广西防城港20000吨级件杂货码头设计

广西防城港20000吨级件杂货码头 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 第1章总论最近，港城一体化的发展，密切了港城关系。世界上大多数港口城市都十分重视港口的发展，并制定以港兴城的发展战略，鼓励和扶持港口的发展，港城关系更加密切。港口已经成为这些城市不可分割的重要组成部分和新经济增长点。 我国城市现有的许多港口的规模已经跟不上城市的发展脚步，本次设计的广西防城港就是因为港口泊位少，泊位吨级不能满足大吨位、超大吨位船舶的进港要求。为了更好的促使城市的经济发展，广西防城港进行扩建，在原有码头的基础上拟建万吨级泊位几个，主要有件杂货码头、散货码头、集装箱码头、金属码头、粮食码头等等。本次设计的主要内容包含：自然条件分析，总平面布置，装卸工艺的选定，两个码头结构 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的选定及比选，工程概预算，推荐方案的结构计算等等根据营运资料和船型资料的分析，确定拟建20000吨件杂货码头一个，含4个泊位；散货码头一个，含一个泊位；集装箱码头一个，含一个泊位。确定了码头及泊位后，对码头的总平面布置进行了水域和陆域两部分的计算和布置。码头泊位采用连续布置，并根据货种的不同来进行上下风向的泊位布置。并根据营运资料，进行了码头后方仓库及堆场面积的计算和布置。同时根据 设计规范 民用建筑抗震设计规范配电网设计规范10kv变电所设计规范220kv变电站通用竖流式沉淀池设计 计算确定了码头面高程，前沿设计水深，航道宽，回旋水域，锚地等。装卸工艺的确定主要包括：工艺流程的设计，机械设备选型，机械数量的确定，装卸工人和机械司机人数的确定，主要经济指标的确定。在机械设备选型上，不要的装卸船机械选定为起重量为10吨的门座起重机，轨距选用10.5m，水平搬运机械主要选定为叉式装卸车，每条作业线上配备两台。库场拆码垛几装卸机械选定为桥式起重机和移动式起重机。接下来进行结构方案的选定及比选。根据码头的结构形式分类主要有重力式、板桩式和高桩式。码头结构型式的选用主要取决于使用要求与自然条件（特别是地质条件）。就地质条件而言，结构型式必须和地质条件相适应，否则会增加造价，甚至产生过大的位移或沉降，影响码头的正常使用。在基岩、砂砾、和硬粘土低级条件较好的区域可选用重力式码头，并利用其自重抗滑和抗倾，抗衡船撞击和其它外力的作用；在中等密实的地基，埋深适宜的区域且下部无较坚硬的持力土层时，采用板桩码头；在淤泥等软基上软土层较厚情况下则广泛采用高桩码头。在外海深水开敞式码头中，基本采用钢桩做基础的高桩或钢管桩导管式码头。为适应波浪和风浪大且方向多变的情况，已由单一固定方向的高桩码头发展为二个和多方向的平面布置的型式。在深水油码头和液化散矿码头更有单点系泊码头，以适应风、浪、流的变化。参考本次设计的防城港的地基条件，本设计选用重力式沉箱结构和重力式空心方块结构进行方案比选。经过比选，把重力式沉箱结构作为推荐方案，把空心方块结构作为比较方案。对沉箱码头结构进行了结构内力计算，主要有沉箱结构在各种荷载下各件承载能力极限状态和正常使用状态下的作用效应组合，面板和底板的内力计算和配筋。第二章自然条件2.1工程建设地点拟建的防城港深水泊位码头位于防城港总体布局规划二区内，即东湾暗埠江口的南端，从11#、12#泊位顺延建设。2.2自然条件2.2.1地形、地貌防城港所在的防城湾，三面丘陵环抱，湾口朝南，口门宽约10.4km，由于受地质构造影响及海水长期浸蚀，陆域两翼突出，东为企沙半岛，西为白龙尾半岛，湾内有东北－－西南走向的渔漫岛将防城湾分成外湾、内湾两部分，水域呈“丫”型。白龙尾半岛与渔漫岛之间形成内湾，水域面积约40km2，渔漫岛与企沙半岛之间形成外湾，水域面积约120km2。防城港深水泊位码头在防城港总体布局规划二区内建设，从12#泊位末端往南延伸建设。岸线西面接现已动工兴建的五万吨级进港航道，并与该航道平行。岸线以东（后方）为退潮时浅露的沙滩。2.2.2工程地质1）、地质特征概述防城港深水泊位工程地质钻探共布置283个钻孔，据钻探揭示，场地岩土层由第四系人工堆积层（Qml）、第四系海陆交互沉积层（Qmc）、第四系残积层（Qel）（包括人工炸礁碎渣）、侏罗系基岩（J）组成。