某码头设计解读.docx
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某码头设计解读
第一章设计背景
1.1工程概述
防城港是我国沿海地区的12个主枢纽港口之一，是西部的第一大港，也是我国重要的铁矿石、建材以及煤炭等重要战略物资的中转基地。
港口现有的码头泊位为36个，其中万吨级以上的深水泊位有22个。
其拥有20万吨级矿石码头和西部地区唯一的专业集装箱码头等一批现代化大型港口设施设备，可建万吨级以上泊位200多个。
防城港已开通至香港、海防、新加坡、釜山、东京的多条国际集装箱航线，与80多个国家和地区的220多个港口通航。
1.2设计原则
（一）总体设计应符合国家、地方经济发展规划和总体部署，遵循国家和行业有关工程建设法规、政策和规定。
1.3设计任务
本次设计，拟建一集装箱码头。
根据自然条件和相关规范，设计码头尺寸、船型、堆场面积，以满足吞吐量要求。
第二章设计资料
2.1地形条件
?
，东经防城港位于我国南海北部湾，广西境内防城湾内。
地理坐标为北纬7213?
，距离北海62nmile，距湛江港294nmile，距广州519nmile，距海口174nmile，01082距香港476nmile，距越南海防港151nmile。
2.2气象条件
本港属于亚热带气候，季风明显。
港区无长期气象观测资料，现港区气象观测站建于1991年5月，观测年限短，不足以反映港区的气象情况，考虑建港的需要，现采用港区西南约16km的白龙尾气象站观测资料，该站位于白龙尾半岛南端海边，地理坐标?
?
，观测场海拔高度为为东经28.6m，据分析，对于港区的气象情况，北纬031083121有良好的代表性。
根据1968年～1982年实测资料统计：
2.2.1气温
CC（出现在7月）年平均气温为22.3，极端最高气温为，月平均最高气温28.4CC（出现在1，月平均最低气温为14.2月），极端35.4191976（出现在年9月日）C（出现在1977年1月31日）。
各月平均气温见表2-1最低气温2.8。
表2-1各月平均气温表
1
平均气温（℃）月份平均气温（℃）月份28.414.271
27.68215.4
27.19318.1
24.022.4410
20.026.3511
15.727.9
126
22.3
全年
降水2.2.2，年最小年），年最大降水量为3111.9mm（出现在1973年平均降水量为2362.6mm个月的降水量占～69月，该4降水量为1745.6mm（出现在1974年）。
降水大都集中在月，。
而11月至翌年3全年降水量的71%，其中尤以8月份降水量为集中，达528.7mm。
2月份降水量最少，仅有23.9mm该5个月的降水量只占全年降水量的6.4%，其中以，日3日）9。
一旦最大降水量为337.9mm（出现在1980年月各月平均降水量见表2-227天。
降水量≥25mm的日数平均为
各月平均降水量表表2-2
月平均气温（℃平均气温（℃月436.91729.6
528.78223.9
359.03931.6
192.94127.010
33.75216.011
33.212360.1
6
2362.6
全年
雾况2.2.3天。
雾气一般发生在冬末春初天，最少234雾天较少，平均每年为10.9天，最多3小时，日出雾气消散。
之间的清晨及夜晚，浓度较薄，晨雾一般维持2～风况2.2.4本港区属季风性地区，冬季多偏北风，夏季多偏南风，春秋季风是南北风系转换季。
强风向，其频率为8.4%30.5%节。
全年常风向为NNE，其频率为，次常风向为SSW。
港内有群山，其最大风速为，次强风风向为，该向最大风速为为E36m/sNNE27m/s2
。
各向最大风速，平20m/s5m/s，强风风速一般为环绕，风力不大，多年平均风速为。
均风速和频率见表2-3次台风或热带低压影响，台风袭击时，1本区为台风频繁活动地区，平均每年约受级以上，常伴有暴雨或大暴雨。
风力可达12
各向最大风速、平均风速和频率表2-3
平均风速方向
最大风速频率（﹪）
平均风速方向
最大风速频率（﹪）
（m/s）
（m/s）
（m/s）
m/s）（
5.6N
26.76.5
5.8SSW
8.420.7
7.2NNE
2730.5
4.3SW
3.720
4.4NE
157.7
3.6WSW
1.714
3.6ENE4.2E
132.84.936
3.2W2.7WNW
2.1201.213
3.64.0ESE17.7246.8SE4.0
NW2.3NNW2.4
1.6141.316
6.5183.5C4.2SSE
20
4.4
6.7
S
水文条件2.4潮位2.4.12天出现个潮，其中约有6防城港所处地区的潮汐属正规全日潮。
平均每月有36.5?
