设计方案新振华设计方案.docx
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设计方案新振华设计方案
上海振华港口机械（集团）股份有限公司
江阴2#、3#基地码头工程
加固维修
方案设计说明书及方案图
第一章总说明书
1．工程概述
1.1概述
上海振华港口机械（集团）股份有限公司江阴2#、3#基地位于长江澄通河段南岸、江阴长江大桥下游。
江阴2#基地码头建于1993年，码头原设计船型为1000吨级驳船，码头平面为顺岸式、折线形布置，2#基地码头包括AB、BC和CD三段，岸线长度分别为187.189m、170m、192.118m，1996年在斜线部分BC段外侧设置了平面形状为直角三角形的桥吊组装专用平台。
江阴3#基地码头建于1997年，码头原设计船型为1000吨级驳船,码头前沿水域考虑改装后的整机运输专用船舶停泊，泊位总长257m，码头主体结构长100m，宽50m。
江阴2#、3#基地码头主要用于整机出运，码头靠泊船舶船体较大，但载重量有限。
根据振华港机生产基地总体布局，江阴2#基地码头需靠泊载重为2000T的7000T驳船（振驳1#、振驳10#）；3#基地码头需靠泊载重为4000T的整机运输专用船舶（振华1#～13#，由6万吨散货船改装）。
为确保港口安全生产，促进港口健康、持续发展，有关部门拟对需靠泊超过原设计船型靠泊能力的码头进行靠泊能力核查工作。
上海振华港口机械（集团）股份有限公司鉴于江阴2#、3#基地码头的现有靠泊船型超过了码头原设计船型靠泊能力，特委托我院对江阴2#、3#基地码头加固设计,我院仅对码头的破坏建筑物进行加固维修设计。
1.2结构概况
1.2.12号基地B’C’、CD段码头
振华港机江阴2#基地码头于1993年竣工。
2#基地码头为顺岸式、折线形布置，共包括AB、BC和CD三段，其中AB段长187.189m、BC段长170m、CD段长192.118m，码头前沿设计泥面高程为-1.0m，码头面高程为6.5m（吴淞零点基准面，下同）。
2#基地码头结构为高桩梁板式，上部结构由预制横梁和迭合面板组成，桩基采用600×600预应力砼空心方桩，排架间距为6m。
2#基地码头于1996年进行了改建，在斜线段BC部分外侧设置了桥吊组装专用平台，桥吊组装专用平台平面形状为直角三角形，平面尺度为71m×76.14m×104.11m，改建码头为高桩梁板结构，上部结构由现浇纵、横梁和迭合面板组成，纵横梁等高连接，桩基为600×600预应力砼空心方桩，排架间距为4.5m～6.0m。
根据上海港湾工程质量检测有限公司所作的2#基地码头检测评估报告，2#基地码头板、梁、桩等主体结构基本完好，上部结构中面板未发现明显缺陷，部分梁系存在细微裂缝和露筋现象，混凝土实测强度均高于设计强度等级，少量基桩虽局部受损，但所有抽查基桩的桩身完整性情况良好，不影响其使用。
详见码头断面图及图片：
1.2.23号基地码头
江阴3#基地码头于1997年竣工，码头原设计船型为1000吨级驳船，考虑桥吊装运专用船舶在码头前沿停泊。
3#基地码头泊位总长257m，其中主体结构长100m，宽50m，主体码头上游为100m驳岸结构、下游为57m驳岸结构。
3#基地码头为高桩梁板结构，上部结构由现浇纵横梁和迭合面板组成，桩基为600×600预应力砼空心方桩，局部为嵌岩钻孔灌注桩，排架间距为4.5m～5.5m。
详见码头断面图（上图）：
1.3主要病害情况
