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《水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)》2014年第三期

1駁岸結(jié)構(gòu)選型研究

徐圩港區(qū)駁岸結(jié)構(gòu)可選擇以下型式:爆破擠淤堤、全清淤拋石堤、塑料排水板+袋裝砂堤芯堤、直立堤，見圖2。但是徐圩港區(qū)駁岸結(jié)構(gòu)型式的選擇除應(yīng)考慮上述幾種因素外，還必須考慮與之匹配的碼頭結(jié)構(gòu)的型式、造價(jià)及其所形成的陸域面積和水域面積的利用情況，以保證綜合投資成本最低。為便于對(duì)比分析，駁岸結(jié)構(gòu)的天然泥面高程取－4．0m，陸域形成高程取8．0m。下面從方案特點(diǎn)、適用條件和主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來對(duì)比各類結(jié)構(gòu)型式。

1．1爆破擠淤堤爆破擠淤法無(wú)需大型施工機(jī)械和復(fù)雜的施工技術(shù)，施工速度快、投資省、見效快。但該方案施工期受石料供應(yīng)和施工方法的影響，工期不可控。由于爆破所需石料量較大，且需由陸上推進(jìn)施工，根據(jù)徐圩港區(qū)規(guī)劃平面布置圖，爆破拋石斜坡堤方案適用于一、二港池的駁岸。通過陸上拋石爆破推進(jìn)形成駁岸，爆破速度快，與在建的東、西防波堤(包括隔堤)一起形成一、二港池后方圍區(qū)，有利于盡快形成港池及航道疏浚土的吹填條件。參考徐圩港區(qū)現(xiàn)有的石料供應(yīng)情況和施工條件，即東西防波堤建設(shè)長(zhǎng)度超過一、二港池，為爆破擠淤堤提供施工通道條件下的造價(jià)估算，本方案每延米造價(jià)為14．3萬(wàn)元。

1．2全清淤拋石堤本方案特點(diǎn)是清淤換填在水上進(jìn)行，比只能由陸上單點(diǎn)推進(jìn)的爆破法靈活，可水上多點(diǎn)鋪開施工。該方案施工期受石料供應(yīng)的影響，工期不可控。根據(jù)清淤換填法筑堤的特點(diǎn)分析，若徐圩港區(qū)一至六港池采用滿膛式結(jié)構(gòu)碼頭，則后方圍堤和駁岸均具備采用清淤換填筑堤的條件，相對(duì)而言，對(duì)于水深較深、滿足施工開挖作業(yè)條件、淤泥厚度適中的區(qū)域，更利于采用清淤換填工藝。因此，如前所述，若一、二港池采用拋石爆破斜坡堤接岸結(jié)構(gòu)，則在三至六港池的斜坡堤駁岸中，適宜采用清淤換填斜坡堤結(jié)構(gòu)方案。參考徐圩港區(qū)現(xiàn)有石料供應(yīng)情況和施工條件，即全清淤堤一部分采用水拋石施工，另一部分在東西防波堤建設(shè)進(jìn)度滿足為全清淤堤提供陸上拋部分施工通道條件下進(jìn)行的綜合造價(jià)估算，本方案每延米造價(jià)為16．60萬(wàn)元。

1．3塑料排水板+砂被拋石斜坡堤本方案思路是將土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，使地基發(fā)生沉降，同時(shí)土體強(qiáng)度逐步提高，主要解決沉降和穩(wěn)定問題。該方案施工期受地基處理方式的影響，工期不可控。根據(jù)徐圩港區(qū)規(guī)劃平面布置圖，由于排水板+砂被拋石斜坡堤方案不受接岸推進(jìn)施工的影響，具備水上多點(diǎn)作業(yè)的條件，因此，該方案在一至六港池的棧橋式碼頭駁岸中均適用。根據(jù)一至六港池軟土分布的特征，參照國(guó)內(nèi)類似工程的經(jīng)驗(yàn)，軟土厚約15．0m，爆破拋石的置換量越大，本方案的價(jià)格優(yōu)勢(shì)就越明顯。徐圩港區(qū)軟土最厚的區(qū)域集中于中部地區(qū)，三、四港池的天然淤泥厚度達(dá)12～18m，且中部港區(qū)與陸地脫離，因此，本方案最適宜在三、四港池的棧橋式碼頭駁岸中采用。參考徐圩港區(qū)現(xiàn)有砂料供應(yīng)情況和施工條件，即塑料排水板+砂被拋石斜坡堤一部分采用水上施工，另一部分在東西防波堤建設(shè)進(jìn)度滿足該堤提供陸上拋部分施工通道條件下進(jìn)行綜合造價(jià)估算，本方案每延米造價(jià)為13．8萬(wàn)元。