2）、港区地质分层及物理力学指标按从上到下层序描述如下：①第四系人工堆积层（Qml）：多为碎石，混淤泥、砂土等，为挖泥船卸土，成分为泥岩、泥质砂岩等，已软化，呈松散状。进出港航道以东区域地表零星有分布，通常上覆薄层浮泥。按《疏浚岩土分类标准》（JTJ/T320－96）表4.2.3划分，该层岩土类别定为11级。②第四系海陆交互沉积层（Qmc）：按岩性可分为淤泥、粘土、砂土、碎石土四种类型，分别描述如下：（1）淤泥：部分混砂土，呈灰黑色，流塑～软塑状。标准贯入试验实测锤击数1～5击，平均1.8击。分布广，场地各区域均有揭示，以进出港航道及以东区域分布较多，局部以透镜体分布于砂土层中。该层岩土类别定为2级。顶面高程3.5m，平均厚度3.7m。（2）粘土：呈黄色、紫红色，以软塑状为主，局部呈流塑或可塑状。标准贯入试验实测锤击数1～9击，平均4.1击。常以透镜体产出。该层岩土类别定为4级。平均厚度5.2m。（3）砂土：部分混淤泥、贝壳或卵砾石等，以灰白色为主，其次为灰黑色，多呈松散状，局部呈稍密或中密状。标准贯入试验实测锤击数1～14击，平均7.1击。平均粒径d50=0.45mm，不均匀系数CU=8,曲率系数Cc=0.89，属中等均匀性土。分布广，场地各区域均有揭示，局部以透镜体分布于淤泥层中。该层岩土类别定为8级。平均厚度2.9m。（4）碎石土：为卵、砾石，成分为砂岩、石英，磨圆度高，通常混砂土，局部混粘土，多呈密实状，部分呈稍密或中密状。标准贯入试验实测锤击数19～32击，平均23.4击。平均粒径d50=8.1mm，不均匀系数CU=83,曲率系数Cc=0.84，属不均匀性土。多分布于（Qmc）底部。该层岩土类别定为13级。平均厚度2.3m。③第四系残积层（Qel）：按岩性可分为粘土和碎石土两种类型，分别描述如下：（1）粘土：紫红色或黄色，以可塑状为主，局部呈软塑状。该层岩土类别定为4级。平均厚度3.8m。（2）碎石土：为碎石，包括风化碎石和人工炸礁碎渣。成分为泥岩、泥质砂岩及砂岩等，人工炸礁碎渣层多呈松散状，其余呈中密～密实状。该层岩土类别定为12级。平均厚度2.1m。④侏罗系基岩（J）：岩性有泥岩、泥质砂岩、粉砂岩和砂岩。根据岩石极限抗压强度划分，除砂岩为硬质岩外，其余为软质岩。根据风化程度划分强风化层和中风化层。综合岩性、工程特性，把基岩分为三层，即三种岩土类别：（1）强风化泥岩：紫红色，结构大部分破坏，钻进快，岩芯手感软，手可掰开，用锹镐可挖掘。标贯击数小于50击。该层分布范围小，厚度较薄，通常分布于基岩上层。该层岩土类别定为14级。平均厚度3.3m。（2）强风化泥质砂岩、粉砂岩、砂岩和中风化泥岩、泥质砂岩、粉砂岩。按风化特征分述如下：a强风化泥质砂岩、粉砂岩、砂岩：结构大部分破坏，风化裂隙很发育，岩体破碎，钻进稍不平稳，岩芯易散碎，多呈碎石状，用镐可挖掘，但较困难。标贯击数大于50击。b中风化泥岩：岩体完整，钻进平稳，岩芯呈长柱状，手感较软，手用力可折断。标贯击数大于50击。天然抗压强度0.1～1.0MPa,平均0.38MPa。平均厚度2.9m。c中风化泥质砂岩、粉砂岩：结构部分破坏，裂隙稍发育，部分岩体较完整，钻进平稳，岩芯多呈柱状，较硬，用力互击方可击断。饱和抗压强度1～22.5MPa,平均10.0MPa。平均厚度4m。该层岩土类别定为15级。（3）中风化砂岩：结构部分破坏，裂隙稍发育，部分岩体较完整，钻进平稳，进尺较慢，岩芯多呈块状，部分呈柱状，坚硬，不易击碎。饱和抗压强度16.3～89.1MPa,平均41.4MPa。该层岩土类别定为16级。各土岩层物理力学指标见下表。其中把Qmc（粘土）与Qel（粘土）、Qmc（碎石土）与Qel（碎石土）合并统计。表2—1各土层物理力学指标指参标数土岩层名称及编号土的密度标准值粘聚力标准值内摩擦角标准值水下休止角压缩模量标准值基床摩擦系数承载力容许值钻孔桩极限端阻力标准值极限侧阻力标准值g/cm3kPaMPakPakPakPa淤泥1.626.132.72.274713粘土2.0612.2519.39.3311345砂土1.90135313312050碎石土2.10340.4400140基岩①2.300.4535090基岩②②－12.440.5500840②－22.440.58001200基岩③2.410.615003000注：②－1包括：强风化泥质砂岩、粉砂岩、砂岩和中风化泥岩；②－2包括：中风化泥质砂岩、粉砂岩。