1.3.1 2号基地B’C’、CD段码头
江阴2#基地码头使用年限已超过10年，根据上海港湾工程质量检测有限公司所作的2#基地码头检测评估报告，2#基地码头的板、梁、桩等主体结构基本完好，但部分梁系存在细微裂缝和露筋、蜂窝、麻面现象，少量基桩还存在局部裂缝，码头前沿钢护舷脱落、破损和松动的情况较为严重。
1.3.23号基地码头
江阴3#基地码头现有泊位长度不能满足整机运输专用船舶的靠泊要求，须在码头下游侧加设一个系缆墩，增设系缆墩后要求泊位长度为304m。
3#基地码头现有护舷和系船柱配置情况不能满足整机运输专用船舶靠泊要求，要求将D300钢护舷更换为DA-A400H橡胶护舷，并增设550kN系船柱；
2.码头自然地理概况
2.1地理位置及交通概况
振华港机江阴2#、3#基地位于长江澄通河段南岸、江阴长江大桥下游侧。
2#基地码头上游隔黄沙湾即为江阴大桥南桥墩、下游为“远望号”基地码头，3#基地上游为江南区域水厂取水口、下游为中国江阴国家粮食储备库码头。
2.2气象
工程所在区域地处亚热带季风区，具有气候温和、四季分明、雨量充沛、霜期短暂、无冰冻等特点，梅雨、台风等地区性气候明显。
根据江阴气象站多年实测资料，气象特征值分述如下：
2.2.1气温
多年平均气温：
15.2℃
最高年平均气温：
19.6℃
最低年平均气温：
11.5℃
多年最高气温：
39.0℃
多年最低气温：
-14.4℃
最高月平均气温：
27.8℃
最低月平均气温：
2.3℃
2.2.2降水
本区历年降水量最大的季节是六、七、八、九四个月，约占全年降水的54%。
年平均降水量：
1002.3mm
年最大降水量：
1342.5mm
年最小降水量：
583.9mm
多年平均降雨天数：
≥5.0mm50d
≥10.0mm30d
≥25.0mm20d
≥50.0mm3d
历年最长连续降雨天数为65d，梅雨期降雨平均13d，最大25d。
1957年以来除1995年、1997年外，其他年份均有暴雨出现，出现最多的年份是1961年，一年中共有8次暴雨过程。
近30年中24小时大于100mm的暴雨过程共有7次,历年暴雨主要集中在6、7两月。
2.2.3降雪
年平均降雪天数8d
最大积雪深度180mm
基本雪压30kg/m2
2.2.4风况
1）风向
历年主导风向为ESE及SSE，频率均为10%，其次为ENE及SE，其频率均为9%。
夏季主导风向为ES，秋季主导风向为EN。
2）风速
历年最大风速20m/s
历年平均风速3.8m/s
历年风速≥17.0m/s的8级大风天数最多26天，最少1天，年平均8天。
3）台风
江阴地区受台风影响主要在七、八、九三月，以八月份最多，台风年出现率平均不到2次。
2.2.5雾况
本地雾日相对较多，一般发生在冬、春季的清晨及夜间，上午10时后消散。
年平均雾日为29.6d，能见度小于1000m的雾日多年平均为6.5d，年最多为11d。
2.2.6湿度
多年平均湿度为80%，7、8、9月相对湿度较大，最大湿度为87%，最小湿度为63%。
2.3水文
2.3.1潮汐、潮位
1.潮汐
本河段处于长江潮区界与潮流界之间，河段内潮汐属非正规半日浅海潮，潮汐每日两涨两落，有日潮不等现象。
2.特征潮位
根据邻近肖山水文站统计资料，水域潮位特征值如下（吴淞零点基准面，吴淞零点基准面在黄海基面以下1.90m）：
历年最高潮位7.21m
历年最低潮位0.75m
平均高潮位4.11m
平均低潮位2.50m
最大潮差6.30m
最小潮差0.00m