，号泊位西侧，坐标为北纬个高潮和低潮。
防城港的验潮站建于1976年，位于11213?
东经，为井筒式自记验潮仪。
01082年实测潮位资料统计，其潮位特征值如下（理论深度基准面～2005据防城港1976起算，以下同）：
）日7月22年5.54m（出现在1986最高潮位
3.67m平均高潮位
2.27m平均潮位
1.12m
平均低潮位
1日）年11月-0.29m（出现在1991最低潮位
5.39m最大潮差
2.55m平均潮差
设计水位：
年潮位资料分析：
2004年和2005工程设计潮位据4.64m设计高水位
0.30m
设计低水位
3
据1976～2005年的年极值潮位资料分析计算：
极端高水位5.69m（重现期为50年一遇）
极端低水位-0.73m（重现期为50年一遇）
施工水位：
2.20m
2.4.2潮流
防城港的海流主要有潮流和防城河流以及风浪流共同影响构成。
防城湾入海河流主要是防城河，其主流沿渔万岛的西侧经牛头岭出海，另一支则经渔万岛北端海峡流入暗3/s，由于河床地势平缓，入海口流域面积宽广，流埠江。
防城河多年平均流量为58.7m速极缓慢；防城河只有在台风影响的短短几天内，对海流造成一些影响，其余的时间都是风平浪静，对海流的影响甚微，即防城港的潮流在海流中占主导地位。
湾内涨潮流速慢，落潮流速快，涨潮最大流速约为0.4～0.6m/s，落潮最大速度为0.6～0.9m/s。
航道口外三牙石灯塔附近为逆时针回转流，其余各处均为与航道基本一致的往复流。
经实测分析得出，潮流流速对工程影响不大。
2.4.3波浪
本港无实测波浪资料，港址E-N-W向为陆地所环抱，其波浪是小风区所生成的，其浪不大。
并且NE侧当码头建成时形成陆域，波浪被挡。
唯有SSW-S-SSE方向。
向北部湾海域敞开，外海波浪在高潮时可以越过浅谈传到港区。
因此港区主要受该向波浪影响。
外海波浪可以参照白龙尾海洋站的实测资料。
白龙尾海洋站位于防城港SW向，距外航道口门约14km，海滩地形和波浪情势甚为相似，对防城港具有良好的代表性。
白?
?