2.2.3水文据防城港1976～1991年实测潮位资料统计，其潮位特征值如下（以理论深度基准面起算，下同）：最高潮位5.54m（1986.7.22）最低潮位-0.29m（1990.11.12）平均潮位2.27m平均高潮位3.67m平均低潮位1.12m最大潮差5.39m平均潮差2.55m根据1986、1989、1990年潮位资料统计分析：设计高水位：4.64m（潮峰累积频率10％）设计低水位：0.30m（潮谷累积频率90％）据1979年～1991年的最高最低潮位系列进行分析得：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）2.2.4波浪本港无长期波浪观测资料，港址E－N－W向为陆域所环抱，该向波浪是小风区所生成的，其浪不大。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滩传至港区，因此，本港区主要受该向波浪影响。设计波浪要素，其重现期按50年一遇，根据南京水利科学研究院2001年10月的《防城港水域波浪计算》，设计高水位时的主波要素为：SW向：H1％=2.57m，T=7.4s2.2.5地震根据《建筑抗震设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》（GB50011－2001）附录A资料，防城港属6度抗震设防烈度、设计地震第一组，地震动峰值加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。第三章货运量和船型3.1船型资料表3—1船型尺度表船型吨级DWT船长(米)船宽(米)型深(米)满载吃水(米)杂货150001622213.39.8杂货200001752414.410.4集装箱和多用途300002173018.910.7集装箱和多用途500002943521.813.3集装箱400002703321.212.5散货300001902614.610.8散货500002303217.512.7散货700002533519.313.83.2吞吐量资料表3—1吞吐量一览表货种吞吐量出口进口小计外贸内贸小计外贸内贸合计（万吨）1370122095027015011040钢铁（万吨）255520155水泥、化肥（万吨）454545粮食（万吨）551010452025非金属矿石（万吨）900900700200金属矿石（万吨）20020015050集装箱（万TEU）83.53.54.54.5其他件杂货（万吨）6525205403010注：1TEU按10吨进行换算。3.3施工条件防城港属南亚热带海洋气候，高温多雨，季风盛行，夏季风浪较大。除受台风影响期间外，大型施工船舶基本可以全年施工。3.3.1水文潮汐：防城港潮汐为不正规全日潮，最高潮位5.54m，最低潮位－0.29m，最大潮差5.39m，平均高潮位3.67m，平均低潮位1.12m，施工水位取2.0m。波浪：参照白龙尾海洋站资料，据1975～1984年的实测波浪资料统计：常浪向为NNE，频率为20.41％，平均波高0.47m，次常浪向为SE，频率为15.87％，平均波高0.53m，强浪向为SSE向，最大波高7.0m，次强浪向为SE，最大波高为6.0m，均为台风袭击时产生。3.3.2气象全年平均气温22.2℃，月平均最高气温28.4℃，极端最高气温为35.4℃，月平均最低气温为14.2℃，极端最低气温2.8℃，全年没有霜冻；年平均降水量为2362.6mm，多集中在6～9月份，占全年降水总量的71％，而11月至翌年3月，只占全年降水总量的6.4％。本港建设区域属季节性地区，冬季多偏北风，夏季多偏南风，春秋季节是南北风向转换季节，全年常风向NNE，次常风向为SSW，强风向为E，次强风向为NNE，本区为台风频繁活动地区，平均每年约受1次最多3次台风或热带低压影响。年平均雾日22.2天，一般延续2～3小时。年平均相对湿度达81％。统计受到风、雨、雾、浪等自然因素影响施工的天数为32.25天，考虑到码头距离现有港区达7km的航程，每年施工有效作业天数取300天。3.3.3材料及工程施工现场用水、用电本工程建筑材料主要有钢材、水泥、砂、碎石、块石等，均可从防城港市或防城直接采购，回填砂则从附近海域捞取，通过汽车或船将材料运抵预制场或工程现场。码头施工用水和用电直接可从12#泊位接入,非常方便。