承重式船台与重力式驳岸相结合结构简述

承重式船台与重力式驳岸相结合结构简述

许智泓

中船第九设计研究院工程有限公司上海海洋工程和船厂水工特种工程技术研究中心上海200063

摘要：本文以广州某总装造船平台项目为实例，通过比较三种不同结构方案详细叙述了需要同时承受较大竖向力及水平力的结构方案。重点突出了承重式船台与重力式驳岸相结合结构的合理性，为以后的同类型工程项目提供了宝贵的经验。

关键词：承重式船台；重力式驳岸；总装造船平台；

0.引言

近年来随着下水工艺的不断提高，越来越多的船体在水平船台上建造，然后通过半潜驳下水。在下水过程中由于船体的竖向荷载很大，故对结构的要求也越来越高，而驳岸区域的承重式船台往往也是下水过程中结构的重点和难点。

1工程概况

总装造船平台工程驳岸部分主要包括驳岸岸壁、45t吊车道基础、1#及2#水平船台、周边地坪等。

2自然条件

2.1区域概况

拟建场地位于龙穴岛东～东南部，在中船龙穴造船基地民船区以西，军品区港池以东。

拟建物东侧为中船龙穴造船基地一期工程1#、2#船坞，西侧为中船龙穴造船基地民船项目一期工程厂部办公大楼，北侧为港池，南侧为中船龙穴造船基地民船项目一期分段涂装工场。拟建场地现状表层主要为填土，道路周边管线分布较多。在拟建直立式驳岸（预留作为舾装码头）处局部有大量堆砂。

2.2气象

气温：年平均气温为22.0℃左右，极端最高气温38.2℃，极端最低气温为-0.5℃左右。

湿度：各月的平均相对湿度在71%～85%之间，多年平均相对湿度为80%，相对湿度最小为冬季，历年最小为5%，出现在1963年1月18日。

降水：年平均降水量为1774.1mm，历年最大年降雨量2394.9mm，历年最小年降雨量972.2mm，最长连续降雨量481.3mm，最大日降雨量367.8mm。

雾：雾一般出现在冬、春季，秋季偶有出现，5~11月一般无雾。雾多发于凌晨，中午后消散。平均年雾日数为5.7天，最多为15天。

雷暴：多年平均发生雷暴的天数为80天。

2.3水文

采用南沙港区舢舨洲潮位站实测资料统计得到潮汐特征值如下：

历年最高潮位：4.65m（理论最低潮面为准，下同）

历年最低潮位：0.10m平均海平面：1.90m

平均高潮位：2.63m平均低潮位：1.03m

最大潮差：3.58m平均潮差：1.61m

平均涨潮历时：5时49分平均落潮历时：6时43分

设计高水位（高潮累积频率10%的潮位）：3.24m

设计低水位（低潮累积频率90%的潮位）：0.53m

50年一遇极端高水位：4.44m

50年一遇极端低水位：-0.10m

2.4地质

拟建场地于2005年6月开始围海造地吹填，主要吹填以①2层吹填土（淤泥质粘土）为主，2005年底完成围海造地；2006年6月又开始为软基处理进行准备，主要吹填以①1层吹填土（粉砂）为主。现拟建场地勘察期间水域泥面标高约2.80～-8.40m，水面标高最低潮标高0.80、最高潮标高3.50m；陆域地面标高约3.70～6.80m。

拟建场区属剥蚀残山、河床、河口三角洲地貌类型。

拟建场地上部覆盖层属第四系河口～滨海相沉积层，主要由淤泥、粘性土及砂土等组成，下部基岩为混合花岗岩。

3结构方案比选

本工程区驳岸前沿全风化岩第⑨1层、强风化岩⑨21层及第⑧层残积土承载力相对较高，土性较好，且强风化岩埋深相对不深（-2~-20m范围内）。根据总平面布置，驳岸面标高为+5.2m，前沿设计水深一般为-9.5m。综合上述地质资料和水文条件、设计水深要求等因素，一般可选用重力式结构或直桩高桩结构。另考虑到驳岸前沿水域地质良好，水深一般在0~-3m左右，局部-5~-7m（临近已建造船坞驳岸及华机码头处），泥面相对较为平缓，具备设围堰干施工重力式结构的条件，因此在重力式结构方案中可以有沉箱方案及干施工扶壁方案。综上所述，以下将筛选的三种方案进行比选：