301211083，采用岸用测波仪测，东经龙尾海洋站位于白龙尾半岛南端，坐标为北纬波。
据1970～1984年实测波浪资料统计，常波向为NNE，频率为21.1%，次常波向为SE向，频率为16.4%，S向频率为15.4%。
强浪向为SSE向，最大波高为7.0m。
次强浪向为SE，最大波高为6.0m，均为台风袭击时产生的大浪。
年内浪向的分布：
一般10月至翌年4月多NNE向浪，5月到9月则多偏S向风浪。
涌浪全年都有出现，涌浪向大多为SE和S向，都以风、涌混合浪型式出现，不存在纯涌浪。
根据1970～2003年实测波浪资料统计，各向各波级频率见表2-4。
设计波浪：
取小风区波浪，波向为W向，50年重现期的波要素：
设计高水位：
H=1.7mT=4.2s1%校核高水位：
H=1.7mT=4.2s1%设计低水位：
H=1.4mT=3.9s1%校核低水位：
H=1.4mT=3.9s
1%航道：
防城港航道分三牙、西贤、牛头三段，三牙段底宽160m、底标高-16m，西贤、牛头段底宽125m，底标高-14m。
4
各向各波级频率表2-4
波向
0-2
3
波级4
5
6
≤0.4（m）
0.5-1.4
1.5-2.9（m）
）（m
3.0-4.9（
5.0-7.4m）
（m）
N
0.3
0.2
0
NNE
8.9
12.1
0.1
NE
6.6
5.3
0
ENE
1.6
0.9
0
E
2.7
1.8
0
ESE
2.7
3.2
0.1
SE
7.3
8.9
0.2
0.0
SSE
2.8
3.4
0.1
0.0
0.0
0.99.9S4.60.0
5.61.1SSW1.8
1.4SW0.90.1
0.2WSW0.10
0.2W0.1
WNW0.10
NW00.1
NNW00
3.8
C
2.4.4冰凌
防城港地处亚热带，无结冰现象。
2.5地质条件
2.5.1地层
本工程区域内地层是由第四系松散沉积层和侏罗系基岩组成。
地层由上到下为：
1.第四系
1）全新统海陆交互沉积层
第一层：
中～粗砂混深灰色淤泥，局部为砾砂、混贝壳碎屑，淤泥含水量大，呈流塑～软胶状。
细～粗砂层含水量饱和，密室度一般为稍密，局部呈中密状，部分含淤泥较多而呈松软状。
砂粒成分以石英为主。
流层广泛分布于勘察区内，层面高程-3.83～-12.89m，厚度为0.45～6.60m。
第二层：
灰黄、灰红～浅黄红色亚粘土，淤泥质亚粘土，局部夹砂。
含水量大，呈软塑～可塑状。
层面高程为-6.66～-13.28m，厚度为0.40～5.60m。
5
2）上更新统河流冲击层：
卵石、圆砾混砂及亚粘土，局部混淤泥，卵石含量不均，一般为50～55%，局部卵石含量较少。
其密室度为稍密～中密状。
该层一般覆于基岩顶面，在勘察区内分布较广，其层面高度为-6.30～-14.57m，厚度为0.35～4.00m。
2.侏罗系：
紫红色泥质粉砂岩夹泥岩、浅紫红色石英砂岩。
中厚～厚层状构造。
根，倾～据勘察区西侧牛头岭所出露岩层产状推测，勘察区内岩层产状为：
倾向150130。
岩石高倾角裂隙发育，裂隙内泥质充填。
～角285勘察区内基岩起伏较大，高度为-4.66～-17.41m。
根据风化程度将基岩分为强风化和中风化两层。
1）强风化层
泥岩：
矿物已强烈风化，岩石结构、够造基本保留。
岩石多风化呈坚硬～硬塑土状，钻探进尺快，扰动后岩石易成可塑粘土状。
岩芯易碎，基本呈粘土夹岩块状，岩块用手容易捏碎。
砂岩：
岩石裂隙发育，胶结较差，锤击易碎，钻进时跳动，岩芯基本破碎呈薄饼状或碎块混岩粉状。
强风化层分布于基岩表层，厚度不一，其厚度为0.2～3.2m。
2）中风化层
泥岩：
部分矿物已风化，岩石结构、构造特征清晰，钻进进尺均匀，刻取平稳。
锤击易碎，岩芯干燥易裂。
砂岩：
岩芯多呈短柱状～中柱状，坚硬、锤击声脆，不易击碎。
2.5.2各层土主要物理力学指标及持力层选择
1.中～粗砂混淤泥或淤泥混砂
?
8/8N?
/14?
35）击，天然休止角（该层做标准贯入试验击数标准值12-5c63.5?
14?
30/29~343338~），容（（许承休），其水下止角标准值为载力m?
?
?
?
150kPa。
0N?
1/7（2-1），内2.灰红～浅红色亚粘土，淤泥质粘土。
该层标准贯入实验击数63.5?
?
?
?
?
?
1000?
64kPa，容许承载力摩擦角。
0?
36?
，水下3.卵石混砂及泥质。
原始击数为击，天然休止角标准值1050~N?
c?
?
?
?
?
25030?
kPa。
休止角标准值，允许承载力m04.基岩强风化层
泥岩：
天然抗压强度平均值为0.39MPa，最大值为0.83MPa，最小值为0.07MPa，?