第四章总平面布置4.1总平面布置原则4.1.1港口应按照货场、吞吐量、装卸特点、泊位分工及客运量等因素因地制宜合理地划分作业区，对于危险品及污染性较大的货物，宜单独分区。4.1.2作业区布置时，应考虑风向及水流流向的影响。污染性货物码头或作业区在主导风向的下风侧，危险品的码头或作业区应布置在港口的下游，并与其他的码头或作业区保持一定的安全距离。4.1.3顺岸式码头的前沿线一般沿水流方向及地形等高线布置并应考虑扩建时经济合理的连成顺直岸线的可能。码头前有可供船舶运转或回旋的水域，同时必须考虑码头建成后对水流的改变，河床冲淤变化及岸坡稳定等影响。4.1.4布置陆域时，要节约用地，不占或少占良田，少拆迁，陆域前方应布置生产性构件物及必要的生产辅助建筑。所需房屋应尽量合理的合并组合，生活区的布置应符合城镇规划的要求并宜接近作业区。4.1.5作业区内部，应根据装卸工艺流程和所需的码头、库场、铁路、道路及其他建、构筑物的数量与布置上的要求，按照以近期为主，并考虑到发展的可能性合理布置。4.1.6作业区中建、构筑物的布置应力求紧凑，但其相互间的距离必须符合先行的《建筑设计防火规范》及其相关专业规范的要求。4.2泊位计算4.2.1初步拟定泊位数钢铁25万吨共计190万吨水泥、化肥45万吨20000吨件杂货码头粮食55万吨其他件杂货65万吨非金属矿石900万吨共计1100万吨金属矿石200万吨20000吨散货码头集装箱8万TEU共计80万吨30000吨集装箱码头4.2.2泊位数初步确定-------------------①式中：N—泊位数Q—码头年作业量（t），指通过码头装卸的货物数量，包括船舶外挡作业的货物数量，根据设计吞吐量和操作过程确定。Pt—一个泊位的年通过能力泊位年通过能力应根据泊位性质和设计船型按下式计算：--------------------②式中：T—年日历天数。取365G—设计船型的实际载货量（t）—装卸一艘设计船型所需要的时间（h）P—设计船时效率（t/h），按年运量、货舱、船舱、船舶性能设备能力，作业线和管理等因素综合考虑—昼夜小时数，取24小时—昼夜非生产时间之和（h），包括工间休息、吃饭和交接班时间，应根据各港的实际情况确定，可取2~4h，取4h。—泊位利用率—船舶的装卸辅助作业、技术作业时间以及船舶靠离泊时间之和（h），取7h。（参见下表）表4—1部分单项作业时间项目靠泊时间离泊时间开工准备结束公估联检时间（h）0.5~1.00.5~0.750.75~1.00.75~1.01.5~2.01.0~2.0表4—2装卸工艺（初定）货种装卸机械台数台时效船时效钢铁10吨级门座起重机1100100水泥、化肥10吨级门座起重机2100200粮食10吨级门座起重机2100200其他件杂货10吨级门座起重机3100300非金属矿石移动式装船机160006000金属矿石移动式装船机160006000集装箱集装箱装卸桥120~30箱x8~12吨160~3604.3专业码头一（件杂货码头）4.3.1钢铁：∴符合泊位利用率4.3.2水泥、化肥：∴符合泊位利用率4.3.3粮食：∴符合泊位利用率4.3.4其他件杂货∴符合泊位利用率4.4专业码头二（散货码头）4.4.1散货：∴符合泊位利用率4.5专业码头三（集装箱码头）4.5.1集装箱∴符合泊位利用率表4—3泊位计算列表项目货种设计船型吞吐量（万吨）年日历天数船时效台数N泊位数钢铁1500025365100127.524471418628.20.5971水泥化肥150004536520063.7524472802370.10.561粮食150005536520063.7524472802370.10.6851其他件杂货150006536530042.5244731153822.30.5631散货200001100365120001.4224472170936640.6431集装箱3000080365250——24471147382.940.5414.6码头面高程：式中：E—码头面高程HWL—设计高水位—取1.0~1.5所以m取5.9m4.7码头前沿水深：---------------------③式中：D—码头前沿设计水深（m）T—设计船型满载吃水（m）—龙骨下最小富裕深度（m），取0.2~0.6mK—系数，顺浪取0.3，横浪取0.5—码头前沿允许停泊的波高（m），波列累计频率为4%的波高—船舶因配载不均匀而增加的船尾吃水值（m），件杂货船可不