平均潮差1.63m
最大水位差6.66m
平均涨潮历时3h41m
平均落潮历时8h45m
3.设计潮位
设计高水位5.44m
设计低水位1.72m
校核高水位6.91m
校核低水位0.64m
2.3.2潮流
本工程所处河段距长江口约260公里，处于长江潮区界与潮流界之间，潮波在上溯过程中由于受径流顶托及河床阻力的影响，潮流比较复杂。
一般而言，洪季呈单向流，枯季为双向流。
据肖山水文站资料统计，落潮流量与大通站同期下泄径流流量相比，在主汛期约大15%，在中水期约大20～40%，在枯水期约大100～150%。
枯水期涨潮历时一般为3.5～4.5小时，落潮历时为8～9小时，洪水期涨潮历时一般为2.5～4.5小时，落潮历时为9～10小时，汛期因径流大故落潮历时短，枯季因径流小故涨潮历时长，全年平均涨潮历时为3小时41分，平均落潮历时为8小时45分。
本河段大潮期间涨潮流速明显大于落潮流速，小潮期间涨、落潮流速相近且明显小于大潮期。
涨潮流速一般在0.5m/s以下，落潮流速则较大，洪、中水期分别为1.5m/s和1.0m/s左右，枯水期落潮流速一般在0.5m/s左右。
2.4河势
2.4.1河道概况
江阴水道上接扬中水道，下与福姜沙水道相连，为单一顺直微弯型河道。
自江阴桃花港至鹅鼻嘴，全长约24.4km，河道平面型态两头窄，中间宽，其进口受南岸天生港矶头导流岸壁的控制，河宽约1.8km，水流经天生港后，河道逐渐展宽，中间最宽处达4.4km，并在南岸芦埠港至夏港之间形成长约9km，宽1～1.5km的水下边滩。
江阴水道平面呈两边窄、中间宽状态，从河床边界看，江阴河段南岸微凹，组成物为结构致密的沉积层，抗冲性强，长期以来深槽稳定，北岸微凸，组成物为近代沉积物，结构疏松，江岸受水流的冲刷较易崩塌。
自七十年代以来，从三圩港上游至十一圩港岸段实施了丁坝护岸工程，对河道型态的稳定起到了一定的作用，但北岸的崩塌现象仍时有发生。
在本河段进出口分别有天生港节点及鹅鼻嘴－炮台圩节点控制，另外1994年兴建的江阴长江大桥江北桥墩将进一步加强鹅鼻嘴节点对水流的控制作用。
2.4.2河床演变
江阴水道的河床演变，在上游来水来沙相同条件下，主要是受上游太平洲汊道（五峰山～界河口）的河势变化影响及自身河床边界的制约。
太平洲汊道近四十多年来由于进口水流条件相对稳定，以左汊为主汊的宏观河势没有大的变化。
1.深泓及深槽变化
太平洲左右汊出流汇合后深泓贴垉子洲、禄安洲左缘下行，自界河口至上天生港受节点和边界控制的影响，深泓基本居中，过上天生港以后，深泓逐渐向南岸靠近，利港以下深泓紧贴岸边下行直至鹅鼻嘴。
深泓历年来在天生港以上受天星洲洲体不断扩大的影响变化较大，河段内自禄安洲头开始往下有-20m深槽，在申港附近断开。
上深槽在天生港附近槽底宽度在500～800m之间，而且较为平整，槽底高程在-25.0m左右，多年来变化不大。
平面形态上变化较大的是深槽的头部，其位置1966年在禄安洲的中部，1986年时上提约1.0km，与之相应，深槽断面间左缘变化较大，1986年以后头部位置相对稳定。
界河口以下深槽平面形态多年来保持基本稳定。
下深槽自申港至鹅鼻嘴以下，槽体逐渐放宽且高程不断降低。
下深槽平面形态靠右岸一侧多年来保持了较好的稳定性，而靠左岸一侧七圩港～炮台圩之间变化相对较大，该江段左右岸都存在-20m深槽，形成复式河槽，靠左岸一侧深槽平面形态不规则，深槽长度、宽度历年来变化较大。
2.岸线变化
