姬锐敏

摘要：为做好港口码头工程的精细化设计，文章结合具体工程案例，对港口码头精细化设计应用展开探讨，分别从总平面的布置、码头结构选型及构造、疏浚方式选择、地基处理、沉箱支承的双轨道梁作业、沉箱的低配筋作业、码头面层施工设计等方面，分析港口码头精细化设计方案。结果表明，采用精细化设计方式完成港口码头工程建设，可确保工程质量的良好性，有效发挥港口码头各项功能，并降低了工程成本，对同类工程项目建设具有借鉴意义。

关键词：港口码头;精细化设计;应用实例

中图分类号：U656.1A471663

0 引言

港口码头工程建设对于沿海地区经济发展至关重要。受粗放型设计理念的影响，当前港口码头工程设计存在质量、成本等问题。为改善港口码头设计现状，确保工程得到高质高效建设，就需要及时创新设计理念，根据实际工程情况采取精细化设计方式，以保证其各项功能及作用的有效发挥，这也是此次研究的主要目的所在。

1 工程概况

在广西沿海的某港口的码头工程中，港口的长度约550 m，可设计的港口长度350 m;其港口地区在全年的降水量约2 664 mm，日降水量约200 mm，此区域最高气温36 ℃，最低气温10 ℃，平均气温21 ℃;港口的最高风速和最低风速分别是30 m/s和6 m/s，年平均风速13 m/s。根据现阶段港口码头的实际需求，需要进行3个泊位的拟建：1号泊位是110 000 t的杂货泊位;2号泊位是200 000 t多用途的泊位;3號泊位是420 000 t钢铁的专用性泊位。在码头的设计中，主要包括横纵梁、停船的部件、面板和水平板等构成，其中横纵梁与水平板是通过混凝土进行制作的。

2 港口码头工程精细化设计应用实例

所谓精细是相对粗放对立而言的，精细化设计的内涵，是指综合考虑工程项目建设质量、功能要求、经济性等方面，采用精细化、细节化、具体化的方式，对整个设计过程进行优化，进而改变原有的粗放型设计问题，以达到提升质量、减少浪费的建设效果。将精细化设计理念引入到港口码头工程中，需从项目总体平面布置、结构选型与构造、作业过程中遇到的问题等角度分析，确定最优设计方案，确保工程设计及建设的合理性、经济性。此外，为更好地应用精细化设计理念，根据此次研究工程项目的实际情况，采用了挖岩、地基处理、薄基础、沉箱支承的双轨道梁技术、沉箱低配筋等先进技术。

2.1 总平面的布置

从工程总体来看，平面布置是尤为重要的。在本工程码头中，按照两个50 000 t的散货泊位进行计算，确定使用的岸线长度是520 m，通过考虑后续泊位衔接，实际建成有590 m。码头面的高程是4.30 m，前沿的停泊水域其底标高是-14 m。在本工程中，陆域的纵深约477～715 m。在总平面的布置中，除了按照规划、环保、用地和安全等原则，还要对码头的功能、陆域的形态、泊位的长度、总图的高程、综合的管网、交通的组织和后续的发展等方面进行综合考虑。

2.2 码头结构选型和构造

由于工程经营的货种比较多，为了满足生产的需求，工艺的技术方案一定要合理和经济。在进行设计时，要对装卸工艺和机械设备的功能性和灵活性进行考虑。在本工程的场区下，覆岩层的埋藏比较浅，沿着拟建码头的走向，其岩面的起伏比较大，这种工程场区的地质条件会对码头的选型造成一定难度。若码头使用桩基的结构，因为打桩并不能有效进入到较好的土层内，则桩基的稳定性就比较差;若使用嵌岩桩的话，施工的工艺较为复杂，其工程费用也比较高，要求施工的周期也比较长。为了满足码头的使用要求以及符合当地实际施工条件，码头的结构采用重力式的沉箱结构。这种沉箱结构设计的特色体现于基槽设置的深度、箱内和墙后的回填、沉箱的规格和轨道梁等部分[1]。