计，散货船和油船取0.15m—备淤富裕水深（m），根据回淤强度，维护挖泥间隔期及挖泥设备的性能确定，不小于0.4m4.7.1件杂货码头：（杂货忽略）mD=9.8+0.3+0.98+0.5=11.48m4.7.2散货码头：mD=10.8+0.3+0.98+0.15+0.5=12.734.7.3集装箱码头mD=12.5+0.3+0.98+0.5=15.06最后码头前沿水深取15.06m港底标高为-0.3-14.9=-15.244.8码头泊位长度：------------------------④式中：—码头泊位长度mL—设计船长D—富裕长度m表4—4参考规范得下表：L（m）<4041~8586~150151~200201~230>230d(m)58~1012~1518~2022~25304.8.1钢铁码头：m4.8.2水泥化肥：=198m4.8.3粮食：=198m4.8.4其他件杂货：=198m4.8.5散货：4.8.6集装箱：码头采用连续布置，总码头线长度为：4.9通航水深和设计水深航道宽度4.9.1通航水深：---------------------⑤设计水深：式中：—航道通航水深T—设计水深满载吃水—船舶航行时船体下沉值（m）—航行时龙骨下最小富裕深度—波浪富裕深度（m）—船舶装载纵倾富裕深度，杂货船和集装箱可不计，油船和散货取0.15m—航道设计水深—备淤富裕深度（m），不宜小于0.4m通航水深：设计水深：4.9.2航道宽：（缺资料，采用经验公式计算）4.10锚地：采用单锚，采用规范公式计算。-------------------⑥式中：R—水域系泊半径L—设计船长r—有潮差引起的浮筒水平偏位（m），每米潮差可按1m计算—系缆的水平投影长度。取20m，取25m，可增大。e—船尾与水域边界的富裕距离（m），取0.1L所以：R=230+2.55+25+0.1230=280.55m4.11回旋水域：R=2L=2230=460m码头前沿停泊水域宽：取两倍设计船宽，L=222=44m4.12库场面积计算仓库堆场所需容量：------------------⑦式中：E—仓库堆场所需的容量（t）]—年货运量（t）—仓库（堆场）不平衡系数—月最大货物堆存吨天（t.d）—月平均货物堆存吨天（t.d）—货物最大库（场）百分比—仓库（堆场）年营天（d），一般取350~365d—货物在库（场）的平均堆存期（d）仓库（堆场）总面积可按下式计算式中：A—库场总面积（）q—单位有效面积的货物堆存量（t/）—库场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比4.12.1水泥、化肥：4.12.2钢铁：4.12.3金属：4.12.4非金属：4.12.5粮食：4.12.6其他件杂货：4.12.7集装箱：集装箱出口：集装箱进口：表4—5库场面积计算列表货种年货运量（万t）不平横系数年营运天数平均堆存期容积利用系数单位有效面积堆存量总面积利用系数%最大入库百分比%所需容量总面积水泥化肥451.5360101.01.9701001875014000钢铁251.55360101.05.0809510225.72556.43金属矿石2001.436070.82.0809551722非金属矿石9001.436070.82.08095232750145468.8粮食551.6360101.02.0759523222.215481.5其他件杂货651.55360121.02.07510033583.322388.87集装箱出口351.23605—N=470—5833.33554.6进口451.236010—N=470—150009142.5第五章装卸工艺（件杂货）5.1选型及配备原则1）根据装卸工艺方案选型的装卸机械应兼顾先进性、通用性和经济性的原则，以适应件杂货码头的特点。2）装卸船的机械选型是应根据船型和货物种类的特点和要求进行选择，并且在机械配备上应注意发挥船机的作用。3）水平运输机械的选型，一般情况下，在运距在100~150m以内时，以选用叉车为宜；运距较远时，以采用牵引平板车为宜。4）装卸机械选型要求坚持节能原则，目前在港口所使用的装卸机械应优先选用电动机械和柴油机驱动的流动机械。5).机械选型要求力求选用标准型机械，机械配备时应尽可能简化机型，统一规格，以便维修和备件的储备。