3.1重力式沉箱方案（方案一）

驳岸总长度为281m，驳岸面标高+5.2m，前沿设计泥面为-9.5m。驳岸后方预留45t吊车轨道基础，海侧轨道距离驳岸前沿5.0m，轨道中心距为12m。

驳岸结构一般采用抛石基床沉箱重力式结构型式。一般单个沉箱尺度长24.95m，箱体宽9.5m，沉箱高度11.5m，沉箱前趾长为1.0m；沉箱前墙厚0.4m、后墙厚0.35m、侧墙厚0.4m、隔墙厚0.2m，沉箱底板厚0.5m。预制沉箱沿驳岸纵向连续布置，箱内回填砂。沉箱下为10~100kg抛石基床，一般厚度为1.0~5.0m，持力层为⑧层残积土或⑨1、⑨21层岩层面。沉箱后回填中粗砂并振冲密实以形成陆域堆场。沉箱上为现浇钢筋混凝土胸墙，胸墙上设置45t门座起重机江侧轨道基础、公用廊道、护舷及系船设施等。

陆侧吊车道基础采用桩基上连续梁结构型式，桩基为Ф600PHC桩（AB型），桩距一般为3.2m，平均桩长~20m左右，现浇轨道梁分段长度一般为34.0m，轨道梁BxH为（1~1.4）x1.6m。

承重式船台驳岸段采用桩基大板结构，桩基采用Ф1400冲孔灌注桩（桩底标高~-34.0m，桩长约为~36m），上部船台板为厚3.2m现浇钢筋混凝土板，与沉箱结构分离。沉箱隔舱设1.5m深素砼封顶，素砼与沉箱壁间采用隔离剂分离，而与上部船台板结构插筋连接。对应冲孔桩位置沉箱底板配筋做减弱处理便于冲孔，该船台范围沉箱下采用碎石基床，并进行适量升浆处理，便于冲孔桩成孔。

3.21临时围堰+扶壁结构方案

驳岸扶壁底板厚0.6m、宽10.5m（包括前趾1.0m），立板厚0.4m，肋板厚0.4m，间距3.5m。扶壁上为现浇钢筋混凝土胸墙，胸墙上设置45t门座起重机江侧轨道基础、公用廊道、护舷及系船设施等。

陆侧吊车道基础采用桩基上连续梁结构型式，桩基为Ф600PHC桩（AB型），桩距一般为3.2m，平均桩长~20m左右，现浇轨道梁分段长度一般为34.0m，轨道梁BxH为（1~1.4）x1.6m。

围堰采用双排钢板桩临时围堰，双排钢板桩围堰宽度为11m，内外板桩型号均为AU23（S355GP）型；拉杆规格为Ф60@2100。围堰两端分别和临近已建造船坞驳岸、华机码头的双排桩过渡段相连，后方陆域两侧设旋喷桩止水帷幕，将驳岸扶壁结构包围在内实现干施工。围堰内排钢板桩距拟建驳岸前沿线~35m，内外侧设置充填袋砂棱体，以增强围堰的稳定性，堰体内回填中粗砂。围堰外排板桩顶标高6.0m、内排为4.0m。

3.3全直桩（嵌岩）高桩结构方案

驳岸结构高桩方案中，承重式船台驳岸段25×2+15=65m宽范围内采用高桩墩台结构形式，设3个结构分段。墩台厚度一般为3.4m，下方桩基均采用φ1400钻孔桩（直桩），桩端进入第⑨21强风化岩岩面下一定深度，桩长一般为~36m。桩基纵横向间距4.0~5.0m。

