淺談臨淵、鄰崖位置的碼頭建設(shè)

張斌 靳如剛

【摘 ?要】寧波大榭島地區(qū)已建成目前國內(nèi)最大的45萬噸原油中轉(zhuǎn)碼頭，碼頭選址位于臨淵、鄰崖區(qū)域，碼頭建設(shè)難度較大。本文針對(duì)工程所在區(qū)域地形等特點(diǎn)，提出了可行的在臨淵、鄰崖位置建設(shè)碼頭的結(jié)構(gòu)方案。

【關(guān)鍵詞】45萬噸;臨淵;鄰崖;嵌巖樁;岸坡穩(wěn)定

一、工程地形、地質(zhì)條件

（1）水下地形

工程場(chǎng)地屬山前海積地貌，海域呈現(xiàn)上緩（潮間帶）下陡（水下岸坡）的地形特征。潮間帶（約10～30m）泥面平緩，標(biāo)高0～-2.0m，向海微傾，坡度一般小于3°;-2.0m以下變陡，坡度達(dá)21～29°，-28m等深線離岸邊距離較近，目前離岸80～170m范圍內(nèi)泥沙基本處于沖積平衡狀態(tài)，在自然狀態(tài)下岸坡穩(wěn)定性較好。

（2）工程地質(zhì)

水工建筑物結(jié)構(gòu)選型需要考慮的重要因素是工程地質(zhì)條件。根據(jù)工程地質(zhì)報(bào)告，45萬噸原油碼頭位置勘探深度范圍內(nèi)的巖土層劃分為6個(gè)工程地質(zhì)層，并細(xì)分為11個(gè)工程地質(zhì)亞層，各土層詳細(xì)描述如下：

（1）②層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土

褐灰色、灰色，流塑，薄層狀，單層厚2～5mm或片徑1-4mm，層間含較多粉土或粉砂團(tuán)粒，粘塑性一般較差，局部為淤泥質(zhì)粘土或軟塑狀粉質(zhì)粘土，偶見貝殼碎片及黑色腐殖質(zhì)，無搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中硬。

（2）③2層：粘土、淤泥質(zhì)粘土

灰色～深灰色，流塑～軟塑，厚層狀，含少量貝殼碎片，土質(zhì)均勻細(xì)膩，以軟塑狀粘土為主，局部為流塑狀淤泥質(zhì)粘土，無搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度高，韌性硬。

（3）③3層：含粘性土碎石、含粘性土礫砂

灰色、黃灰色，稍密～中密，飽和，厚層狀，碎石徑一般2～5cm，個(gè)別大者達(dá)10cm，多呈棱角狀，粘性土含量較高，局部為含粘性土礫砂或粉砂。

（4）④1層：粉質(zhì)粘土

灰黃色及灰綠色，可塑，局部硬塑，厚層狀，多含鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)，偶夾碎石、砂，干強(qiáng)度較高，韌性中硬，無搖震反應(yīng)，局部相變?yōu)檎惩痢?/p>

（5）④2層：粉質(zhì)粘土

灰色（偶為黃灰色），軟塑，局部流塑，厚層狀，含少量有機(jī)質(zhì)及炭化植物殘骸，干強(qiáng)度高，韌性中硬，無搖震反應(yīng)。

（6）④3層：含粘性土碎石

灰褐色、灰黃色，中密，飽和，厚層狀，碎石徑2～5cm，大者大于10cm，多呈棱角狀，粘性土含量較高，局部為含粘性土礫砂。

（7）⑤1層：粉質(zhì)粘土

灰綠色及灰黃色，可塑～硬塑，厚層狀，局部粉粒含量較高，偶夾圓礫，土質(zhì)不均，局部相變?yōu)檎惩粒蓮?qiáng)度高，韌性中硬，無搖震反應(yīng)。

（8）⑤2層：粉質(zhì)粘土

灰色及灰褐色，軟塑～可塑，厚層狀，局部粉粒含量較高，偶夾圓礫，土質(zhì)不均，局部相變?yōu)檎惩?，干?qiáng)度較高，韌性中硬，無搖震反應(yīng)。