?
?
?
300kPa。
容许承载力05.基岩中风化层
泥岩：
天然抗压强度平均值为0.75MPa，最大值为1.62MPa，最小值为0.24MPa，?
?
?
500~450?
。
容许承载力kPa06
砂岩：
饱和抗压强度平均值为31.4MPa，最大值为113.55MPa，最小值为0.08MPa，?
?
?
kPa建议容许承载力采用。
800700~?
02.6地形、地貌及泥沙运动
2.6.1地形地貌
防城湾三面丘陵环抱，东为企沙半岛，西为白龙尾半岛。
湾口朝南，口门宽10.4km，2。
NE-SW146km走向的渔漫岛隔与湾中，将纵深约15km，水域面积（高潮线）约为22。
防城湾掩护条件良好。
35.5km，东湾面积为111km防城湾分成东西两湾，西湾面积为防城湾属弱谷式河口湾，岸线曲折，为典型基岩港湾海岸，湾内潮滩宽阔，占水域面积较大，滩面比降甚小，组成物质多为中细沙，湾口及稍外发育两道拦门沙坝。
西湾有防城河注入，东湾除防城河经渔漫岛与大陆间海峡有部分水流注入外，无较大河流注入。
2/s55m，由于流域范围地处广西暴雨区，山防城河为山溪性河流，多年平均流量为洪爆发时含沙量剧增，故对防城港区及航道淤积有一定影响。
随着海漫的发展和陆地构造下降，防城河口三角洲不断下降，现已退至牛头岭以北十几公里的针鱼岭附近。
牛头岭以南的老河口三角洲已被海水淹没。
防城港老港区位于牛头岭以北，进港航道位于牛头岭以南，规划二区9、10号泊位位于牛头岭对面。
2.6.2泥沙运动
据中国科学家海洋研究所对海底表层沉积物的调查资料，港区和航道全程，包括牛角沙、西贤沙、三牙沙坝广大区域，泥沙主要来源于防城河。
根据科学院海岸研究所、广西规划院推算防城河每年平均输沙量为20万t。
拦门沙坝堆积体粗颗粒物质为防城河早期输出的。
现代防城河入湾泥沙，其颗粒物质主要沉积在仙人桥以北的现代河口三角洲上，影响不到防城港老港区和本工程范围。
细颗粒悬移质扩散远，对老港区和本工程有影响。
由于防城湾潮滩颗粒较粗，不易被浪和流所起动，再加上防城湾内掩护条件较好，所以平时泥沙运动不活跃。
显著的泥沙运移主要发生在雨季防城河山洪爆发以及台风影响时，泥沙运动有明显的季节性。
雨季山洪爆发时，防城河入湾水沙剧增，其中细颗粒悬移物质扩散交远，较多的落淤在仙人桥和牛头岭之间水域内，其余落淤在牛头、西贤航道段，有的甚至达到拦门沙航道段。
冬季在强劲的北向风浪作用下，航道发生回复性冲刷，落淤在牛头、西贤航道段泥沙一部分随着潮水流逐步移到拦门沙坝外的较深水域。
9、10号泊位对面为牛头岭，水域较窄，落潮潮流较强，落速大于涨速，过境泥沙不易停积。
再加上码头走向基本与湾外传入的浪向一致，故泊位区的回淤量将是轻微的。
牛头航道和西贤航道的水深也易于维持。
在拦门沙坝区，由于沙坝组成物质颗粒较粗，故需有5级以上的波浪方可导致泥沙强烈活动和显著输移，因此只有在强台风过境，出现大风浪时，在大波浪强烈掀动和冲7
击下，使航道产生边坡座淤和相当数量漂沙落淤。
据科学院海洋所研究年回淤量为2～322，所以淤积也不严重。
m万m10，最大不超过万
2.9施工条件
具备良好的“三通一平”条件。
其材料供应、现场施工条件（水、电、运输）、施工技术力量及机械性能、混凝土构件的预制能力、水上施工能力等均能满足施工需要。
工程设计能够与施工能力相匹配，以便顺利实施。
8
第三章设计成果
3.1总体设计成果
防城港位于我国南海北部湾，广西境内防城湾内，按照设计要求，设计了10000吨级的1号集装箱泊位。
