兼顾大型海缆敷设船靠泊的多用途码头设计

2021-07-25余广南阳江市交通投资集团有限公司

珠江水运 2021年12期

余广南阳江市交通投资集团有限公司

阳江港是国家一类对外开放口岸，水陆交通十分方便，随着阳江港港口功能的完善和辐射能力的增强，不断有企业入驻港区后方临港区域，临港工业发展迅速。根据广东省统一部署，阳江将打造成为世界级风电产业基地。目前已有多家风电企业落户阳江风电产业基地。为满足风电海缆的制造、出运以及风电运维所需物资的装卸等需求，阳江市交通投资集团建设了阳江港吉树作业区#J13-#J14泊位码头工程项目。

本文通过对阳江港吉树作业区#J13-#J14泊位码头工程项目的相关介绍，浅谈兼顾大型海缆敷设船靠泊的多用途码头设计，可为类似工程提供借鉴及参考。

1.泊位吞吐量预测

由于阳江港区腹地经济社会的快速发展，特别是腹地内产业结构的调整和优化升级，使阳江港吞吐量快速增长。本项目南侧#J13泊位定位为海缆及多用途泊位，北侧#J14泊位定位多用途泊位，项目建成后主要满足海缆的出运需求，同时满足交直流海洋缆附件以及临港企业的运输需求。预计本项目吞吐量91.5万吨，其中海缆6万吨、海缆附件0.5万吨、钢材50万吨、其他件杂货25万吨、集装箱1万TEU。本项目吞吐量预测详见表1。

表1 本项目吞吐量预测表

2.设计船型选择

海缆船船型属特种船型，未在《海港总体设计规范》（JTSl165——2013）中收录，通过国内外市场及后方电缆厂的调研，本工程设计船型为实船资料。根据港口规范，多用途泊位确定代表船型为3000吨杂货船（兼顾海缆船舶、集装箱船舶靠泊），以满足企业及市场未来发展需求，同时结构按5000吨级杂货船及海缆船-海洋石油286设计。设计船型选择详见表2。

表2 设计船型选择

3.装卸工艺

装卸工艺布置和设备配置除满足主要货种的作业要求外，还考虑尽可能适应多种货物的装卸和搬运。本项目码头用于装卸海底电缆及其配套附属设施、钢铁、其他件杂货及集装箱等货物。

海缆装卸工艺特殊，需采用“边生产，边装卸”的工艺，码头需与后方厂区做好衔接，保证输缆栈道的衔接。对于海缆设备，常用的装卸机械有高空敷缆机及门座式敷缆起重机。

海底电缆利用高空敷缆机或门座式敷缆起重机进行装船作业。后方厂区内的海底电缆通过输缆栈道上的多处牵引装置将其夹送至码头后边沿，经码头前方的高空敷缆机完成装船作业。考虑到海缆采用专用高空敷缆机装船其相关技术目前已经非常成熟，在各大港口应用广泛，后期更易维修、保养。而采用门座式敷缆起重机同时兼顾不同货种，使用上维修频率较高。因此，本工程采用了高空敷缆机装卸海缆。

海底电缆配套附属设施、钢铁及其他件杂货的装卸船作业分别通过门座式起重机、多用途门座式起重机装卸，集装箱通过多用途起重机进行装卸。

4.平面布置

根据《阳江港总体规划》（2018年5月），本工程码头等级按3000吨级泊位设计，为一字形连续布置。#J9-#J16连续布置且均为我集团码头，#J13-#J14为其中的2个中间多用途泊位，岸线长度278m，本工程泊位可与相邻泊位共用船舶停泊的富余长度，以满足安全系缆的需求。

本工程码头长度可以同时停靠1艘海缆船（海洋石油286）和1艘3000吨级杂货船/集装箱船，也可以兼顾远期预留船型考虑，同时停靠2艘5000吨级杂货船。泊位长度的典型船型组合详见表3。

表3 泊位长度的典型船型组合

码头前沿停泊水域宽度按2倍船宽设计，J13泊位设计取值65m，J14泊位设计取值37m。由于本工程码头结构为高桩透空式结构，码头后期浚深工序复杂，不仅施工时间长，影响码头后期运营，且对岸坡整体稳定和结构内力产生不利影响，故本工程码头前沿设计底高程按照最大设计船型（海洋石油286）考虑为-9.0m。

图1 码头平面布置图

因此，本工程平面布置如下：码头前沿线长278m、宽30m，采用栈桥式布置方案，设计顶高程为+5.5m，布置2个泊位。其中南侧#J13泊位为海缆及多用途泊位、长170m，具备常规件杂货装卸和海缆出运功能，北侧#J14泊位为多用途泊位、长108m，以件杂货和集装箱装卸为主。设置3座引桥与陆域相连。陆域总面积6.27万m2。陆域设置2个功能分区，为货物堆存作业区和辅建区。货物堆存作业区布置2块件杂货堆场、2块钢材堆场、1块集装箱堆场。

为了满足海缆出运需求，在海缆出运泊位后方中部预留布置海缆输送桥架位置，连接码头与后方堆场。海缆输送桥架沿码头后边沿南引桥北边线-件杂货堆场、钢材堆场南边线布置，并在出口大门附近设置接口，与后方海缆厂区的海缆输送桥架连接。

5.码头结构

根泊位建成后运营的海缆厂最大为“瑞兴68”及“海洋石油286”，船舶吨级接近15000吨，码头设计需充分考虑结构安全。为保证结构可靠，计算时同时考虑端部2个排架各承受1个撞击力。经计算，由于撞击力的水平分力较大，需增设承担水平承载力的斜桩。且当撞击力位于端部2个排架时，能分担水平力的桩基数量最少，桩基受力最大。在撞击力位于其余中间排架时，随着分担的排架增多，桩基受力减小。根据分析，同时从节约工程造价出发，每个结构段在端部设置11根桩，其余排架设置10根桩即能满足结构受力要求。结构方案如下：

（1）桩基布置：每个结构段端部排架设置11根桩，其中前沿10.5m范围内3对叉桩（轨道下各1对，斜率4:1，前排桩斜率分别为7:1和4:1），10.5m～30m范围布置5根直桩。非端部排架设置10根桩，前沿10.5m范围内5根桩，其中轨道下各1对叉桩（斜率4:1）、1根直桩，10.5m～30m范围布置5根直桩。每个结构段内的排架间距均为7m；基桩采用Φ800PHC管桩（配钢桩靴），以中风化花岗岩为持力层。

（2）上部结构：横梁尺寸：上横梁宽900 m m、高1600 m m（含面板厚度，不含磨耗层厚度），下横梁宽1400 m m，高600 m m；码头前沿设置预制管沟梁，其余间隔布置预制轨道梁（宽×高=1000mm×2200mm）、预制纵梁（宽×高=600mm×1600mm）；面板厚度为550mm，采用叠合板结构，其中预制板厚300mm，现浇板250mm，磨耗层50mm。

（3）护舷、系船柱设施：采用SA(DA-A)500H2500L橡胶护舷作为码头的防撞设备，系船设施采用650kN系船柱。

（4）引桥：为高桩梁板式结构，排架间距为7.3m，每榀排架布置3 根灌注桩，桩底以中风化花岗岩为持力层。上部结构为预制梁板结构，引桥横梁尺寸：上横梁宽800 m m，下横梁宽1300 m m，高1850mm，引桥次梁尺寸：（宽×高=600mm×1350mm），面板为叠合板结构，其中预制板厚300mm，现浇板250mm，磨耗层50mm。桩基承载力设计值详见表4。