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1、第 6 章水 工 结 构6.1.水 工建 筑 物 的种 类 、 项目 、 规 模和 等 级本工程位于烟台港西港区，拟建一个3 万吨级泊位。 平面布置两个方案， 平面方案一码头为连片布置；平面方案二码头为墩式布置。水工建筑物有液体化工码头、工作船码头 、防波堤、引堤及西、北护岸。3 万吨级泊位的码头（水工结构按停靠5 万吨级船设计） ，码头前沿水深为 -14.5 米。连片布置方案码头为重力式沉箱结构，码头面顶高程为5.5 米；墩式布置方案码头为桩基墩式结构，码头面顶高程为 7.5 米。工作船码头长度为150 米，码头前沿水深为-8.0米。为便于小型船舶的靠泊，码头前方5.0米宽度范围码头面顶高程
2、为4.5米；其后侧区域顶高程为5.5 米。码头、防波堤、 引堤及护岸属于一般港口的水工建筑物，结构安全等级为级，结构重要性系数0=1.0。6.2.自 然条 件6.2.1.设计 水 位（高程系统以烟台港西港区理论最低潮面为起算面）设计高水位： 2.46m 设计低水位： 0.25m 极端高水位： 3.56m 极端低水位： -0.95m 6.2.2.设计 波 浪建筑物前沿设计波要素见下列各表：码头前沿（五十年一遇）波浪要素表表 6-1水位波向波要素极端高水位设计高水位设计低水位H1%H13%TH1%H13%TH1%H13%TNNE 4.4 3.1 9.6 4.4 3.1 9.6 4.3 3.1 9.
3、6 E 4.7 3.3 7.7 4.7 3.3 7.7 4.6 3.3 7.7 注： H（m） ， T（s）防波堤波浪要素表表 6-2水位重现期极端高水位设计高水位设计低水位H1%H13%TH1%H13%TH1%H13%T五十年6.2 4.5 8.4 6.1 4.5 8.4 6.1 4.5 8.4 二十五年5.5 4.0 8.1 5.5 4.0 8.1 5.5 4.0 8.1 注： H（m） ， T（s）斜坡式引堤、西护岸（二十五一遇）波浪要素表表 6-3水位海底面极端高水位设计高水位设计低水位H1%H13%TH1%H13%TH1%H13%T-7.0-3.0m 4.3* 4.3* 8.1 3.
4、8* 3.8* 8.1 2.5* 2.5* 8.1 -3.00.0m 2.7* 2.7* 8.1 2.1* 2.1* 8.1 0.7* 0.7* 8.1 注： H（m） ， T（s）, *为极限波高斜坡式北护岸（二十五一遇）波浪要素表表 6-4水位海底面极端高水位设计高水位设计低水位H1%H13%TH1%H13%TH1%H13%T-5.0m 4.4* 4.4* 9.0 3.9* 3.9* 9.0 2.6* 2.6* 9.0 注： H（m） ， T（s）, *为极限波高6.2.3.工程 地 质详见其他章节。6.2.4.地震根据建筑抗震设计规范GB50011-2001，本区地震基本烈度为 7 度，
5、设计基本地震加速度为0.1g 。6. 3. 液体 化 工 码头 设 计 船型化学品船设计船型尺度表表 6-5船舶名称设计船型尺度 (m) 总长 L 型宽 B 型深 H 满载吃水 T 50000 DWT 229 32.3 19.1 12.8 30000 DWT 179 32.0 15.6 11.0 10000 DWT 130 19.5 10.6 8.3 5000 DWT 113 17.8 8.9 7.1 1000 DWT 70 32.3 5.2 4.4 6. 4.工艺 荷 载液体化工码头码头面均布荷载：码头前沿 20m范围内为 20Kpa；20m以外为管廊荷载。设备荷载：每个装卸臂荷载：垂直荷载