码头面高程6.2m，码头前沿水深9.4m，航道设计水深10.1m，航迹带宽度54.263m。
采用的装卸设备为装卸桥，装卸桥轨距为16m。
重箱堆场作业机械采用轮胎式集装箱龙门起重机，堆场集装箱层数为4层。
3.2结构方案成果
本码头采用重力式沉箱结构，沉箱长度为12.5m，宽度为11.9m，高为12.1m，总共设13个沉箱，其中端部1个为异型沉箱。
沉箱仓格纵向分为3格，横向分为2格，以减少集中应力。
作用在码头上的荷载分为永久作用和可变作用，永久作用为沉箱自重作用、墙后填料产生的土压力作用、贮仓压力；可变作用为由码头面堆货荷载和流动机械荷载产生的土压力作用、船舶系缆力、波浪力。
3.3施工图设计成果
本设计对沉箱抗滑、抗倾稳定性以及基床和地基承载力进行验算结果均稳定。
绘制7张图纸，其中一张为手绘图，包括码头总平面图、码头结构图、沉箱平面布置图、沉箱断面图、沉箱模板图、沉箱前面板配筋图、沉箱前底板配筋图。
3.4关键性技术要求
施工过程采用流水施工即所有施工过程按一定的时间间隔依次投入施工，各个施工过程陆续开工、陆续竣工、使同一施工过程的施工班组保持连续、均衡施工，不同施工过程尽可能平行搭接施工。
3.5设计成果评价
在本次的毕业设计任务中，客观的考虑了防城港的实际地形与地质条件，对搜集的气象与波浪资料进行了详细的考证，严格按照施工以及设计规范进行设计。
综合各种条件，选择了经济且便于施工的重力式沉箱结构作为码头的基本结构。
设计计算时，对可能出现的各种情况进行了作用效应组合以及验算，确保了工程的耐久性。
这次设计加强了我对基本知识及专业技能的理解和掌握，进一步提高了应用计算机绘图的能力，并且对于office办公软件，尤其是对制作excel表格进行运算的技巧更加熟悉。
同时培养了我独立思考问题和解决问题的能力。
也
9
第四章总平面设计
总平面设计主要包括工程规模的确定、主要水工建筑物的总体尺度以及生产作业的工艺设计。
4.1工程规模
防城港是西部第一大港，其运输腹地广大，运量稳定增加。
为了满足运输发展的要求，促进港口的发展，有利于港口的合理布局，为港口营运创造更大的社会及经济效益，新建泊位是非常重要的。
本次毕业设计负责防城港集装箱码头1号泊位工程设计，1号泊位是一个长约170m，设计船型为10000吨级的大型集装箱泊位。
防城港位于我国?
?
，距离北海，东经南海北部湾，广西境内防城湾内。
地理坐标为北纬01082123762nmile，距湛江港294nmile，距广州519nmile，距海口174nmile，距香港476nmile，距越南海防港151nmile。
4.2布置原则
（一）总平面布置应满足本区域岸线规划的要求，满足港口整体发展的需要，充分与已建工程和将来预留发展工程相协调。
（二）总平面布置与当地的自然条件相适应，结合岸线资源使用现状，远近结合并留有发展余地。
（三）充分利用已有的设施和依托条件，尽量减少工程数量，节省建设投资。
（四）码头及航道布置合理，满足码头、船舶安全作业要求。
（五）符合国家环保、安全、卫生等有关规定。
4.3设计船型
根据港口的使用要求，参考《海港集装箱码头设计船型标准》（JTS165-2-2009）选[12]。
取船型10000DWT集装箱船型见表4-1：
表4-110000t集装箱船型
总长L型宽B型深H满载吃水T
8.3m
141m
22.6m
11.3m
4.5总体尺度
4.5.1码头泊位长度
[1]：
本码头为有掩护水域的顺岸式码头，其单个泊位长度可以由以下公式确定L?
