码头初步设计[1]

南通港码头改造工程初步设计1一、设计基本条件和依据1.1工程概况南通港某港区是件杂货和客运站作业区，原有几座码头均为60年代修建的千吨级泊位。其3#码头为固定式码头，其余均为浮码头；位于上游的2#和3#码头为货运码头，下游的4#和5#码头为客运码头。随着南通地区经济的迅速发展，该港内的外贸货运量急剧增长。根据总体规划，本港区除保留客运码头外，要求充分发挥该区深水岸线的作用，为此将2#和3#码头位置改造成为一个万吨级深水泊位，规划年吞吐量35万吨。1.2设计依据《南通港码头改造工程设计任务书》《港口工程荷载规范》JTJ251—98《高桩码头设计与施工规范》JTJ291—98《港口工程地基规范》JTJ250—98《港口工程桩基规范》JTJ254—98《港口工程混凝土设计规范》JTJ267—981.3设计任务现对该港区平面布置、装卸工艺和水工结构进行初步设计。二、营运资料2.1货运任务改造后的万吨级泊位，规划年吞吐量为35万吨。近期进口货种主要为钢材、设备等，出口为水泥、化肥和轻工产品等，其中部分货物采用集装箱运输。远期拟发展为全部集装箱运输。2.2船舶资料根据世界集装箱船队现状及发展趋势分析，结合本项目的实际，本工程远洋航线设计代表船型应为10万吨级集装箱船（6001~8200TEU），远期兼顾到15万吨级（12500TEU）集装箱船。本项目设计船型尺度根据交通部2006年第47号“关于发布《海港总平面设计规范》（JTJ211-99）中‘集装箱船设计船型尺度’修订内容的公告”进行选取，详见下表。表2.2设计代表船型表单位：mDWT（t）型长(m)型宽(m)型深(m)满载吃水（m）10000散货船（兼顾船型）13520.511.48.510000杂货船（兼顾船型）14622.013.18.720000散货船（兼顾船型）1642513.59.850000散货船（设计船型）22332.217.912.8三、港口自然条件3.1水文条件3.1.1设计水位（依据南通港潮位频率累计曲线图2）设计高水位（高潮10%）：4.8m设计低水位（低潮90%）：1.5m极端高水位（50年一遇）：6m极端低水位（50年一遇）：0.7m南通港码头改造工程初步设计23.2地形、地质条件根据钻孔报告，本工程地质主要土层如下：①淤泥质亚粘土：-9.3~2.59m。②粉砂：-18.8~-2m。③亚粘土：-19.8~-14m。④粉细砂：-34.2~-18m。⑤亚粘土：-37.6~-26.6m。⑥粉细砂：-40.75~-28.8m。3.3气象条件3.3.1雨年最大降雨量1518毫米，年最小降雨量361毫米，年平均降雨量965毫米，10毫米/小时以上的中雨和大雨天数，年平均15天。3.3.2雾能见度大于1000米的雾日，年平均8天。一般都是晨雾，主要出现在12、1、2月。四、材料供应及施工条件周边城区建设颇具规模，港口运营多年，本工程外部条件优良。先期建设的进港道路条件已十分完善，交通非常便捷。南通市境内已经基本形成“三横两纵”的公路网主骨架，东西向公路有宁启高速公路、苏336（通启线）、苏335（通吕线），南北向公路有苏221、苏222省道。水运方面：南通区域内河道纵横交错，水运便捷以纵贯南北的通扬线航道、焦港河、丁堡河、江海河、通栟线、江石线、汇吕河为经，以横穿东西的老通扬河、栟茶河、如泰运河、通吕运河、通启运河等主要等级航道，形成四通八达的内河航道网络。供水、供电、通信方面：本工程已达到“四通一平”要求，项目施工所需的水、电、通信等基础设施条件无需另行设置。材料供应方面：本工程位于长江下游的南通市，工程建设所需砂石料、钢材等建筑材料供应系统发达，可在当地就近采购，也可水运至施工现场，较为便利。钢材、水泥等建筑材料货源丰富、供应充足。施工力量方面：本工程为常规的高桩梁板式结构，工程所在的长江中下游地区聚集多家技术力量雄厚、具有大中型港口施工经验的大型专业施工队伍，可根据本项目特点，经过招标、投标来选择合适的施工队伍。