6、280KN 水平荷载70KN 倾覆力矩780KN.m 每个登船梯：垂直荷载220KN ；登船梯工作时，设计风速按 22m/s，倾覆力矩380KN.m ；台风时，设计风速按 55m/s，倾覆力矩730KN.m 每座消防炮塔：垂直荷载200KN ；水平荷载58.6KN；倾覆力矩875KN.m 工作船码头码头面均布荷载：码头前沿 20m范围内为 20Kpa；20m以外均载为管廊荷载。6.5.水 工结 构 方 案6.5.1. 液体化工码 头结 构根据中交一航院提供的 烟台港西港区液体化工码头工程地质勘察报告，本工程所处区域岩土层分布简单而有规律，自上而下分为四大层，上部为海相沉积的粉土、粉细砂；第二层
7、为陆相沉积的中粗砂；第三层为陆相沉积的粉质粘土；第四层为陆相沉积的粗砾砂，风化岩埋深较大未能揭露。按以上地质条件， 根据平面布置的两个方案，平面方案一连片码头采用重力式沉箱结构型式，以陆相沉积的中粗砂层为持力层；平面方案二墩式码头采用高桩墩台结构型式。本阶段对液体化工码头上述两种结构型式进行了结构方案的比较6.5.1.1 平面方案一重力式沉箱连片码头结构方案平面方案一利用码头结构自身形成半掩护港池。码头采用混合式结构型式，即东部港池侧采用连片的重力式沉箱结构形成码头岸壁，西部临海侧采用人工块体护面的抛石斜坡式防波堤结构抵御 NW 及 NNW 向波浪的作用， 码头承受 NNE 及 E 向的波浪作
8、用。码头使用宽度40 米，码头面顶高程为5.5 米 。码头结构采用重力式沉箱结构，沉箱底宽14.5 米，码头基础开挖基槽后换填10100kg 抛石基床，持力层为陆相沉积的中粗砂。抛石基床上部安放预制钢筋混凝土矩形沉箱，沉箱重约1100t ，沉箱顶标高1.5 米，沉箱内下部抛填石渣，上部回填550kg 块石。沉箱顶现浇钢筋混凝土胸墙，胸墙上布置装卸臂、登船梯、消防炮、系船柱、快速脱缆钩、橡胶护舷等各种码头设施。临海侧的抛石斜坡式防波堤结构，护面采用5.0 吨的扭王字块体，护面边坡为1：1.5 ，垫层块石重量为250400kg，护底块石重量为 150200kg，堤心石为 10100kg 块石。顶部
9、现浇混凝土挡浪墙，墙顶标高按照(JTJ213-98) 计算波浪爬高取为 9.5 米，还需经波浪模型试验后进行调整。6.3.1.2 平面方案二高桩墩台的墩式码头结构方案平面方案二西侧设有人工块体护面的抛石斜坡式防波堤，形成半掩护港池。码头采用高桩墩台结构，码头由三个工作平台及四个系缆墩组成，码头面顶高程为7.5 米。斜坡式防波堤东侧受NNE及 E向的波浪作用，通过计算波浪爬高，确定防波堤顶高程为7.5米。防波堤宽度20 米，兼作管廊和车辆通道。中间工作平台尺度3020 米，现浇钢筋混凝土结构。桩基采用1200mm钢管桩，整个工作平台共施打30 根钢管桩， 包括 3 根直桩和 27 根斜桩，斜桩坡
10、度为4:1 或 3:1 。两侧各设置一个工作平台尺度5020 米，现浇钢筋混凝土结构，厚度4.0 米。桩基采用 1200mm钢管桩，每个工作平台共施打 48 根钢管桩，全部为斜桩，斜桩坡度为4:1 或 3:1 。工作平台两侧各设置二个尺度1010 米系缆墩，现浇钢筋混凝土结构。桩基采用1200mm钢管桩，每个系缆墩共施打7 根钢管桩，全为斜桩，斜桩坡度为4:1 或 3:1 。所有 1200mm 钢管桩均打入粗砾砂层，桩尖底标高约 -40.0m 。钢管桩防腐采用水位变动区涂刷防腐涂料，水下区牺牲阳极的防腐措施，以满足设计使用年限。三个工作平台分别通过各自的架管钢桥与防波堤相连接，各工作平台及各系
11、缆墩之间由人行钢桥沟通连接。架管钢桥采用平行弦型下承式桁架桥，材质为 16Mnq ，桥净跨 30米，钢桥与混凝土支座基础之间均采用钢支座连接，为抵抗波浪的作用，在基础上设置了钢结构的拉、压支座。人行桥采用板梁钢桥。各工作平台上分别布置装卸臂、登船梯、消防炮、系船柱、快速脱缆钩、橡胶护舷等各种码头设施。抛石斜坡式防波堤结构， 西侧为抵御NW 及 NNW 向波浪的作用，护面采用5.0 吨的扭王字块体，护面边坡为1：1.5 ，垫层块石重量为 250400kg，护底块石重量为150200kg，顶部现浇混凝土挡浪墙，墙顶标高暂取9.5 米；东侧受NNE及 E 向的波浪作用，护面采用3.0 吨的扭王字块体