L?
1.5d（4-1）bL：
单个泊位的长度（m）；：
设计船长（m），m式中，；：
泊位间富裕长dL141L?
b10
度（m），可按表4-3根据船长的大小确定。
L
表4-3泊位间富裕长度取值表
L（m）d（m）C（m）
<40>230230～20020186～150151～41～851.5B
B
0.5B
0.75B
0.75B
B
5
8～10
15
12～18～
252220
～
30
取（m）。
14?
d则：
码头泊位长度为（m）。
16914?
dL?
2?
141?
2?
L?
b4.5.2码头横向宽度
1.码头前沿作业地带：
考虑装卸桥轨距为16m，前轨距码头前沿3m，后轨外吊臂外伸距为10m，考虑行[1]。
45m车道路的宽度，码头前沿作业地带的宽度取为平面布置见码头总平面图。
4.5.3码头前沿高程
[1]。
包括码头前沿的码头面高程及设计底标高（由码头前沿水深决定）
（一）码头前沿设计水深，是指在设计低水位以下的保证设计船型在满载吃水情D况下的安全停靠水深。
按下面公式确定：
D?
T?
Z?
Z?
Z?
Z（4-7）4132式中，：
码头前沿设计水深（m）；：
设计船型满载吃水（m），m；：
龙Z3T?
8.DT1Z?
0.6Z：
波浪富裕深度（m），基岩地基取骨下最小富裕深度（m），本码头为有m；21ZZ?
0Z0Z?
：
m取；；：
船舶因配载不均匀而增加的尾吃水（取掩护水域，m），m3342Z?
0.5m。
港池备淤深度（m），考虑一年进行一次维护性挖泥，取4综合以上各值，得m。
49.D?
码头前沿水底高程＝设计低水位-＝0.3-9.4=-9.1m。
D
（二）码头面高程：
[1]，基本标准为：
设计高水位+1.0~1.5＝4.64+1.0～1.5=5.64～6.14m按规范计算；复核标准：
极端高水位+0～0.5=5.69+0～0.5＝5.69～6.19m；故预留码头面标高取6.20m。
4.5.4码头前沿停泊水域尺度
[1]：
在码头前沿停泊水域宽度内水深需保持不变。
码头前沿码头前沿停泊水域宽度停泊水域宽度不小于2倍设计船宽，2×22.6＝45.2m，取m。
50B?
B4.5.5码头前船舶回旋水域尺度
回旋水域的尺度应考虑当地风、浪、流等条件和港作拖船配备、定位标志等因素。
本设计为有掩护的水域，港作拖船条件较好，可借岸标定位，根据规范，船舶回旋圆直径为m。
282?
14102L.20?
.?
回旋水域的设计水深可取航道设计水深。
下文中算得航道设计水深为10.1m，所以11
回旋水域设计水深为10.1m。
4.5.6陆域设计高程
港区陆域主要作为生产区、辅助区、和生活区等使用生产性建筑物及主要辅助生产建筑物宜布置在陆域前方的生产区，其他辅助生产建筑物及港区内的辅助生活建筑物宜布置在陆域后方的辅助区，使用功能相近的辅助生产建筑物和辅助生活建筑物宜集中组[1]。
，地面排水坡度取0.5%合布置。
后方陆域高程取同码头前沿相同的高程，即+6.200m4.5.7航道设计尺度
航道水深：
与确定码头水深相比，航道设计水深需考虑船舶航行时船体下沉而增D加的富裕水深，即：
D?
T?
Z?
Z?
Z?
Z?
Z（4-8）41320式中，：
航道设计水深（m）；：
设计船型满载吃水（m），m；：
船舶航Z3T?
8.TD0Z?
0.7m；航行时龙骨下最小富裕深度）（m，取（m），：
行时船体下沉增加的富裕水深Z01Z：
船舶装载纵倾富裕深度（m），，波浪富裕深度（m）取m；取m；：
0ZZ?
Z?
0.63212取m；：
备淤富裕深度取（m），m。
0Z?
5?
0Z.Z344综合以上各值，得m。
110.D?
航道通航水深
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