1、大孤山西港区 14#17#泊位方案比选及物模分析摘要：因 14#17#泊位码头地质条件变化较大，且工程区波浪较大，设计单位依据规范进行了设计，通过方案比选及物模实验比较开孔沉箱和不开孔沉箱的优缺点，对码头断面设计进行优化。本文对两种比选方案结论进行了归纳总结，并对试验结果进行了分析。 关键词：重力式码头；削浪；开孔沉箱；物模实验 中图分类号： TU74 文献标识码： A 设计波要素 根据基础资料，中国华粮物流集团北良有限公司委托大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室进行了本工程的港内波况和设计波浪要素推算等水文分析工作，形成大连国际粮油物流产业园港区波浪数模研究报告 （以下简称波浪数模报告
2、） 。本工程位于控制点（A9A17） ，受 S 和 SW 向波浪控制。极端高水位、50 年重现期 H1%波高的最大值出现在 A9 点，该处 H1%波高为 4.96m。港区控制点 50 年重现期的设计波要素见下表。 表 1 50 年一遇，港区控制点 H1%波高计算结果 控制点序号 极端高水位 设计高水位 设计低水位 SW S SE SW S SE SW T= 7.20s T= 7.50s T= 9.00s T= 7.20s T= 7.50s T= 9.00s T= 7.20s A9 1.39 4.96 0.98 A9 1.39 4.96 0.98 A9 1.39 A10 1.59 4.10 0.
3、78 A10 1.59 4.10 0.78 A10 1.59 A11 1.79 3.82 0.78 A11 1.79 3.82 0.78 A11 1.79 A12 1.91 3.96 0.50 A12 1.91 3.96 0.50 A12 1.91 A13 2.11 3.68 0.57 A13 2.11 3.68 0.57 A13 2.11 A14 2.78 3.54 0.49 A14 2.78 3.54 0.49 A14 2.78 A15 2.46 2.46 0.42 A15 2.46 2.46 0.42 A15 2.46 A16 3.10 1.89 0.42 A16 3.10 1.89 0
4、.42 A16 3.10 A17 2.83 1.60 0.35 A17 2.83 1.60 0.35 A17 2.83 二、工程地质 勘区地层主要由上部淤泥、中部细砂和下部板岩组成。其中淤泥分布广、厚度较大，且力学性质较差，不能做为基础持力层；中部细砂力学性质较好，但分布不均匀，不宜做为基础持力层；下伏基岩中的强风化板岩分布广泛，层位稳定，强度较高，可作为建筑物的基础持力层；中风化板岩分布广泛，层位稳定，强度高，为建筑物良好的基础持力层。综合上述，本场地上部为淤泥，为软弱土，具触变性及震陷性，工程地质性质不良。下部主要分布为强风化板岩，强度较高，工程地质性质良好。综合评价本场地稳定性良好。地基
5、承载力指标如下表。 表 2 地基承载力指标表 土层 承载力 淤泥： f=30kPa； 细砂： f=120kPa； -1 强风化板岩： f=300kPa； -2 中风化板岩： f=800kPa。 三、方案比选 根据现有地勘资料揭示，大孤山西港区 14#17#泊位码头地质条件变化较大，从西往东，表层淤泥层逐渐变薄，岩面逐渐变高，码头区表层为 0.4016.90m 厚的淤泥，层底标高-26.140.46m，其下为细砂、强风化及中风化板岩，承载力分别为 120KPa、300KPa 及 800Kpa，强风化基岩面层底标高约为-33.22-3.50m。结合码头需自身掩护的特点、本工程基岩面分布的情况以及港
