港区4号泊位码头工程结构设计.docx
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港区4号泊位码头工程结构设计
港区4号泊位码头工程结构设计
第1章设计依据
1.1设计文件
1、业主与我院签定的
2、；
2、本工程1:
1000水下地形图（市长江测绘研究院，2013年10月）；
3、《录安洲长江码头录安洲港区夹江码头二期工程（陆域）岩土工程勘察报告（详勘阶段）》（市中达勘察设计，2011年11月）；
4、《录安洲长江4#泊位码头工程岩土工程施工图设计阶段勘察报告》（市中达勘察设计，2013年11月）；
5、《录安洲夹江7～9#泊位码头工程岩土工程施工图设计阶段勘察报告》（市中达勘察设计，2013年11月）；
6、《录安洲港区夹江码头二期工程（陆域部分）岩土工程详细勘察报告》（市中达勘察设计，2013年11月）；
7、《港录安洲港区4号泊位码头工程（陆域部分）岩土工程详细勘察报告》（地质工程勘察院，2014年1月）；
8、初步设计批复暂缺。
1.2依据规
✧《水运工程施工图文件编制规定》（JTS110-7-2013）；
✧《水运工程设计通则》（JTS141-2011）；
✧《河港工程总体设计规》（JTJ212-2006）；
✧《海港总体设计规》（JTS165-2013）；
✧《高桩码头设计与施工规》（JTS167-1-2010）；
✧《港口工程荷载规》（JTS144-1-2010）；
✧《水运工程混凝土结构设计规》（JTS151-2011）；
✧《港口工程桩基规》（JTS167-4-2012）；
✧《港口工程地基规》（JTS147-1-2010）；
✧《水运工程抗震设计规》（JTS146-2012）；
✧《港口道路、堆场铺面设计与施工规》（JTJ296-96）；
✧《建筑结构荷载规》》（GB50009-2001）（2006年版）；
✧《建筑设计防火规》（GB50016-2006）；
✧《建筑抗震设计规》（GB50011-2010）；
✧《环境空气质量标准》（GB3095-2012）；
✧《港口工程环境保护设计规》（JTS149-1-2007）；
✧《水运工程节能设计规》（JTS150-2007）；
✧《港口工程劳动安全卫生设计规定》（JTJ320-97）；
✧《室外给水设计规》（GB50013-2006）；
✧《低压配电设计规》（GB50054-95）；
✧《建筑物防雷设计规》（GB50057-1994）（2000年版）；
✧《供配电系统设计规》（GB50052-2009）；
✧《港口地区有线通信系统工程设计规》（JTJ/T343-1996）；
✧《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）；
✧《办公建筑设计规》（JGJ67-2006）；
✧《建设项目经济评价方法或参数》（第三版）；
✧《沿海港口建设工程概算预算编制规定》及其配套定额；
✧国家颁发的其他相关设计规程、规。
第2章设计围及容
本工程设计围：
长江4#泊位和夹江7#～9#泊位水域及后方陆域全部设计围容、3#码头改造、Z01、Z02转运站改造及4#泊位后方引桥过堤设计等设计容。
第3章工程建设地点及规模
3.1工程建设地点
拟建码头位于市新北区春江镇新华村的录安洲两侧，港港口总体规划中录安洲港区，拟建4#泊位码头上游为1#～3#泊位，下游为规划中的5#泊位，码头后沿与后方防洪堤距离约110m。
拟建夹江7#～9#泊位码头后沿与后方防洪堤距离约180～200m，码头上游为夹江1#～6#泊位，码头下游为规划泊位。
港区地理位置坐标为东经119°58′，北纬31°59′。