五、总平面布置5.1总平面布置原则根据水文、地质、地形、货种、装卸工艺及施工条件等因素综合分析,宜采用高桩码头结构型式。为避免建港以后的冲淤失衡,尽量少占用航道,尽量顺从水流方向,选用顺岸式。货物堆场布置在江堤外面陆域区域。（1）总平面布置与港区的自然条件相适应；（2）总平面布置满足码头的泊稳条件和作业要求；（3）码头尺度、港池水域及航道布置保证船舶的航行和靠、离泊作业安全，同时满足装卸作业要求；南通港码头改造工程初步设计3（4）充分利用现有的设施和依托条件，节省建设投资。（5）符合国家环保、安全、消防、卫生等有关规定。5.2码头设计尺度5.2.1码头泊位长度码头泊位长度应满足船舶安全靠离作业和系缆的要求。对开敞式码头，其泊位长度可根据《海港总平面设计规范》4.3.10按下式估算：LLb)5.1~4.1(式中，L-设计船长(m)；L=223m；因此，取bL=375m。码头泊位宽度由于码头离岸较远，为提高装卸设备机械效率，缩短船舶待港时间，考虑在码头面上布置少量的临时堆货场地，由此计算的码头面宽度为：D=D1+D2+D3+D4+D5+D6=3.0+16+5.5+15+0.5=40m式中：D1—为码头装卸设备海侧轨道中心至码头前沿的距离，取3.0m。D2—为码头前沿装卸设备轨距，取16m。D3—为后轨中心与后侧临时堆场间的距离，考虑一个车道和门机轨下的车道形成环路，取5.5m。D4—码头面预留临时堆货场地宽度，取15m。D5—临时堆场至码头平台后沿距离（含护轮坎宽度），取0.5m。5.2.2码头面高程根据《海港总平面设计规范》4.3.4,开敞式码头应满足码头面不被波浪淹没的要求,通常不考虑码头及连接桥上部结构直接承受波浪力的作用,码头面高程可按下式确定:hHWLE式中,E-码头面高程(m);HWL-设计高水位(m);取4.8m;-设计高水位时重现期为50年的%1H（波列累积频率为1%的波高）静水面以上的波峰面高度（m）；取0.65*%1H=0.65*2.1=1.37m；h-码头上部结构的高度（m）；（允许上部结构部分承受波浪力，取h=1m）；-波峰面以上至上部结构底面的富裕高度（m），取0.2m；因此，E=7.37m，取E=7.4m5.2.3码头前沿设计水深根据《海港总平面设计规范》4.3.5，码头前沿设计水深是指在设计低水位以下的保证设计船型在满载吃水情况下安全停靠的水深，其深度可按下式确定：4321ZZZZTD南通港码头改造工程初步设计41%42ZHKZ式中，D-码头前沿设计水深(m)；T-设计船型满载吃水(m)；Tmax=12.8m;1Z-龙骨下最小富裕深度(m)，按表4.3.5，海底底质属于含淤泥的砂，含粘土的砂和松砂土，1Z=0.3(m)；K-系数，顺浪取0.3，横浪取0.5；%4H-码头前允许停泊的波高(m)，波列累积频率为4%的波高，%4H=1.7m（设计高水位）；2Z-波浪富裕深度(m)；2Z=0.55m;3Z-船舶因配载不均匀而增加的船尾吃水值(m)，取3Z=0；4Z-备淤富裕深度(m)，根据回淤强度、维护挖泥间隔期及挖泥设备的性能确定，不小于0.4m。取4Z=1m；因此，D=14.65m，设计低水位：1.5m，所以码头前沿设计底标高为-13.15m，取-13.2m。5.2.4码头前沿停泊水域宽度按2倍设计船型船宽计算，取值为65m。5.2.5回转水域尺度回旋水域的设计底标高与航道取为一致。船舶回转水域在码头前方，呈椭圆形布置，长轴按3倍20000DWT杂货船船长考虑，为498m，短轴按2倍20000DWT杂货船船长考虑，为332m。5.3码头前沿线的布置码头前沿停泊区可利用该天然深槽以减少港池和航道的疏浚量。兼顾考虑连接码头和后方陆域的栈桥不宜过长，因此码头平台前沿位置可选择在能保证2万吨级船舶停靠水深条件的等深线近岸侧位置即可。码头前沿沿-13m等深线近岸侧布置。前沿线与原3#码头基本平行。