12、，护面边坡为1：1.5 ，垫层块石重量为 150300kg， 护底块石重量为80100kg， 堤心石为 10100kg块石。6.3.1.3重力式沉箱结构与高桩墩台结构方案比较各方案的优缺点比较详见表6-6 ：表 6-6 方案重力式沉箱方案高桩墩台方案优点1.便于分期建设，对荷载适应能力 强。 2.码头顶标高低，便于小船型靠 泊。 3.码头整体性好， 耐久性好，不需 专设防腐处理。 4.安装速度快，近期形成岸壁快， 适应开敞海域的施工。 5.沉箱安放一次出水，施工周期 短，施工难度小。 6.与后方陆域直接相连， 便于管线 的布设。1.结构简单，安装工作量少。 2.使用材料总量较少。 3.挖泥和抛
13、石棱体工程量少。缺点1.基槽挖泥和抛石棱体工程量较 大。1.耗用钢材量大。 2.码头顶面较高， 需设置专用靠船 设施才能兼顾较小船舶。 3.在开敞海域现浇混凝土数量多。 4 通过管线钢桥与后方陆域相连， 不便于管线的布设。 5钢管桩及钢桥均需防腐处理，且 需定期维护。 投资比1 1.32 根据以上方案比较，两种结构方案在本工程中都是可行的。本地区已建工程基本采用沉箱结构，当地建有专用的沉箱预制场地，沉箱施工能力强，施工建设及管理经验丰富。同时高桩墩台方案的斜坡式防波堤与工作船码头相接时要占据工作船码头的岸线或延长工作船码头结构长度，造成投资的增加。综上所述，沉箱方案具有更大的优越性，本阶段拟推
14、荐重力式沉箱连片码头的结构方案。6.5.2.工 作 船 码 头 结 构工作船码头与主体液体化工码头平行相接 ，结构型式同液体化工码头推荐的沉箱结构方案。工作船码头前沿水深为 -8.0米。为便于小型船舶的靠泊，码头前方5.0 米宽度范围码头面顶高程为4.5 米；其后侧区域顶高程为5.5米。为在无掩护的开敞海域保证码头结构的施工期稳定，工作船码头结构也采用重力式沉箱结构，沉箱底宽9.9 米，包括 1.0 米前趾，码头基础为陆相沉积的中粗砂，由于沉箱底至中粗砂持力层之间的基床约6 米厚， 故开挖基槽后在中粗砂上铺设二片石垫层，换填约23 米的开山石，再抛填 3.0 米厚 10100kg 抛石基床 。
15、抛石基床上部安放预制钢筋混凝土矩形沉箱，沉箱重约700t ，沉箱顶标高为1.5米，箱内回填石渣及块石，沉箱顶现浇钢筋混凝土胸墙，安放系船柱、橡胶护舷等码头设施。工作船码头胸墙上部横向通长布置GD280H型橡胶护舷，每段胸墙竖向布置两套DA-500H 型橡胶护舷, 为便于小型船舶在较低水位停靠后人员上下船舶，在适当位置将其中一套DA-500H 型橡胶护舷调整为舷梯型橡胶护舷。胸墙上布设250KN系船柱。西侧抛石斜坡式防波堤结构与液体化工码头西侧防波堤结构相同。6.5.3.斜坡式引堤结构引堤长 150 米，引堤处海底面约为-7.0 -5.5米，水深较浅，适于采用常规的抛石斜坡堤结构，且当地石材丰富
16、，这种结构具有结构简单、施工方便的特点。引堤使用宽度 20 米，顶高程为5.5 米。引堤直接抛填在海底表层的粉细砂上，西侧护面块体采用5 吨扭王字块体，护面边坡为1：1.5 ，垫层块石重量为250400kg ，护底块石重量为 150 200kg，顶部现浇浆砌块石挡浪墙，墙顶标高取8.5 米；东侧护面块体采用3 吨扭王字块体，护面边坡为1：1.5 ，垫层块石重量为150300kg ，护底块石重量为80 100kg ，顶部现浇浆砌块石挡浪墙，墙顶标高取7.5米。堤心石为10100kg 块石。6.5.4. 护岸结构本工程的护岸包括西护岸和北护岸，护岸结构考虑不越浪。6.5.4.1 西护岸西护岸总长735 米，西护岸处海底面约为-5.5 陆地，水深较浅，适于采用常规的抛石斜坡堤结构。根据西护岸的波浪条件，按海底面标高，抛石斜坡堤的护面块体采用两种型式的混凝土人工块体。护岸结构直接抛填在海底表层的粉细砂上。在海底面约 -5.5 -3.0米范围内，护面块体采用一层3 吨扭王字块体，护面边坡为1
