的距離僅為85m。目前,高樁梁板結構的既有20萬t級礦石碼頭已投入使用,碼頭泊位長度405m,前沿設計底標高-20.0m,碼頭頂面高程8.0m,其中工作平臺長357m,外側系纜墩距離工作平臺48m,碼頭距原護岸100m。已建成的一港池順岸泊位碼頭前沿線垂直于20萬t級礦石碼頭。30萬t級礦石碼頭平面布置,見圖1。2碼頭水工結構2.1重力式結構+樁基結構根據本工程所在區(qū)域的工程地質鉆孔資料,場區(qū)覆蓋層主要為新生界第四紀沖—洪積粉質粘土和中粗砂地層,對重力式結構和樁基結構均有較好的適應性。鑒于東側已建的20萬t級礦石泊位為樁基結構,且本工程碼頭前沿線與已建港區(qū)北防波堤距離較近,若采用重力式結構,在開挖基槽時可能導致防波堤失穩(wěn),與20萬t級礦石泊位的銜接也比較困難。因此,根據工程區(qū)域的實際情況,結合當地的工程地質和施工條件,本工程碼頭結構推薦采用樁基方案。2.2碼頭結構改造碼頭樁基可選用鋼管樁、預應力混凝土大直徑管樁等樁型。相對于其他樁型而言,鋼管樁具有強度高、彈性好、抗彎能力強、能承受較大的水平力和吸收較大的變形能量等特點,且制作和運輸方便,打樁施工速度快。因此,本工程選用鋼管樁樁基方案。本工程的主要內容包括:新建1個30萬t級礦石泊位的碼頭主體結構、與既有礦石碼頭銜接處系纜墩的改造、既有礦石碼頭和引橋的擴建改造等。其中新建碼頭工作平臺長404m,寬37.3m。每個排架設置7根鋼管樁,排架間距6.5m,在裝船機軌道梁下部采用直徑1.2m、壁厚20mm(水位變動區(qū)壁厚22mm)的鋼管樁,其他位置采用直徑1m、壁厚18mm(水位變動區(qū)壁厚20mm)的鋼管樁?；鶚俄敳繛楝F澆鋼筋混凝土樁帽,基樁底部設計高程為-48～-58m。碼頭上部為預制安裝混凝土梁板結構,包括靠船構件、橫縱梁、軌道梁、面板等預制構件,各構件安裝后均采用現澆鋼筋混凝土接頭將其連接成整體。預制橫梁高2.2m,預制縱梁高2.0m,預制板厚0.6m;靠船構件采用懸臂梁式結構,各個靠船構件間縱向設有前邊梁,預制構件安裝后現澆接頭,形成連續(xù)結構。30萬t級礦石碼頭結構斷面,見圖2。2.3碼頭連接和支持設施2.3.1選擇合適的橡膠護墻前邊梁上現澆部分安裝有GD280型橡膠護舷,靠船構件上安裝有SUC1700H型超高反力型一鼓一板橡膠護舷,橡膠護舷間距約13m。因既有20萬t級礦石碼頭安裝的橡膠護舷為SUC1700H標準型,為使一港池礦石碼頭前沿線保持為1條直線,便于岸線的整體使用,新建30萬t級礦石碼頭選用的橡膠護舷與其在外形尺寸上相同。新建礦石碼頭采用2000kN圓底盤系船柱,間距約13m。因受到當地施工條件限制,預制構件均采用非預應力構件。2.3.2鋪設現澆混凝土路面結構碼頭卸船機前軌距碼頭前沿4m,卸船機前、后軌距為30m,與20萬t級礦石泊位軌距相同,便于2個泊位間卸船機的并機作業(yè)。碼頭面鋪設現澆混凝土路面結構,沿碼頭縱向設有寬400mm,深150mm的排水溝,碼頭面橫向從兩側向排水溝設有1‰的排水坡度。