2.3 工程中面对的问题

2.3.1 疏浚方式选择

在疏浚方式的选择中，需要对疏浚区的风、浪和流等条件进行综合考虑，对疏浚土物理力学的指标、疏浚深度、方量和面积以及疏浚土处理的方式等方面都要进行确定。在此工程港池的水域中，其疏浚量有一定的规模，可以调配一些大中型的船机设备。港池的水域在码头的前方，水域较为宽阔和固定，对风、浪和流等情况也能够进行明确控制，在限制的水域内对船机的航行的要求并不是很高。此工程港池的水域内，其疏浚土的主要组成部分包括淤泥、冲积的粉质型黏土、混砂的淤泥、残积的粉质型黏土、页岩风化岩和泥质的粉砂岩等，其岩石层的埋藏比较浅，且层理的发育和原岩的结构都比较清晰，为了降低工程对周边的环境造成大的影响，需要对其泥土资源进行充分利用，在工程港池的水域内通过吹填造陆方式进行泥土疏浚。为了适应土质，对淤泥类土和粉质黏土通过普通绞吸式的挖泥船进行疏浚。在岩石层，为了避免对来往船舶和周边环境造成影响，不用爆破，而是通过挖岩方式进行疏浚。

2.3.2 地基处理及薄基础技术

对此工程的地基处理通过堆载和真空的预压以及强夯组合方法进行。堆载的预压法能够对地质的条件具有良好的适应性，有效确保地基的处理效果，且能够对开挖的土方内全-微风化泥质的粉砂岩和页岩进行充分利用，从而降低土方外抛量;在除围堰后的50 m范围中，出于对围堰的稳定性考虑，通过插塑料的排水板相关真空预压法对其进行处理，在码头后方的30～90 m回填区通过4 000 kN·m的单击夯击实施强夯处理[2]。

对码头的基床通过薄基础的技术进行施工，此工程通过重力式的结构设计方案，能有效解决对地质的相适应，但因为下覆岩层的埋藏比较浅，需要对较厚岩层进行挖除，在充分分析基岩的岩性后，考虑使用大功率的绞吸挖船，通过静态切割的方式进行开挖，这样对开挖面下的岩层基本不会产生破坏，也能够保证岩层较高的承载力，并将切割分层的开挖控制于1 m内。

2.4 引入先进技术

2.4.1 沉箱支承的双轨道梁技术

一般在胸墙的前沿架设码头轨道的梁前轨，在保证码头安全性和稳定性的基础上，出于对其经济性的考虑，要求沉箱底宽尽可能地减小。此工程对经济性的效果进行了综合考虑，其沉箱的宽度很难覆盖常规轨距的10 m轨道梁的后轨范围，则轨道梁的后轨一般需要进行单独性架设。在沉箱的安装中，通过专用做缝垫的靠板进行安装，此工程设计的安装缝宽是8 cm，将硬杂木进行加工为长50 cm、宽10 cm，且厚度分是3 cm、5 cm和8 cm的3种类型缝板，当作调节缝宽的垫靠板，在完成安装后，通过专职的潜水人员实施下水安装缝宽和错牙情况的检查。

在重力式的沉箱码头中，地质、水文、荷载和混凝土材料等因素会对其结构产生很大影响，其中填料具有选择空间，且码头断面的尺度确定主要是由填料选择而定的。常用的填料包括砂和石料等，若将石料当作填料，能够使沉箱的底宽变得更小，则沉箱的造价也会降低，但石料是比较贵的，将石料当作填料，会提高码头的造价;将砂当作填料的话，沉箱的底宽会变大，则沉箱的造价就会增加，但砂料是比较便宜的，通过砂料当作填料，总体看来码头的造价要更低一点。通过综合考虑，在此工程的码头后方通过回砂当作填料，并运用架轨道梁的后轨思路进行综合设计[3]。