3.2工程建设规模
本工程2020年预测吞吐量为840万吨，拟在录安洲北侧建设1个100000吨级通用泊位（长江4#泊位），并在录安洲南侧建设3个3000吨级配套疏运码头（夹江码头二期工程7#～9#泊位），设计年通过能力为885万吨。
第4章设计船型主尺度
本工程设计代表船型尺度详见表4-1和4-2。
表4-1长江4#泊位设计船型尺度表
船型
主尺度（米）
备注
总长
型宽
型深
满载吃水
100000DWT散货船
250
43
20.3
14.5
代表船型
70000DWT散货船
228
32.3
19.6
14.2
兼顾船型
50000DWT散货船
223
32.3
17.9
12.8
兼顾船型
40000DWT杂货船
200
32
19
12.3
兼顾船型
20000DWT杂货船
166
25.2
14.1
10.1
兼顾船型
10000DWT杂货船
146
22
13.1
8.7
兼顾船型
表4-2夹江7#～9#泊位设计代表船型表
船舶吨级
主尺度（米）
备注
总长
总宽
满载吃水
3000t货船
84
15.7
4.2
设计船型
1000t货船
60
11.3
3.4
兼顾船型
1000t货船
58
11.0
3.1
兼顾船型
500t货船
45
8.8
2.5
兼顾船型
第5章设计条件
5.1气象
地处中纬度，离海较近，属北亚热带季风性湿润气候区，气候温和湿润，雨量丰沛，日照充足，无霜期长；常年主导风向东南偏东，春夏秋冬，四季分明。
根据气象站近50年气象资料，各气象特征值分述如下：
1、气温
历年最高气温：
39.4℃
历年最低气温：
-15.5℃
年平均气温：
16.3℃
月平均最高温度：
28.1℃（7月）
月平均最低温度：
2.7℃（1月）
2、风况
全年主导风向：
ESE（东南东）14%
夏季主导风向：
ESE（东南东）19%
秋季主导风向：
NNE（东北）9%
历年最大风速：
20.3m/s
历年平均风速：
2.9m/s
年平均大风日数：
6d
年最多大风日数：
19d
图5-1风玫瑰图
3、降水
历年最大降水量：
1815.6mm
多年平均降水量：
1074.0mm
历年月最大降水量：
505.4mm
历年日最大降水量：
196.2mm
4、雾况
历年平均雾日：
29.9d
历年最多雾日：
56.0d（1980年）
历年最少雾日：
17.0d（1967年）
5、霜、雪
每年均有霜、雪等情况，但基本不影响航行。
年平均下霜日为42.6天左右，年平均降雪日约7天。
6、雷暴
市地处长江中下游，是暖温带—亚热带过渡地带，冷暖气流频繁交汇，多雷暴灾害。
年平均雷暴日数为54天，最多年份达到76天，一年四季均可发生雷暴，属于雷暴多发地区。
7、湿度
多年平均湿度为80％，7、8、9月的相对湿度显得较大，最大湿度为87％，最小湿度为63％。
5.2水文
1、基准面
本工程水位以85国家高程基准面为起算基面，当地航行基准面及其换算关系如图3-2。
图5-2基面换算图
2、潮汐
本河段的潮位变化为非正规半日潮混合型，半潮周期为12小时25分，涨潮历时约3.7小时，落潮历时约8.8小时。
每个夏历月的朔（初一）、望（十五）后的2～3天出现大潮汛，年最大和最小潮差一般发生在春、秋分前后数天。
本河段有肖山潮位站，根据1950～2005年统计的潮位资料，河段历年潮位特征值如下（85国家高程）。
历年最高潮位：
5.31m（1997年）
历年最低潮位：
-1.11m（1959年）
涨潮最大潮差：
3.62m（1997年）
落潮最大潮差：
3.84m（1979年）
年平均潮位：
1.33m
年平均潮差：
1.67m