5.4平面布置5.4.1码头作业地带前方桩台宽40m，装卸桥轨距16m，前轨距码头前沿3m。5.4.2引桥布置在保证完成预测吞吐量和货种的前提下，参考《公路工程技术标准》（JTGB01-2003），引桥单向所需车道数计算如下：N=（AADT*K*D）CD式中：N—单向车道数南通港码头改造工程初步设计5AADT—预测年的年平均日交通量；DC—每车道设计通行能力；D—方向分布系数；K—设计小时交通量系数；根据码头吞吐量预测结果推算的预测年平均日交通量及码头栈桥车流特点计算得：N=0.491根据以上计算，车行道采用双车道完全可以满足货物水平运输的需求。考虑本工程水平运输车辆主要以自卸车、平板车等重车为主，车体较宽，车行道全宽为10m，桥面净宽9m。这种桥面布置能够满足运输货物双向通行的需要，利用原3#码头的两个引桥，引桥及陆域之间构成环路，起到完善港区的交通组织，提高通行能力和服务水平的目的。为扩展码头的使用功能，提高引桥的通过能力，未来有大宗散货运输需求时，可将原2#码头引桥改造为为皮带机运输通道。散货卸船采用带斗门机，水平运输采用皮带机，引桥上设置皮带机廊道。5.4.3港内道路根据《海港总平面设计规范》6.3.3确定港内道路参数。道路宽度：主干道、次干道：15m，支道：5m；交叉路口内缘最小转弯半径：载重40～60t平板挂车：18m；道路边缘至货堆边缘的最小净距：1.5m；道路纵坡考虑排水要求取0.5%～1%。5.5辅助生产和辅助生活建筑物设综合办公楼、加油站、地磅房、小型流动机械库、装卸及成组工具库、车辆机械维修保养间、材料供应站等建筑设施，具体位置及面积见码头总平面布置图。主要生产、辅助建筑一览表序号单体名称层数结构型式单位数量备注1综合楼3钢筋混凝土框架㎡37002候工楼1钢筋混凝土框架㎡7503单身宿舍楼2砖混㎡35004食堂1砖混㎡18005机修工具库1砖混㎡966门卫室1砖混㎡483间7变电所1钢筋混凝土框架㎡2008供水调节站1砖混㎡1209仓库4轻钢㎡270005.5装卸工艺5.5.1装卸工艺和机械选型矿建材料的作业模式：码头前沿装卸船作业采用门座起重机，水平运输采用自卸汽车，堆场辅助归垛和装车外运作业采用单斗装载机钢铁、水泥、木材、粮食和其它货种等件杂货的作业模式：码头装卸船采用门座起重机与船吊配合作业，水平运输采用牵引平板车和载货汽车，堆场装卸车作业采用轮胎式起重机或叉车，仓库装卸作业为叉车。南通港码头改造工程初步设计6集装箱的作业模式：码头装卸船采用门座式桥吊，水平运输采用牵引平板车，堆场装卸采用轮胎式起重机或叉车。装卸工艺流程：矿建材料①船→门座起重机→接料漏斗（或单斗装载机取落地物料）→自卸汽车→堆场②堆场→单斗装载机→货主车辆钢铁、水泥、其它件杂货种①船↔门座起重机↔平板车（或货车）↔轮胎式起重机或叉车↔堆场②船↔门座起重机↔平板车（或货车）↔叉车↔仓库③堆场↔轮胎式起重机或叉车↔货主车辆④仓库↔叉车↔货主车辆集装箱①船↔门座桥吊起重机↔平板车↔轮胎式起重机或叉车↔堆场5.5.2港口主要建设规模的确定5.5.2.1泊位数目根据《海港总平面设计规范》5.8.1,泊位数应根据码头年作业量、泊位性质和船型等综合因素按下式估算：tPQN式中，N-泊位数；Q-码头年作业量（t），指通过码头装卸的货物数量，包括船舶外挡作业的货物数量，根据设计吞吐量和操作过程确定；tP-一个泊位的年通过能力。5.5.2.2泊位通过能力根据《海港总平面设计规范》5.8.4，集装箱码头年泊位通过能力可按下式计算：QttptQATPdfgyt)1(3211kkknpp式中，tP-集装箱码头泊位年通过能力（TEU），两个以上的集装箱泊位连续布置，且装卸桥同轨时可适当加大；yT-泊位年营运天数；根据前面资料分析，取Ty=330天；A-泊位有效利用率（%），取65%；p-设计船时效率（TEU/h）；南通港码头改造工程初步设计7Q-集装箱船单船装卸箱量（TEU），取5000TEU；gt-昼夜装卸作业时间（