此外，驳岸均采用高桩板梁式结构，分段长度一般为65m左右，分段间以悬臂结构相接，排架间距一般为7m。驳岸平台宽度为28m，排架下方一般设7根桩，均为φ1000钻孔桩（直桩），桩端进入第⑨21强风化岩岩面下一定深度，桩长一般为25~36m。

上部结构采用梁板结构型式，横梁采用现浇倒T型梁，下横梁底标高+1.8m，高1.2m，宽1.6m，上横梁高2.2m，宽0.8m；下横梁上搁置预制轨道梁、中纵梁、边梁、预制管沟，预制轨道梁高1.8m，宽0.8m，预制中纵梁高1.4m，宽0.5m，预制边纵梁高1.4m，宽0.5m，驳岸前沿设预制公用管沟梁，纵梁现浇部分均高400mm；上部为叠合板，预制厚度200mm，现浇厚度200mm（不包括磨耗层20mm）。

驳岸前沿设置系船柱、靠船构件及水平撑，靠船构件及水平撑均为预制混凝土构件。

驳岸岸坡采用斜坡式，岸坡开挖范围约30m，设2级坡，在-1.0m高程左右设一平台，平台以下坡度为~1：1.5，平台以上坡度为~1：2.5，后方30m左右+2.0m标高以上设置浆砌块石挡墙结构作为接岸结构，接岸结构与前方驳岸平台间以简支板过渡连接，岸坡设块石护面及护底结构。

3.4方案比选

以上三种方案作为驳岸结构，均有大量工程实例，设计及施工工艺均较为成熟，技术上均可行。重力式沉箱方案需要水上安装、沉放沉箱，高桩结构亦需要大量水上作业，而临时围堰+扶壁结构方案仅临时围堰需水上作业，主体工程干施工，质量较好，但采用临时围堰+扶壁结构方案时，由于临时围堰在一定时期内占据一定的水域宽度，对华机码头影响稍大，且陆上开挖范围影响加大；高桩结构方案需大量水上作业，且桩基进入强风化岩一定深度，施工难度加大且桩基施工速度较慢、影响上部结构施工，工程施工周期稍长，且由于港池周边均为重力式直立岸壁，该方案与周边工程协调性稍差。因此，无论从工程水文地质条件、工程施工难度、速度还是从工程造价及对周边的影响等方面，采用重力式沉箱方案均较为合适。工程最终采用重力式沉箱方案作为施工方案。

4主要施工工序

工程施工前必须对工程区进行地下障碍物调查并清理。

驳岸重力式岸壁结构施工工序主要包括基槽开挖——基床抛石——基床夯实——沉箱安放——沉箱内及后方回填砂——上部结构、附属设施施工——港池挖泥。

驳岸基槽开挖及港池挖泥采用抓斗开挖，驳船运至外海指定点抛弃，基床抛石采用开底驳船或驳船+挖机进行抛石；基床夯实采用驳船上设的起重机吊升夯锤施工；沉箱采用预制场预制，可采用气囊出运，半潜驳浮运至工程区前沿，使用拖轮、起重船等辅助进行安装；沉箱内及沉箱后方采用皮带机抛填中粗砂，而后沉箱上方现浇钢筋砼胸墙，后方回填砂进行振冲；陆上用锤击法施打轨道梁PHC管桩（在现浇胸墙前施工），现浇轨道梁。

5结语

承重式船台通过桩基将船体下水的竖向力传递至岩层深处，驳岸采用沉箱结构通过自身自重所产生的摩擦力来抵抗土压力，两种结构有效结合形成整体，从而使整个结构更加合理和经济，对以后相似工程能起到很好的借鉴意义。

参考文献：

[1]JTS163-2-2009，重力式码头设计与施工规范

[2]JTJ167-4-2012，港口工程桩基规范

[4]肖仕宝，吴遵奇.基于ANSYSAPDL沉箱内力参数化求解模型[J].水运工程，2008，（8）：10-13.

作者简介：许智泓，男，1985.08，工程师，注册土木工程师（港口航道），主要从事港口工程、水利工程及地下工程的设计工作。