5.2装卸机械选型1）装卸船机械门座起重机，轨距选用10.5m，起重量10吨2）水平搬运机械叉式装卸车，数量：每条作业线配2台3）库（场）拆码垛几装卸机械叉式装卸车（3t）、桥式起重机、移动式起重机5.3工艺流程布置（见图）件杂货码头的装卸工艺主要是通过门座式起重机，将货物从船舶到临时堆场，或者通过船吊将货物运到驳船，如是成组的件杂货也可通过门机直接将货物装卸到汽车上直接运出码头。通过门机装卸在临时堆场的货物，通过轮胎吊或者叉车运送至后方仓库或者运送至火车（汽车）直接运出码头。5.4机械数量的确定参照《港口工程设计手册》件杂货码头设备组合表装卸船机械为四个件杂货码头共10吨级门座起重机共8台，则需叉车16台。库（场）拆码垛几装卸机械为轮胎式起重机。5.5件杂货码头劳动人员配置5.5.1主要件货种作业线每班定员钢铁泊位—每条作业线每班定员8~11人，取10人粮食泊位—每条作业线每班定员12~17人，取15人水泥泊位—每条作业线每班定员12~17人，取15人非金属、金属泊位—每条作业线每班定员12~17人，取15人全部装卸工定员=平均每条作业线配工人数平均每工班作业线数工作班次（1+轮休后备系数）/出勤率式中：平均每条作业线配工人数—按取值加权平均计算得到平均每工班作业线数—一定时期内加权平均计算得出每工班平均作业线数工作班次—一班制取1，二班制取2，三班制取3，四班三运转取4。本次设计取3轮休后备系数—指年制度休息工时/年制度工作工时。其中密周实行40小时工作制的四班三运转岗位轮休后备系数取0.05。本次设计取0.05出勤率—取0.95则：全部定员=5.5.2装卸机械司机全部定员全部定员=[单机每班定员机械使用台数工作班次（1+轮休后备系数）]/出勤率则：全部定员=5.5.3装卸调度员1)值班调度主任每班人，三班需3人2)值班调度2人3)装卸调度 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 员2人4)装卸调度统计员2人5)船舶货物装卸指导员，每船每班需1人，共需12人6)货运业务员10人7)港口理货员10人8)衡器理货员，每个泊位一台衡器，每台每班2人，共需24人9)装卸机械修理人员25人11)装卸工具修制工，按装卸工的3%~5%配备取12人12)装卸工具收发工，按装卸工的3%~5%配备取10人13)港口系缆工，每个泊位每班0.8~1人取12人14)装卸机械运行技术人员取3人15)队（车间）生产管理人员取4人16)现场安全监督员，每班1~2人，取6人17)现场货运质量监督员，每班1~2人，取6人第六章空心方块结构方案设计6.1码头结构型式比选按码头的结构型式分类主要有重力式、板桩式和高桩式。重力式码头是我国分布较广，使用较多的一种码头结构型式，其结构坚固耐久，抗冻性和抗水性较好，能承受较大的地面荷载和船舶荷载，对较大的集中荷载以及码头地面超载和装卸工艺变化适应性较强，施工比较简单，维修费用少，是港务部门和施工单位常用的码头结构。板桩码头主要靠板桩沉入地基来维持工作，结构简单，材料用量小，施工方便，施工速度快，主要构件可以预制，但结构耐久性不如重力式码头，施工过程一般不能承受较大的波浪作用高桩码头是应用广泛的主要码头结构型式，为透空结构，结构轻，减弱波浪的效果好砂石料用量省，对于挖泥超深的适应性强，使用于可以沉桩的各种地基特别使用与软土地基，但对地面荷载和装卸工艺的适应性差，耐久性不如重力和板桩式码头，构件易破损且难修复。块体结构优点是耐久性好，施工简单且不需要复杂的施工设备。缺点是水下工作量大，施工速度慢，结构整体性和抗震性能差。块体码头一般适用于地基良好，当地有大量石料，但缺少钢材以及冰凌严重的地区。沉箱结构的优点是施工速度快，水下工作量小，结构整体性好，抗震性能好。缺点是需要钢材多，耐久性能不如方块码头，专门的预制水下设备。沉箱结构适用于当地有沉箱预制场或工程量较大的大型码头。扶壁结构的优缺点介于块体结构和沉箱结构两者之间。混凝土与钢材用量比沉箱结构少，施工速度快。主要缺点是结构整体性不好，对地基的不均匀沉降适应性差。大直径圆筒的优点是构造简单，混凝土与钢材用料少，施工速度快且造价低。但要求在码头前设计水底下不深处有承载力较高的持力层和大型起重和运输设备。由于扶壁结构对地基不均匀沉降适应性差，大直径圆筒结构要求有大型起重及运输设备，都不宜使用。而方块结构耐久性好，适应性强，砂、石料均可以从防城港市采购，回填砂可从附近海域捞取，汽车或船可以到达预制厂或施工现场，因此适宜采用。