虽然将砂当作填料增加了沉箱的底宽变，但出于经济性的效果考虑，其沉箱的宽度并不能实现对轨距10 m轨道梁的后轨架设。因此，设计出类似吊车的梁支撑型式，通过在沉箱的前后壁相应顶部加设牛腿构造的方式，来增加沉箱项部的宽度，并且在沉箱横隔板上进行连系梁的设置，让前后梁通过井字梁型式在沉箱的顶上进行固定，从而解决前后轨的沉降位移不一致的问题。

2.4.2 沉箱的低配筋技术

在此工程区域内，外海波浪受到河床地形和水深影响而呈现逐渐消减的状态，则进入到此工程水域的波浪往往很小。在距离此工程3 km的位置存在沉箱出运的专用性预制场，沉箱通过半潜驳方式拖运至施工的现场进行安装比较方便。这种方式中，沉箱结构的受力在施工中并不重要，沉箱结构的强度主要由码头完成建成持久性的作用而决定，因此在对拟定的沉箱尺寸进行设计中，需要对仓格进行合理设置，即对单个的沉箱设置2个横向舱格，设置3个纵向的舱格，并对沉箱的前后壁和隔板跨度以及厚度进行控制，就能够减小外荷载的作用，对沉箱所需配筋进行优化，就能够满足沉箱结构的强度要求。

2.5 码头面层施工设计

码头面层使用整体式的钢模板，面层的模板由桁架式的钢模组成，而前后模通过胸墙内预埋有锥台螺母和三脚架当作底面的支撑，且通过上下双层的拉条实施固定。对底层的拉条，通过30 mm的圆钢且外套有40PVC管使用，而上层拉条通过背靠背式20 mm的双槽钢夹30 mm的圆钢使用，以发挥支顶和拉固的作用。对于使用的预埋件，主要由专业的厂家定制，如井圈和井盖、螺栓以及托缆槽等，在专业厂家的定制后还要对预埋件进场报验进行严格控制。按照先防腐、后安装的工艺程序，对外加的工件进行工厂化的防腐处理，对现场的加工件进行除锈处理后再按照设计实施防腐处理[4]。

在施工前，一定要对测量放样进行严格控制，按照水平控制的标志对标高面进行控制。对面层要进行三次抹面、压光处理，并适时进行拉毛，第一遍的抹压一般是在混凝土浇筑5 h后进行，等混凝土振捣密实后，通过木抹子对面层进行抹压，一直到出浆结束;在混凝土浇筑6～7 h后，通过铁抹子实施第二遍的抹压，将凹坑和砂眼等处填实;在混凝土浇筑7～8 h后，通过铁抹子实施第三遍的压光，将全部抹纹进行压平、压光，最后通过排刷横向进行拉毛收面处理。在面层的混凝土完成终凝后，按照5等份的段长均分来对胸墙的面层表层实施切缝处理，控制4 cm内的深度。此外，混凝土结硬后，可以通过土工布的覆盖并加盖砂子来实施湿养，避免水分蒸发而导致裂缝的产生。

3 结语

由于港口码头工程建设要求的不断提高，精细化设计理念的应用将会越来越广泛。此次研究，通过采取精细化设计，在保证港口码头功能需求及安全性的前提下，从多个环节对工程设计进行了优化、细化，节约了大量工程成本，由此可见，精细化设计在港口码头工程中有着较高应用价值。但在工程实践中涉及的影响因素较多，港口码头工程所处环境复杂，为更好地推广精细化设计理念和方法，仍需加大对该方面的研究力度，在实践和总结中不断改善、创新。

参考文献：

[1]万德凯，王 洪. 港口码头工程精细化设计探究[J]. 读天下，2016（16）：133.

[2]李春輝. 浅析港口码头工程结构设计要点[J]. 华东科技（综合），2019（3）：92.

[3]何元瑭. 港口码头工程精细化设计应用实例[J]. 中国水运（下半月），2015，15（7）：268-271.

[4]陈 斌. 厦门港嵩屿港区二期码头工程精细化施工[J]. 工程建设与设计，2017（2）：115-116.

收稿日期：2020-05-08