江阴水道两岸0m岸线自1966年以来总体基本稳定，而左岸岸线的冲淤变化小于右岸，右岸岸线两个区域内变化较大，一个是界河口对岸即禄安洲尾至新桃花港之间，另一个是申港至丁家圩之间，这两段区域都是大片边滩依附，边滩高程都在0m左右，因江滩开发利用，0m岸线变化较大。
3.心滩变化
江阴水道自利港以下河道逐渐放宽，多年来深泓南侧变化很小，北侧变化较大，冲淤不定，平面上表现在夹港～八圩港一段心滩的演变。
该段心滩的演变反映在河床或河槽冲淤量历年之间也发生一定的变化，也是深泓北侧河道变化大于深槽南侧河道变化的主要原因。
心滩演变的另一个特点是不论上下心滩如何变化，在上下心滩之间始终存在一个斜向通道，反映了从南岸过渡到北岸的一股付流的走向。
4.横断面变化
河床横断面的变化一方面反映了河道来水、来沙条件不同所作出的调整，另一方面也反映了河道的平面变化与纵向变化。
太平洲尾至界河口横断面形态呈宽浅的偏“U”字型，深槽靠右，界河河口以下受边界和天生港节点控制的影响，深槽基本居中，芦埠港以下断面形态逐渐转化为偏“V”字型，在黄田港局部出现不对称的复式河槽，至鹅鼻嘴深槽贴近右岸。
断面面积自1966年以来变化幅度一般在10％左右，变化的主要位置在深槽以北0～-20m范围内，特别是黄田港对岸存在复式河槽的变化尤为明显，右岸0m至深槽变化相对较小。
3.4.3江阴水道演变趋势
江阴水道上有天生港人工节点，下有鹅鼻嘴天然节点，天生港节点对整个水道的主泓走向有着极其重要的控制作用。
微弯河道一般的演变规律为深泓贴近凹岸，凸岸出现边滩外淤，但江阴水道并不完全遵循这个演变规律，主要表现在弯道最凹处深槽萎缩，而对岸并没有出现大面积边滩，河床高程都在-10～-20m之间。
从2003年元月进行的多垂线全潮水文测试成果可以看出，凸岸一侧流速反而大于凹岸一侧的流速。
造成这一演变特征的主要原因是上天生港节点挑流造成的。
上游太平洲左右汊汇流后，深泓贴垉子洲、禄安洲左缘而下，在进入单一的微弯水道时，方向正好指向天生港节点，因此，该节点对水流具有因势利导的挑流作用，来流越大，挑流作用就越强，造成左岸五圩港至六圩港一带河床普遍刷深，水流流速也是近北岸一侧大于近南岸一侧。
另外一个影响江阴水道水流变化的重要因素是潮流，由于江阴水道处于潮流区，一年中有半年以上时间出现往复流，潮差最大达3.0m以上，对造床作用影响较大。
由于右岸凹岸有深槽，所以一般潮流在左岸的活动较右岸频繁，较为明显的就是黄田港对岸的局部深槽，由于鹅鼻嘴对逆流来说起到一定向左岸导流的作用，因此该段河床受径流和潮流的交替影响最大，反映在深槽平面变化上较为复杂。
总之，江阴水道水流动力轴线走向从根本上说是受上游天生港节点的控制，其挑流作用造成了目前弯顶深槽不深、凸岸不淤的特点，并在近几十年来保持了相对稳定的态势。
两岸岸线、深槽位置总体变化不大，受径流和潮流的双重作用，在局部滩槽交接区域有一些变化，但并没有影响到整个河势的变化。
预计在不遭遇特殊水文年，上游天生港节点不被冲毁的情况下，江阴水道仍将保持河势相对稳定的格局。
2.5工程地质
2.5.1地形、地貌
码头工程所在地位于长江三角洲冲积平原之上，附近有长山、黄山、肖山等孤丘突起，属于长江河漫滩地段，地层稳定，无不良地质现象。
场地位于新华夏系华夏式构造体系中的和桥～北涸断裂带（北东向）内、江阴复式背斜的北翼。
3.5.2地质分层
根据<上海振华港口机械（集团）股份有限公司江阴2#、3#基地码头工程靠泊能力论证报告>上海港湾工程设计研究院二○○六年一月提供的资料.