空心方块与实心方块相比，载重量相同的情况下，空心块体的外形尺寸比实心块体大，可节约混凝土的用量。空心块体可用块石填充，这些块石可增加码头抗滑工作，还可部分参加抗倾工作，进一步减少混凝土的用量。码头结构型式的选用主要取决于使用要求与自然条件（特别是地质条件）。就地质条件而言，结构型式必须和地质条件相适应，否则会增加造价，甚至产生过大的位移或沉降，影响码头的正常使用。在基岩、砂砾、和硬粘土低级条件较好的区域可选用重力式码头，并利用其自重抗滑和抗倾，抗衡船撞击和其它外力的作用；在中等密实的地基，埋深适宜的区域且下部无较坚硬的持力土层时，采用板桩码头；在淤泥等软基上软土层较厚情况下则广泛采用高桩码头。在外海深水开敞式码头中，基本采用钢桩做基础的高桩或钢管桩导管式码头。为适应波浪和风浪大且方向多变的情况，已由单一固定方向的高桩码头发展为二个和多方向的平面布置的型式。在深水油码头和液化散矿码头更有单点系泊码头，以适应风、浪、流的变化。为了提高码头的耐久性，提高码头承载能力和承担装卸机械的巨大轮压，各种码头都采取措施，以充分利用地基承载能力。桩基础采用长桩或先张法、后张法预应力桩提高桩身强度和耐久性。钢桩及刚性嵌岩桩等广泛应用。板桩码头也加大了桩的深度，格形板桩结构进入深水码头，将板桩码头转换成为重力式码头。在软基上采用深层水泥拌合法加固地基以提高地基承载能力，建设重力式码头。大直径薄壳圆筒结构更以其古老的形式、创新的结构和地基设计理论适应多种地基条件而对码头结构形式发展产生深远的影响。参考本次设计的防城港的地基条件，本设计选用重力式沉箱结构和重力式空心方块结构进行方案比选。6.2设计条件6.2.1设计船型设计船型：船厂×宽×型深×满载吃水=175×24×14.4×10.4，载重量20000T。6.2.2结构安全等级结构安全等级为二级。6.2.3自然条件1）设计水位设计高水位：4.64m〈潮锋累积频率10%〉设计低水位：0.30m〈潮谷累积频率90%〉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：2.0m2）波浪要素重现期50年，设计高水位主波要素为：SW向：=2.57mT=7.4s；设计低水位：=2.45m；极端高水位：=2.60m。3）地基土物理力学指标（见设计资料上表）4）地震设计烈度为六级6.2.4码头作用标准值1、堆存荷载：2、剩余水压力：由于墙后回填是棱体，不存在水压力，故不需要计算。6.2.5材料重度与内摩擦角标准值表6-1材料重度与内摩擦角标准值名称容重（吨/）内摩擦角水上水下钢筋混凝土24.514.5砼C3023.513.5基床抛石1811混凝土倒滤层1711人工回填沙（中沙）189.53.26.3空心方块结构方案设计6.3.1断面尺寸拟定根据规范要求和本码头受力情况，本方案采用横截面形式的日字型的钢筋混凝土有底空心块体。空心方块长度取10m，宽度为14m（包括前、后趾各1m的悬臂）。壁板厚度50cm，底板厚度50cm，空心块体内回填块石。码头在墙后抛填10—100kg棱体，抛石棱体坡度采用1：1.5。钢筋混凝土卸荷板悬臂长度1.5米，厚度1米。由于原始水深小于本码头设计水深，故抛石基床采用暗基床形式。码头结构断面图见附图6.3.2作用的分类及计算码头抗倾抗滑稳定性验算时，高水位情况是较危险，故本方案拟定时只进行高水位的计算。一）结构自重力（永久作用）自重力计算图示见图6-3-1。图6-3-1自重力计算图示1.设计高水位情况（）1）自重力：计算见表（以单宽m计）表6-2自重力计算结果（KN）层号第一层第二层第三层重量368.5889.22130.7本层以上368.51257.73387.42）力臂：计算见表表6-3力臂计算结果（m）层号第一层2.6第二层2.08.8第三层3.09.87.03)稳定力矩：，计算结果见表表6-4力矩计算结果（）层号第一层915.4915.4第二层728.67824.68553.2第三层1092.38713.814915.224721.3二）波浪力（可变作用）计算码头墙前波谷时的波浪压力及计算底层面的波浪浮托力标准值。1.设计设计高水位（）1）确定波态：按《海港工程水文规范》8.1.1确定。md>2H，故为立波。2）波浪压力强度查《海港工程水文规范》附录G浅水波高、波速和波长与相对水深关系表得：根据《海港工程水文规范》第8.1.3.2条计算波谷作用下的立波作用力。