3、波浪
本河段不受外海波浪的影响，七级以上东北风时，江面最在波浪高1.0m左右，其它风向波浪较小。
4、水流
依据工程河段测流资料分析，河段落潮流流向在95～125度，涨潮流流向在275～305度，工程河段最大流速出现在长江洪季，最大流速约2.5m/s。
5、泥沙
河段除来自长江的径流、泥沙外，在太平洲左汊左岸的三江营有淮河汇入长江。
长江水沙来量丰沛，年平均径流量达9120亿m3，输沙量达4.71亿t，占本河段水沙来量98%以上，因而长江干流水沙输移特性决定了本河段的水沙特性。
据大通水文站实测资料统计表明，大通站多年平均流量为28900m3/s，多年平均含沙量为0.533kg/m3，实测历年最大流量为92600m3/s（1954年8月1日），历年最小流量为4620m3/s（1979年1月31日）。
年水量主要集中在汛期（5～10月），占全年的70.6%，汛期输沙量占全年总输沙量的87.5%，表明汛期水量和沙量都比较集中，且输沙量的集中程度大于水量的集中程度。
6、设计水位
工程河段与肖山潮位站间无大支流汇入，两地的高、低潮同步。
根据肖山潮位站实测潮位资料分析计算，由三江营水位站和肖山潮位站河段间洪、枯水面比降，采用比降落差法计算得拟建工程设计水位如下：
设计高水位：
▽4.90（高潮累积频率10%的潮位）
设计低水位：
▽-0.73（低潮累积频率90%的潮位）
极端高水位：
▽5.50（重现期五十年的年极值高水位）
极端低水位：
▽-1.15（重现期五十年的年极值低水位）
施工水位：
▽1.50
防洪水位：
▽5.90
7、地形、地貌
录安洲沿长江呈条带状分布，其四周为长江和夹江的现代漫滩，中部为较原始的长江阶地和漫滩，地形起伏不大。
现代漫滩较平坦，微向江中倾斜。
该洲全长约4.5Km，最大宽度约1.3Km，在其四周均建有江堤。
拟建码头场地位于录安洲东北侧，起点位于已建1#～3#泊位下游端，向下延伸，码头前沿基本位于长江边缘陡坡处（地形标高-1.8～-13.2m）；码头临岸侧靠近滩边附近，距江堤最近距离约65m左右。
陆域现状生长有芦苇、杂草，地面黄海高程一般在1.86～2.49m（堤岸顶标高6.0～7.2m）。
水域场地临近河岸的河床上部大都存在人工抛石层，厚度在0.3m～2.1m左右，河底黄海高程一般在-0.28～-15.37m。
5.3工程地质
1、地基土构造及成因
本次勘探揭露的地层资料表明，拟建场地60m深度围地基土属第四纪全新世（Q4）、晚更新世（Q3）年代沉积地层，主要由粘性土及砂性土组成。
根据场地各土层的工程特性差异，将本次勘探深度围土层分为7个单元土层，若干个亚层，自上而下，由新到老分别描述如下：
①填土：
杂色，松散，主要组成成份为粉质粘土，局部夹建筑垃圾，可见植物根茎，结构松散，透水性能强，均匀性较差。
陆域场地普遍分布，层厚1.0～3.0m。
②淤泥质粉质粘土：
灰色～灰黑色，流塑，含腐殖质，具臭味，局部夹粉土薄层，切面稍有光泽，干强度及韧性中等，无摇振反应，具高压缩性，全场地均有分布，层厚0.3～12.7m。
③粉砂夹粉土：
灰色～青灰色，稍密～中密，局部呈松散状态，饱和，见云母碎片，夹薄层粉质粘土和粉土，粘粒含量较高，颗粒级配差，全场地均有分布，层厚0.9～11.5m
④粉砂：
灰色～灰黄色，中密，饱和，含云母碎片，粘粒含量低，局部夹粉土薄层，颗粒级配较好，全场地均有分布，层厚3.5～10.0m。
以上土层地质年代属第四纪全新世（Q4）。
⑤粉质粘土：
灰色～灰黄色，可塑～硬塑，局部夹有粉土团块，切面稍有光泽，干强度及韧性高，无摇振反应，全场地均有分布，层厚2.0～8.0m。
⑥-1粉砂：