（9）⑦層：含粘性土碎石

灰黃色、紫褐色等，飽和，中密～密實(shí)，厚層狀，碎石徑鉆孔中見一般2～7cm，大者大于12cm，次棱角狀為主，多見風(fēng)化裂痕，碎石含量一般約占60～75%，其次為粘性土及角礫、砂。局部為含粘性土角礫或礫砂，偶夾0.5～1.0m厚的粘土。

二、碼頭結(jié)構(gòu)及樁基選型

根據(jù)地質(zhì)條件分析，由于該區(qū)域巖面起伏較大，若采用重力式結(jié)構(gòu)，必須進(jìn)行大量的水下炸礁作業(yè)，由于工程區(qū)域周邊有若干已建碼頭，大量的炸礁作業(yè)勢(shì)必會(huì)對(duì)周邊碼頭及海堤安全造成影響，且重力式碼頭會(huì)產(chǎn)生阻水效應(yīng)，會(huì)改變工程所在區(qū)域水流流態(tài)，對(duì)環(huán)境影響較大。

根據(jù)地質(zhì)情況，⑧1層強(qiáng)風(fēng)化晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r分布不穩(wěn)定、局部缺失，而⑧2層中風(fēng)化晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r屬硬質(zhì)巖類，強(qiáng)度高且埋深不大，結(jié)合各巖層的物理力學(xué)指標(biāo)分析，⑧2層中風(fēng)化晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r屬硬質(zhì)巖較適合作為本工程的樁基持力層。

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，本工程基巖分布呈如下特點(diǎn)：以碼頭工作平臺(tái)中心線為中心，北側(cè)（1#～3#系纜墩和1#、2#靠船墩位置）基巖面相對(duì)較高，⑧2層中風(fēng)化晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r屬硬質(zhì)巖層頂面標(biāo)高在-18m至-40m之間，南側(cè)（4#～6#系纜墩和3#、4#靠船墩位置）基巖面相對(duì)埋藏較深，⑧2層中風(fēng)化晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r屬硬質(zhì)巖層頂面標(biāo)高在-24m至-54m之間。

根據(jù)碼頭使用要求、工程位置波浪、水流、地質(zhì)、地形等自然條件，碼頭采用“蝶”形布置。根據(jù)工程位置基巖分布特點(diǎn)，綜合考慮工程造價(jià)、施工方便等因素，以碼頭工作平臺(tái)中心線為界，北側(cè)選用鋼管嵌巖樁，南側(cè)選用鋼管打入樁。

（1）工作平臺(tái)長50m，寬30m。結(jié)構(gòu)采用高樁梁板結(jié)構(gòu)，排架間距9m，上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆橫梁、疊合縱向梁和疊合面板。根據(jù)不同地質(zhì)條件，1#～3#排架樁基采用Φ1.5m鋼管嵌巖樁，每榀排架5根，樁基均為全斷面直樁鉆孔嵌巖，嵌巖直徑1.3m，嵌巖長度6.5m;4#～6#排架樁基Φ1.5m打入鋼管樁（部分基樁需采取錨桿嵌巖措施），每榀排架5根樁。

（2）靠船墩均采用高樁墩式結(jié)構(gòu)，上部為現(xiàn)澆砼墩臺(tái)。1#、2#靠船墩樁基采用Φ2.8m鋼管嵌巖樁基礎(chǔ)，其中1#靠船墩12根樁，2#靠船墩6根樁，樁基均為全斷面直樁鉆孔嵌巖，嵌巖直徑2.6m，嵌巖長度8.5m;3#、4#靠船墩采用Φ1.5m打入鋼管樁基礎(chǔ)（部分基樁需采取錨桿嵌巖措施），其中3#靠船墩8根樁，4#靠船墩15根樁。

（3）系纜墩采用高樁墩式結(jié)構(gòu)，上部為現(xiàn)澆混凝土墩臺(tái)。樁基均采用Φ2.8m鋼管嵌巖樁，其中首尾纜墩各6根樁，橫纜墩5根樁，樁基均為全斷面直樁鉆孔嵌巖，嵌巖直徑2.6m，嵌巖長度8.5m。