碼頭上還設置有皮帶機支架基礎、變電柜基礎、上水栓井、電纜槽、燈桿基礎、除塵水槽基礎等。2.3.3方案一:改建鋼箱梁板墻碼頭系纜墩長17.8m,寬10.3m,基礎為直徑1.2m的鋼管樁,壁厚20mm,在水位變動區(qū)壁厚增加至22mm。樁頭采用混凝土灌芯,頂部為現澆混凝土墩臺,墩臺厚2.5m,墩臺頂部設有堤頭燈、絞纜機和系船柱等。在系纜墩與工作平臺之間設有長32.6m,寬2.0m的人行鋼橋,采用全焊接型式。為節(jié)省投資,將既有20萬t級礦石泊位的人行鋼橋整體移位,安裝在本工程碼頭端部與系纜墩之間。與既有20萬t級礦石泊位銜接處的系纜墩改造,共設2個結構段,長度為48m,寬37.3m。在與施工單位結合后發(fā)現,既有碼頭結構和地形對打樁船的打樁樁位布置有影響,導致連接既有碼頭工作平臺的2個排架與原系纜墩緊鄰的鋼樁之間距離較大,無法采用普通的梁板結構。因此,這2個結構段上部采用自重較輕的鋼箱梁和板梁橋結構,先在排架基樁頂部現澆鋼筋混凝土橫梁,在既有系纜墩前、后各現澆1個混凝土墩臺,并設2排直徑0.8m的鋼管樁,其上現澆鋼筋混凝土橫梁,將鋼箱梁和板梁橋搭在新建的鋼筋混凝土墩臺上。在新建的臨海側混凝土墩臺上設有系船柱、絞纜機、橡膠護舷等,現澆橫梁與墩臺接觸側埋設L70×7等邊角鋼,在因結構變形發(fā)生碰撞時,可減少混凝土結構的損壞,提高結構的耐久性。在現有地形條件下與打樁船尺度相結合,通過合理布置樁位,使結構更合理,施工更快捷。2.3.4鋼管樁海洋護甲防護技術在鋼管樁的浪濺區(qū)和水位變動區(qū)設有適用于高緯度地區(qū)海洋樁柱保護系統(tǒng)的防腐涂層,由礦脂底漆、海洋礦脂冷纏帶和高強度HDFE護甲組成,有效保護期25a,再經過后期的防腐維護可保證總有效保護期達到50a。該項防腐技術在國內新建碼頭中首次應用,鋼管樁海洋護甲的保護高度在工作平臺區(qū)域為3.8m,在系纜墩區(qū)域為5.7m。鋼管樁水位變動區(qū)以下采用外加電流陰極保護防腐系統(tǒng),設計使用年限50a。2.4既有引橋加固方案既有20萬t級礦石碼頭改造的內容包括:拆除與新建礦石碼頭相接側的軌道端頭車擋,鑿除部分混凝土使軌道與新碼頭軌道銜接;從原排水溝端頭處開始鑿除混凝土,使排水溝與新碼頭銜接,(既有排水溝斷面與新建碼頭排水溝的外型尺寸相同);因增加皮帶機基礎,在既有碼頭面上需鉆孔植入鋼筋,在碼頭表面鑿毛后現澆皮帶機基礎。為滿足新建30萬t級礦石碼頭的使用要求,既有20萬t級礦石碼頭的引橋需要拓寬,即在既有碼頭引橋外側增加1座有效寬度為7.0m的鋼引橋。新增引橋為單跨板梁橋,長約63m,設有2個引橋墩。1#引橋墩為重力式混凝土墩臺,2#引橋墩基礎為直徑0.8m的鋼管樁,鋼管樁可利用既有的引橋面實現陸上施工。樁頭采用混凝土灌芯,引橋外側設不銹鋼欄桿。本工程63m板梁橋的安裝在國內也屬首次,目前在生產運營中使用效果良好。既有碼頭引橋上增加1條皮帶機,需相應增設皮帶機基礎。3結構設計方案經濟效益營口港新建30