青灰黄～灰褐色，饱和，中密～密实状态，主要由长石、石英及云母等矿物组成，颗粒级配良好。
全场地均有分布，层厚3.8～10.9m。
⑥-2粉砂：
灰黄色～灰褐色，饱和，密实状态，主要由长石、石英及云母等矿物组成，局部含有结石。
全场地均有分布，层厚10.3～17.3m。
⑦-1粉质粘土：
灰色，可塑～软塑，切面稍有光泽，干强度及韧性中等，无摇振反应，仅在局部场地分布，层厚4.3～15.1m。
⑦中砂：
黄褐色～灰黄色，饱和，密实状态，含砾石，粒径10～2mm，局部为粉细砂、砾砂。
为本次勘察最底层，最大揭露厚度18.9m。
以上土层地质年代属第四纪晚更新世（Q3）。
2、岩土层工程地质
根据市中达勘察设计2013年11月编制的《录安洲长江4#泊位码头工程岩土工程施工图设计阶段勘察报告》显示，勘探深度揭露的地基土工程特性见表5-1～表5-2。
表5-1地基土工程特性指标表
土层名称
物理性质指标
标贯击数
N（击）
静探指标
承载力设计值
γ（kN/m3）
W
（%）
e
IL
实测值
修正值
qc（MPa）
fs
（kPa）
fd
（kPa）
①填土
*18.5
1.04
45
100
②淤泥质粉质黏土
17.6
40.0
1.139
1.23
2.4
2.2
0.53
11
65
③粉砂夹粉土
19.2
26.5
0.737
13.6
10.5
3.71
55
140
④粉砂
19.5
25.8
0.700
17.3
12.4
5.98
76
180
⑤粉质黏土
19.7
24.0
0.684
0.23
10.1
6.9
2.84
57
180
⑥-1粉砂
19.2
24.6
0.709
21.9
14.3
13.66
194
200
⑥-2粉砂
19.3
23.4
0.681
36.3
20.6
14.72
190
260
⑦中砂
20.0
15.7
0.516
50.9
26.8
350
⑦-1粉质黏土
18.5
31.5
0.898
0.69
6.8
3.6
160
说明：
1、表中带“*”数据为地区经验值；
2、承载力设计值推荐值系根据物理、标贯、静探指标并结合地区经验综合确定。
表5-2地基土工程特性指标表
土层名称
压缩模量建议值
混凝土预制桩
钻孔灌注桩
极限侧摩阻力标准值
极限桩端阻力标准值
水平抗力系数的比例系数值
极限侧摩阻力标准值
极限桩端阻力标准值
水平抗力系数的比例系数值
ES1-2
（MPa）
ES2-4
（MPa）
ES4-8
（MPa）
qf
（kPa）
qf
（kPa）
m
（kN/m4）
qf
（kPa）
qf
（kPa）
m
（kN/m4）
①填土
②淤泥质粉质黏土
3.5
15
2000
15
2500
③粉砂夹粉土
9.0
25
4500
22
4500
④粉砂
11.0
35
6000
30
6500
⑤粉质黏土
8.0
12.0
45
7000
40
7500
⑥-1粉砂
9.5
13.5
21.5
60
5000
7500
50
800
8000
⑥-2粉砂
11.5
15.0
24.5
80
6000
9000
70
1200
10000
⑦中砂
12.5
19.0
30.0
100
8000
90
2000
⑦-1粉质黏土
5.5
9.5
15.5
说明：
1、表中压缩模量建议值确定依据本工程土工试验统计成果并结合地区经验；
2、表中桩基设计参数系依据物理、标贯、静探指标并结合地区经验综合确定；
3、地基土水平抗力系数的比例系数值，混凝土预制桩相应单桩在地面处水平位移为10mm；钻孔灌注桩相应单桩在地面处水平位移为6mm。