码头工程所处位置场地内地质分层分述如下：
Ⅰ-1层：
杂填土（抛石），杂色，为大块石，直径40cm～70cm,以石英岩为主。
层厚0.60～0.80m，层底标高为-15.80～-5.30m左右。
Ⅰ-2层：
淤泥，灰黑色，为江底淤泥，饱和，流塑，含大量有机质，有臭味，层厚0.70～1.50m，层底标高为-17.00～-5.50m左右。
Ⅱ层：
砂质粉土，灰色，饱和，稍密，中等压缩性，夹薄层粘性土，局部为砂质粉土与粉质粘土的互层，含云母，具有较好的层理。
摇振反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低，层厚2.50～8.00m，层底标高为-14.50～-8.00m左右。
Ⅲ层：
粉砂夹粉质粘土，灰色，饱和，中密，中等压缩性，局部为粉砂与粉质粘土的互层，含云母与有机质，具有较好的层理。
摇振反应迅速，无光泽，干强度低，韧性低，层厚4.50～9.00m，层底标高为-25.00～-12.50m左右。
Ⅳ层：
粉砂，灰色，饱和，中密～密实，中等压缩性，含少量云母碎片，层厚7.50～10.00m，层底标高为-35.00～-26.00m左右。
Ⅴ层：
粉细砂，青灰色，饱和，密实，中等压缩性，含少量粘性土，底部含较多的灰褐色粘性土，含云母碎片，局部夹砾石；层厚8.00～11.50m，层底标高-43.00m左右。
Ⅵ层：
强风化石英岩，褐红色，饱和，坚硬；顶部为全风化，含石英，变晶结构，块状构造，裂隙发育，岩芯呈碎石状；层厚0.50～1.50m，层底标高为-44.50～-13.00m左右。
Ⅶ层：
中风化石英岩，灰白色，饱和，坚硬，含石英，变晶结构，块状结构，发育有少量的网状裂隙，岩芯多呈碎块状，局部呈短柱状。
勘察深度内，本层未揭穿。
2.5.3地质参数
工程地质参数见表3-1。
表3-1工程地质层参数一览表
层号
土层名称
容许承载力f
（kpa）
桩侧极限摩阻力标准值qｆ（kpa）
桩端极限阻力标准值qＲ（kpa）
预制桩
钻孔桩
预制桩
钻孔桩
Ⅰ-1
杂填土
Ⅰ-2
淤泥
Ⅱ
砂质粉土
100
30
25
Ⅲ
粉砂夹粉质粘土
130
40
30
Ⅳ
粉砂
150
60
50
3000
1200
Ⅴ
粉细砂
170
80
65
4500
1500
Ⅵ
强风化石英岩
1000
100
80
9000
4000
Ⅶ
中风化石英岩
2000
2.5.4地震
根据国家地震局、建设部发布的《中国地震烈度区划图》（GB18306－2001），本地区地震烈度为6度，地震动峰值加速度为0.05g。
3.总体设计
3.1设计依据及条件
3.1.1设计依据
1.《上海振华港口机械（集团）股份有限公司江阴分公司2#基地码头检测评估报告》（上海港湾工程质量检测有限公司，2006.9）；
2.上海港湾工程设计研究院2006年十一月编制的码头上海振华港口机械（集团）股份有限公司江阴2#、3#基地码头工程靠泊能力论证报告；
3.南京安泰测绘有限公司提供的“上海振华港口机械（集团）股份有限公司江阴分公司二、三号基地前沿水下地形图”；
4.甲方未能提供关于码头的结构资料；
3.1.2设计规范
1.《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）；
2.《港口工程地基规范》（JTJ250-98）；
3.《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）；