1．4桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)堤該結(jié)構(gòu)方案主要采用鋼筋混凝土材料，可采用工廠化生產(chǎn)，投資造價(jià)可控。該結(jié)構(gòu)本身不會(huì)產(chǎn)生大的沉降，且該結(jié)構(gòu)還采用負(fù)壓下沉工法，對(duì)地基起到真空預(yù)壓的效果，進(jìn)一步減小工后沉降。該結(jié)構(gòu)方案的試驗(yàn)工程已經(jīng)在徐圩港區(qū)取得了成功，驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)方案和施工方案的合理性。桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)駁岸根據(jù)自身特點(diǎn)，適用條件受水深和淤泥層厚度限制，通過經(jīng)濟(jì)性分析，認(rèn)為該方案在淤泥層厚度5～15m，水深超過7m的淤泥質(zhì)海岸使用時(shí)，造價(jià)比較理想。在徐圩港區(qū)三至六港池區(qū)，淤泥層厚度為8～12m，水深7～11m，符合桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的使用條件，在該區(qū)采用本方案可以節(jié)省投資和工期。參考徐圩港區(qū)防波堤工程，進(jìn)行綜合造價(jià)估算，本方案每延米造價(jià)為12．1萬(wàn)元。

1．5駁岸結(jié)構(gòu)方案比較從建設(shè)時(shí)序、建設(shè)工期、建設(shè)條件及投資造價(jià)等方面對(duì)比以上4種方案后認(rèn)為:直立堤每延米造價(jià)最低，投資可控性最優(yōu)，工期有保證;在施工通道順暢和石料供應(yīng)充足的條件下，爆破擠於堤優(yōu)于塑料排水板+袋裝砂堤芯堤;在施工通道順暢和砂料供應(yīng)充足的條件下，塑料排水板+砂被拋石斜坡堤可以替代爆破擠於堤;全清淤堤造價(jià)最高，石料用量最多，投資可控性最差，要謹(jǐn)慎使用。針對(duì)徐圩港區(qū)駁岸結(jié)構(gòu)，考慮港區(qū)建設(shè)時(shí)序、建設(shè)工期和材料供應(yīng)，建議首選方案為桶式基礎(chǔ)直立堤，其次為爆破堤，再次為塑料排水板+砂被拋石斜坡堤，不推薦全清淤堤。

2碼頭結(jié)構(gòu)選型

對(duì)于連云港徐圩港區(qū)工程建設(shè)來說，駁岸結(jié)構(gòu)先于碼頭結(jié)構(gòu)建設(shè)，因此，為實(shí)現(xiàn)工程綜合投資成本最低、效益最大化的目標(biāo)，駁岸結(jié)構(gòu)的選擇還應(yīng)充分考慮今后碼頭布置和結(jié)構(gòu)選型這一重要因素。基于上述可行的駁岸結(jié)構(gòu)，通過綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比，分析徐圩港區(qū)碼頭結(jié)構(gòu)型式的最優(yōu)組合。

2．1碼頭使用條件按照規(guī)劃安排，本港區(qū)將建設(shè)大型通用碼頭、液體散貨碼頭、干散貨碼頭、集裝箱碼頭。為利于對(duì)比分析，碼頭使用條件按軌距30m考慮，碼頭面高程為7．0m，前沿水深按－16m考慮，天然泥面高程取－4m，陸域形成標(biāo)高8．0m。

2．2與斜坡堤對(duì)應(yīng)的碼頭結(jié)構(gòu)型式根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在軟土地基上建造碼頭，一般采用高樁梁板結(jié)構(gòu)最為經(jīng)濟(jì)，所以本次研究采用高樁梁板碼頭結(jié)構(gòu)。碼頭考慮寬36m，碼頭面標(biāo)高7．0m，裝卸船機(jī)采用30m軌距。引橋結(jié)構(gòu)考慮碼頭每300m長(zhǎng)設(shè)一座引橋，引橋?qū)?0m，橋面設(shè)計(jì)標(biāo)高7．0～8．0m，采用簡(jiǎn)支板連接駁岸，結(jié)構(gòu)斷面見圖3。該方案中，碼頭結(jié)構(gòu)離駁岸結(jié)構(gòu)較遠(yuǎn)，基槽開挖對(duì)駁岸結(jié)構(gòu)使用功能沒有影響。但是引橋增加了港池?zé)o效水域面積，減少了港區(qū)陸域面積，每延米浪費(fèi)了80m2以上面積，影響投資效益。參考連云港地區(qū)已建高樁梁板碼頭的造價(jià)，給出徐圩港區(qū)碼頭結(jié)構(gòu)和引橋結(jié)構(gòu)的綜合造價(jià)(未計(jì)碼頭前沿挖泥費(fèi)用)，本方案每延米造價(jià)為37．5萬(wàn)元。