根据市中达勘察设计2013年11月编制的《录安洲夹江7#～9#泊位码头工程岩土工程施工图设计阶段勘察报告》显示，勘探深度揭露的地基土工程特性见表5-3～表5-4。
表5-3地基土工程特性指标表
土层名称
物理性质指标
标贯击数
N（击）
静探指标
承载力设计值
γ（kN/m3）
W
（%）
e
IL
实测值
修正值
qc（MPa）
fs
（kPa）
fd
（kPa）
①填土
*18.5
1.95
76
100
②淤泥质粉质黏土
17.6
41.5
1.158
133
0.57
10
65
③粉砂夹粉土
18.3
29.9
0.851
8.0
7.2
2.61
41
140
④粉砂
18.5
33.2
0.844
11.1
8.7
5.67
70
180
⑤粉质黏土
19.7
24.1
0.690
0.24
8.3
5.9
2.29
35
180
⑥-1粉砂
19.2
24.2
0.699
24.2
15.5
16.33
198
230
⑥-2粉砂
19.2
24.7
0.700
33.7
19.4
260
说明：
1、表中带“*”数据为地区经验值；
2、承载力设计值推荐值系根据物理、标贯、静探指标并结合地区经验综合确定。
表5-4地基土工程特性指标表
土层名称
压缩模量建议值
混凝土预制桩
钻孔灌注桩
极限侧摩阻力标准值
极限桩端阻力标准值
水平抗力系数的比例系数值
极限侧摩阻力标准值
极限桩端阻力标准值
水平抗力系数的比例系数值
ES1-2
（MPa）
ES2-4
（MPa）
ES4-8
（MPa）
qf
（kPa）
qf
（kPa）
m
（kN/m4）
qf
（kPa）
qf
（kPa）
m
（kN/m4）
①填土
②淤泥质粉质黏土
4.0
15
2000
15
2500
③粉砂夹粉土
8.5
25
4500
22
4500
④粉砂
9.5
35
6000
32
6500
⑤粉质黏土
7.0
10.5
50
7000
48
7500
⑥-1粉砂
10.0
15.5
25.0
80
6000
7500
75
800
8000
⑥-2粉砂
11.5
17.0
28.0
95
7500
9000
90
1200
10000
说明：
1、表中压缩模量建议值确定依据本工程土工试验统计成果并结合地区经验；
2、表中桩基设计参数系依据物理、标贯、静探指标并结合地区经验综合确定；
3、地基土水平抗力系数的比例系数值，混凝土预制桩相应单桩在地面处水平位移为10mm；钻孔灌注桩相应单桩在地面处水平位移为6mm。
图5-3长江4#泊位钻孔布置图
图5-4长江4#泊位钻孔剖面图1-1
图5-5长江4#泊位钻孔剖面图2-2
图5-6夹江7#～9#泊位钻孔平面图
图5-7夹江7#～9#泊位钻孔剖面图1-1
图5-8夹江7#～9#泊位钻孔剖面图2-2
3、不良地质作用及特殊性岩土
地区属长江下游三角洲冲积平原，场地及周边无全新活动断裂、岩溶、滑坡、崩塌、地裂缝等重大不良地质作用。
常武地区原有的主要工程地质问题是地面沉降，但近年来地面沉降问题已基本得到遏制。
本次勘探揭示，场地分布的②淤泥质粉质粘土层呈流塑～软塑状态，强度低、压缩性高，流变性大，是场地主要分布的软土层，在本工程基础设计、桩基施工及开挖疏浚施工时应予以注意。
在水域场地临近河岸的河床上部大都存在人工抛石层，厚度在0.3m～2.1m左右，在本工程桩基施工及开挖疏浚施工时应予以注意。
5.4地震
本场地综合判定建筑场地类别属Ⅳ类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组属第一组。
根据场地类别和设计分组查表得设计特征周期Tg=0.65S。
5.5设计荷载
1、长江4#泊位：
①堆货荷载