6、内波稳条件，码头拟采用重力式结构。开孔沉箱和不开孔沉箱结构两种方案进行比较。 14#码头结构方案比选 1开孔沉箱结构（结构方案一） 码头结构段长 282，码头面顶高程 5.50m， 沉箱基槽开挖至强风化板岩层，基床厚度大于 5 米，底部采用换填5300kg 开山块石（含土量小于 5%）并进行爆破夯实；抛石基床采用10100kg 块石，厚 3 米，采用锤夯夯实。 。沉箱顶高程为 2.5m，底高程-19.0m，沉箱长 19.95m，宽 18.4m（含前后趾各 1.5m） ，高 21.5m，重约3140t，沉箱共 12 舱。沉箱舱内均填 10100kg 块石，为减小地基应力，沉箱前舱填石至-5.5m
7、，其余舱全部填满。沉箱后方回填 10100kg 抛石棱体。 图 1 推荐方案剖面表 2不开孔沉箱结构（结构方案二） 码头结构段长 300m，码头面顶高程 5.50m。 沉箱基槽开挖至强风化板岩层，抛石基床采用 10100kg 块石，均采用锤夯夯实。沉箱顶高程为 2.5m，底高程-19.0m，沉箱长 19.95m，宽18.4m（含前后趾各 1.5m） ，高 21.5m，重约 3140t，沉箱共 12 舱。沉箱舱内均填 10100kg 块石，为减小地基应力，沉箱前两排舱填石至-5.0m，其余舱全部填满。沉箱后方回填 10100kg 抛石棱体。 图 2 比较方案剖面表 四、物模实验结果 1试验结果表
8、明码头断面、护底块石、沉箱内护面块石都是稳定的。2试验对沉箱两种结构形式(横孔和竖孔)的反射系数进行了测量，结果表明这两种结构形式对反射系数的影响不大，两种开孔形式反射系数基本一致，但是总体趋势是竖向开孔结构的反射系数略小于横向开孔的结构形式。比较不同水位时码头的反射系数可以看出，设计低水位时码头的反射系数最大，50 年一遇波浪时反射系数可达 0.70 左右；极端高水位、设计高水位和平均水位时，相同重现期波浪作用时，反射系数基本相当，50 年一遇时反射系数最大，可达 0.55 左右，2 年一遇时最小，设计高水位时仅为 0.25 左右。考虑竖向开孔结构在主要水位变化区域开孔率是均匀的，因此建议工
9、程采用竖向开孔结构。 3试验对码头的受力进行了测量，同时比较铸钢篦子开孔与否对结构受力的影响。结果表明铸钢篦子开孔时码头结构受力在局部有增大的趋势。结构中受力较大的面一般出现在沉箱 2#纵隔墙面和沉箱顶面，其主要原因是该部分受波浪冲击作用的影响。当铸钢篦子开孔时，最大压力可达 151.8KPa 左右，铸钢篦子不开孔时，最大压力可达 155.5KPa 左右。 4通过对点压力值积分可求出码头整体所受波浪力及其对应的压力分布。 五、方案比较物模实验结果 大孤山西港区 14#17#泊位码头两种结构方案在技术上都是可行的，但其各项经济技术性能则不尽相同。码头结构方案比较分别见下表。 表 3 大孤山西港区
10、 14#17#泊位码头结构方案比较表 方案 优点 缺点 结构方案一 （开孔沉箱方案） 泊位前波浪反射小，上浪较小，泊稳条件较好；对附近工程影响比较小。 沉箱较大，混凝土用量较多； 施工工序较多； 工程造价较。 结构方案二 （不开孔沉箱方案） 沉箱较小，混凝土用量较少； 施工工序较少； 工程造价较低。 泊位前波浪反射大，上浪较大，泊稳条件较差。虽然开孔沉箱方案相对实体沉箱方案来说，结构断面较大、施工工序较多、工程造价较高，但是，开孔沉箱方案能有效降低码头结构的反射系数，降低港区波高，提高码头泊稳条件，增加码头作业天数，并减少对公共水域及临近工程的影响，经与业主研究决定，推荐开孔沉箱方案为建设方案。 参考文献： 1中国华粮物流集团北良有限公司大连国际粮油食品物流中心项目中转设施（大连港大孤山西港区 14#17#泊位及配套设施）初步设计（大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司，国贸工程设计院 2012.08） 2大连国际粮油食品物流中心项目水工工程波浪断面物理模型试验研究报告 （大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室 2011.12） 3海港水文规范JTS145-2-2013 4重力式码头设计与施工规范JTS 167-2-2009 5港口工程荷载规范JTS144-1-2010