2．3與直立堤對(duì)應(yīng)的碼頭結(jié)構(gòu)型式與直立堤對(duì)應(yīng)的碼頭結(jié)構(gòu)型式，在港區(qū)建設(shè)中常采用的是引橋碼頭和滿堂碼頭。分析徐圩港區(qū)的自然條件和功能要求，兩種型式都可以使用。

2．3．1引橋碼頭碼頭結(jié)構(gòu)及引橋結(jié)構(gòu)同3．2節(jié)。結(jié)構(gòu)斷面見圖4。碼頭結(jié)構(gòu)通過短引橋離開直立式駁岸結(jié)構(gòu)，消除了碼頭的基槽開挖對(duì)駁岸結(jié)構(gòu)使用功能的影響。同樣浪費(fèi)了港池的空間，每延米浪費(fèi)20m2以上的面積，但相對(duì)于長(zhǎng)引橋方案而言，其對(duì)投資效益的影響較小。參考連云港地區(qū)已建高樁梁板碼頭的造價(jià)，給出徐圩港區(qū)碼頭結(jié)構(gòu)和引橋結(jié)構(gòu)的綜合造價(jià)(未計(jì)碼頭前沿挖泥費(fèi)用)，本方案每延米造價(jià)為36．1萬(wàn)元。

2．3．2滿堂碼頭碼頭結(jié)構(gòu)同長(zhǎng)引橋碼頭結(jié)構(gòu)，只是在樁基打設(shè)完成后，二次拋填一個(gè)小棱體，彌補(bǔ)駁岸前挖除的土體。碼頭結(jié)構(gòu)與直立式駁岸結(jié)構(gòu)通過簡(jiǎn)支板連接。結(jié)構(gòu)斷面見圖5。碼頭與后方場(chǎng)地連成一片，具有操作使用方便、交通組織流暢、陸域面積大、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使圍海造陸投資效益最大化。參考連云港地區(qū)已建高樁梁板碼頭的造價(jià)，給出徐圩港區(qū)碼頭結(jié)構(gòu)、碼頭前沿挖泥費(fèi)用和駁岸前二次拋填費(fèi)用的綜合造價(jià)，本方案每延米造價(jià)為37．0萬(wàn)元。

2．4綜合比選分析綜合考慮工程造價(jià)和投資效益，對(duì)比以上3種方案，斜坡堤的引橋方案工程投資效益損失過大，從長(zhǎng)期投資考慮，滿堂碼頭桶式基礎(chǔ)方案投資效益最優(yōu)。而桶式基礎(chǔ)+引橋+高樁梁板碼頭方案的長(zhǎng)期投資效益略低于滿堂方案。

3結(jié)語(yǔ)

(1)在大規(guī)模陸域形成之初，徐圩港區(qū)駁岸結(jié)構(gòu)的選型和建設(shè)應(yīng)該統(tǒng)籌考慮其與后續(xù)碼頭結(jié)構(gòu)選型的關(guān)系，處理好這個(gè)關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)港區(qū)開發(fā)建設(shè)綜合效益最大化。(2)根據(jù)港區(qū)地質(zhì)條件、施工工藝、工程造價(jià)初步分析，適合于徐圩港區(qū)的駁岸結(jié)構(gòu)有爆破擠淤堤、全清淤拋石堤、塑料排水板+袋裝砂堤芯堤、直立堤等。根據(jù)初步擬定的駁岸斷面綜合分析認(rèn)為:直立堤最優(yōu)，其次為爆破擠淤堤，再次為塑料排水板+砂被拋石斜坡堤，最差為全清淤拋石堤。(3)為實(shí)現(xiàn)工程綜合投資成本最低、效益最大化的目標(biāo)，應(yīng)根據(jù)駁岸結(jié)構(gòu)型式和碼頭使用要求配備相應(yīng)的碼頭結(jié)構(gòu)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比，桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)+高樁梁板結(jié)構(gòu)方案較優(yōu)，其次為桶式基礎(chǔ)駁岸+引橋+高樁梁板碼頭結(jié)構(gòu)方案。

作者：龐亮李武單位：河海大學(xué)港口海岸及近海工程學(xué)院連云港港口集團(tuán)有限公司南京水利科學(xué)研究院中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司