码头平台均布荷载标准值为30kN/m2；引桥均布荷载标准值为10kN/m2。
②装卸机械荷载
桥式抓斗卸船机（共2台）：
Q=1800t/h，外伸距35m，轨距22m，基距18m，每支腿10轮，轮距1.2m，最大轮压520kN。
③流动机械荷载
55t汽车、20t汽车、40t平板车、10t平板车。
2、夹江7#～9#泊位：
①堆货荷载
码头面均布荷载：
20kN/m2。
②装卸机械荷载
皮带机钢廊道均布荷载标准值为：
20kN/m2。
移动式装船机（共1台）：
额定效率3000t/h，轨距10.5m，基距10.5m，最大外伸距15m，最小工作幅度5m，最大轮压250kN。
门座起重机：
起重量（吊具下）40t，轨距10.5m，基距≥10.5m，最大外伸距28m，最小工作幅度10m，最大轮压250kN。
③流动机械荷载
55t汽车、20t汽车、40t平板车、10t平板车。
5.6施工外部条件
本工程位于长江下游的市新北区，施工期所需的水泥可来源于附近的水泥厂，砂石、钢筋和木材等均可由当地市场直接采购，建港建材可考虑直接通过公路、水路运输至工地。
施工所需水、电、通信均可依托港区。
码头后方陆域平整，水、陆交通十分方便，施工条件良好。
该处河段水流平稳，拟建港址陆域平整开阔，施工条件良好，作为重点工程征地拆迁、土地利用等困难较小。
工程建设用水、电、通讯等依托港区基本条件可以得到保障。
接水点考虑从市自来水公司在港区的DN250水管接入，可为项目建设提供充足的水源。
工程建设用电从港区变电站专线接入，满足所需电力负荷接引需要。
拟建港址陆域开阔，区无重大建筑物的拆迁，可满足港口建设要求。
长江中、下游地区有多家技术力量雄厚、施工设备机械齐全的航务工程专业施工队伍，可承担本项目的施工。
第6章设计方案概述
6.1总平面布置
6.1.1水域布置
1、长江4#泊位
4#泊位前沿线布置在-6～-13m等深线附近，与上游已建1#～3#码头前沿线一致。
码头作业平台总长度为310m，宽度为34m。
根据装卸工艺要求，码头前沿布置3台桥式抓斗卸船机，前轨距码头前沿3m，桥式抓斗卸船机轨距22m。
码头面高程为▽6.0，前沿设计底高程为▽-16.5。
码头前沿停泊水域应按2倍设计船宽确定，为86m。
10万吨级码头前沿设计水深取15.72m，设计河底高程取▽-16.5。
考虑长江航道实际情况，码头前沿近期设计河底高程取为▽-14.8，码头结构按照设计河底高程▽-16.5进行设计，确保远期疏浚后满足结构安全需要。
由于本工程位于长江主叉，受水流影响较大，回旋水域呈椭圆型布置，垂直水流方向的回旋水域宽度为1.5倍设计船长，取为375m；沿水流方向的长度为2.5倍设计船长，取为625m。
回旋水域底标高与停泊水域底标高一致，取▽-16.5m。
作业平台设置1座引桥（4#）与后方陆域连接，引桥长102.5m，宽12m，引桥高程▽6.0～▽7.6，码头平台上游与3号泊位连接。
为满足前方装卸机械的用电负荷，在长江4#泊位后沿设置1座配电房。
2、夹江7#～9#泊位
夹江7#～9#泊位前沿线布置在水深线约-5.0～-8.0m处，与水流方向基本一致，布置3个3000吨级泊位作为长江4#泊位配套输运码头，主要用于铁矿石装船作业。
码头平台长336m，宽22m。
根据装卸工艺要求，码头前沿布置1台移动式装船机和1台门座式起重机，前轨距码头前沿2.5m，轨距10.5m。
码头面高程为▽5.8，前沿设计底高程为▽-5.9。
码头前沿停泊水域宽度为32m，回旋水域布置在停泊水域前方，不占
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