（4）引橋一座，長約67.5m，寬10m。上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆墩臺(tái)和預(yù)應(yīng)力砼空心板結(jié)構(gòu)，墩臺(tái)間距19.5m。海側(cè)兩座墩臺(tái)采用Φ1.2m打入鋼管樁;近岸段兩座墩臺(tái)采用Φ1.2m鉆孔灌注樁。

（5）人行便橋墩采用高樁墩式結(jié)構(gòu)，樁基采用3Φ1.2m打入鋼管樁（部分基樁需采取錨桿嵌巖措施）。

根據(jù)計(jì)算，本工程的打入鋼管樁、鋼管嵌巖樁的強(qiáng)度、應(yīng)力滿足設(shè)要求，樁基承載力也滿足使用要求，同時(shí)碼頭結(jié)構(gòu)的水平位移較小，承載能力及正常使用各工況均滿足規(guī)范要求。

三、沉樁施工對(duì)岸坡穩(wěn)定的影響

通常，鄰崖、臨淵位置的水下岸坡都相對(duì)較陡，本工程水下岸坡在-2.0m以下突然變陡，坡度達(dá)21～29°，另外在場(chǎng)地內(nèi)分布有長條狀凸起的暗礁，水下巖坡較緩?？傊?，場(chǎng)地呈現(xiàn)上緩（潮間帶）下陡（水下岸坡）的地形特征，-25m等深線離岸邊距離較近，在80～170m范圍內(nèi)泥沙基本處于沖積平衡狀態(tài)，在自然狀態(tài)下岸坡穩(wěn)定性較好，但沉樁施工引起的震動(dòng)會(huì)對(duì)水下岸坡的穩(wěn)定產(chǎn)生一定影響。

對(duì)此，通過岸坡穩(wěn)定的專項(xiàng)研究，對(duì)工程所在區(qū)域10個(gè)地質(zhì)斷面進(jìn)行岸坡穩(wěn)定進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果顯示，8個(gè)地質(zhì)斷面不需要采取工程措施即可保持岸坡穩(wěn)定，經(jīng)復(fù)核計(jì)算，其整體穩(wěn)定抗力分項(xiàng)系數(shù)γR=1.339，滿足規(guī)范要求。

45萬噸原油碼頭南側(cè)大榭5萬噸級(jí)油品碼頭過程施工前期，對(duì)碼頭后方的永豐礁進(jìn)行了炸礁處理，并對(duì)圍堤前方局部岸坡進(jìn)行挖泥、削坡處理，1#、2#系纜墩（即本工程的5#、6#系纜墩）距駁岸只有25m左右，而且在施工期間需局部拋填穩(wěn)樁碎石層的措施，針對(duì)這種情況，在大榭5萬噸級(jí)油品碼頭工程設(shè)計(jì)中對(duì)其后方駁岸進(jìn)行了復(fù)核計(jì)算，局部拋填后，圍堤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，其整體穩(wěn)定抗力分項(xiàng)系數(shù)γR=1.370，圍堤穩(wěn)定。

綜上所述，經(jīng)計(jì)算復(fù)核，本工程現(xiàn)有圍堤結(jié)構(gòu)在使用期及施工期間整體穩(wěn)定抗力分項(xiàng)系數(shù)γR滿足規(guī)范要求。

目前，45萬噸原油中轉(zhuǎn)碼頭工程已經(jīng)通過了交工驗(yàn)收。工程實(shí)踐證明，通過確定合理的碼頭結(jié)構(gòu)形式、選用合適的樁型及合理的樁基布置方案、并對(duì)岸坡穩(wěn)定進(jìn)行充分分析論證，在鄰崖、臨淵位置可以安全建設(shè)碼頭。

作者簡介：

張斌，1979年2月9日性別：男，籍貫：浙江岱山，職稱：助理工程師。學(xué)歷：中國人民解放軍南京政治學(xué)院，南京市鼓樓區(qū)中山北路305號(hào)。專業(yè)港口工程，單位：浙江海港黃澤山油品儲(chǔ)運(yùn)有限公司。

第二作者：靳如剛