4.《港口工程混凝土结构设计规范》（JTJ267-98）；
5.《高桩码头设计与施工规范》（JTJ291-98）；
6.《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
7.《港口工程混凝土粘接修补技术规程》（JTJ/T271-99）；
8.《港口工程钢结构设计规范》（JTJ283-99）；
9.中国建设标准化协会标准《混凝土结构加固技术规范》CECS25:
90
10.中国建设标准化协会标准《碳纤维片材加固维修混凝土结构技术规范》
3.2加固的主要内容
3.2.1加固设计的主要内容
本结构加固设计的主要内容有：
1）船舶系泊问题
2）码头靠船板破坏问题
3）码头梁裂缝问题
4）码头桩裂缝问题
2号码头B'B''C、CDD'段及3号码头病害描述加固处理一览表
序号
病害描述
缺陷修补
灌浆、封缝
阻锈剂
粘帖碳纤维布
粘钢板
增加钢结构靠船构件
码头破坏砼修补
凿除部份砼、破损砼
更换系船柱
增加系船柱及基础
其他
1
2号码头B'B''C、C'C段
B'B''段靠船板及排架缺失
√
√
√（局部）
√
2
B''C段靠船结构
√
√
√
3
C'C段靠船结构
√
√
√
4
局部破坏的桩基础
√
√
5
裂缝的桩基础
√
√
√
6
横裂缝的横梁、纵梁
√
√
√
√
√
7
垂直缝的横梁、纵梁
√
√
8
斜裂缝的横梁、纵梁、桩帽
√
√
9
斜裂缝的桩帽
√
√
√
10
砼剥落、露筋的桩帽
√
√
√（局部）
11
纵裂缝的横梁、纵梁
√
√
12
裂缝的板
√
√
√
√
√（局部）
13
码头部份面板及护坎破坏
√
√
√（局部）
√
√
14
2号码头CDD'段
排架缺失（31个）
√
√（局部）
√
15
排架砼破损、露筋（6个）
√
√
√
√（局部）
16
局部破坏的桩基础
√
√
17
裂缝的桩基础
√
√
√
18
横裂缝的横梁、纵梁
√
√
√
√
√
19
垂直缝的横梁、纵梁
√
√
20
斜裂缝的横梁、纵梁、桩帽
√
√
21
斜裂缝的桩帽
√
√
√
22
砼剥落、露筋的桩帽
√
√
√（局部）
23
纵裂缝的横梁、纵梁
√
√
24
裂缝的板
√
√
√
√
√（局部）
25
码头部份面板及护坎破坏
√
√
√（局部）
√
√
26
3号码头
排架靠船构件缺失
√
√
27
排架靠船构件砼破损、露筋
√
√
√（局部）
28
局部破坏的桩基础
√
√
29
裂缝的桩基础
√
√
√
30
横裂缝的横梁、纵梁
√
√
√
√
√
31
垂直缝的横梁、纵梁
√
√
32
斜裂缝的横梁、纵梁、桩帽
√
√
33
斜裂缝的桩帽
√
√
√
34
砼剥落、露筋的桩帽
√
√
√（局部）
35
纵裂缝的横梁、纵梁
√
√
36
裂缝的板
√
√
√
√
√（局部）
37
码头部份面板及护坎破坏
√
√
√（局部）
√
√
38
系缆柱结构更换
√（局部）
√
√
√
√
本工程汇总表中修补数量根据“上海振华港机江阴分公司2号及3号码头检测评估报告”及现场能见到的情况确定，具体数量根据施工时现场实际情况确定；同时根据业主要求，仅对2号码头B’B''C三角码头段，C'C段及CDD'和3号码头加固维修,对于现场是否修补其它部份，现场业主确定；
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