水底处波浪压力强度按下式计算：静水面处：P=0静水面以下：3）波浪作用的合力计算（以单宽m计）：(1)水平合力的计算结果见表表6-5水平合力的计算结果（kN）层号第一层第二层第三层47.534.0244.2本层以上合力47.581.5305.7(2)力臂计算结果见表表6-6力臂计算结果(m)层号第一层0.914第二层2.4050.757第三层17.40515.7588.391(3)波浪压力产生的倾覆力矩，计算结果见表表6-7倾覆力矩计算结果（）层号第一层41.49641.496第二层109.18722.147131.334第三层790.187505.8261795.463091.473(4)波浪浮托力及其产生的稳定力矩，波浪浮托力示意图见图6-3-4。计算结果见表表6-8及计算结果层号第一层第二层第三层(Kn/m)23.322.1510.47计算面底宽b(m)5.015.51458.25171.66373.29合力作用点距前趾距离1.6675.1674.66797.10886.98324.04三）土压力标准值计算主动土压力系数计算：根据《重力式码头设计与施工规范》第3.5.1.2条对无粘性土填料，当地面为水平时，在铅直墙背上土压力系数可近似按下式计算：对墙身为L型情况，墙趾垂面土压力系数可近似按下式计算：查《重力式码头设计与施工规范》表B.0.3-3,得单一填料内产生主动土压力时的破裂角卸荷板以下墙背，按《重力式码头设计与施工规范》3.5.2条规定：取查《重力式码头设计与施工规范》表B.0.3-1,水平土压力系数:竖直土压力系数:1.墙后块石棱体产生的土压力标准值（永久作用）：设计高水位情况(1)土压力强度计算(2)合力计算（以单宽米计）土压力合力计算结果见表表6-9土压力计算结果（kN）层号第一层第二层第三层38.5720.93277.3638.5720.93267.910071.79本层以上38.5759.5327.41本层以上0071.79(3)水平力作用的力臂，计算结果见表表6-10力臂计算结果（m）层号第一层1.63第二层3.130.78第三层18.1315.785.03(4)水平力作用产生的，计算结果见表表6-11倾覆力矩计算结果（）层号第一层62.8762.87第二层120.7316.33137.06第三层699.27330.281347.592377.14(5)垂直力作用的力臂，计算结果见表表6-12力臂计算结果（m）层号第一层—第二层——第三层——13.4(6)垂直力作用产生的稳定力矩，计算结果见表表6-13稳定力矩计算结果（）层号第一层00第二层000第三层00961.99961.992．码头面堆存荷载q=60KPa产生的土压力标准值（可变作用）主动土压力系数计算同前设计高水位情况(1)土压力强度计算，按《重力式码头设计与施工规范》第3.5.1条计算其中：所以，(2）合力计算（以单宽米计），土压力合力的计算结果见表表6-14土压力合力的计算结果(KN)层号第一层第二层第三层55.3614.6893.5755.3614.6892.140016.25本层以上55.3670.04162.25本层以上0016.25(3）水平力作用的力臂，计算结果见表表6-15力臂计算结果（m）层号第一层2.55第二层4.050.75第三层19.0515.755.19(4）水平力作用产生的倾覆力矩，计算结果见表表6-16倾覆力矩计算结果（）层号第一层141.17141.17第二层224.2111.01235.22第三层1054.61231.21478.211764.03(5）垂直力作用的力臂，计算结果见表表6-17力臂计算结果(m)层号第一层—第二层——第三层——13.4(6）垂直力作用产生的稳定力矩，计算结果见表表6-18稳定力矩计算结果（）层号第一层00第二层000第三层00217.75217.75四)防城港为6度抗震设防烈度，可以不进行抗震计算，只考虑抗震措施即可。五)船舶荷载（可变作用）1．系缆力1)船舶受风面积按《港口工程荷载规范》10.2.2条计算，货船受风面积:满载时：半载或压载时：2）作用在船舶上的计算风压力，按《港口工程荷载规范》第10.2.1-1式计算：式中：V=22m/s—风压不均匀系数，根据船长L=294m,查《港口工程荷载规范》表10.2.3,取0.64满载时：半载或压载时：3）系缆力按《港口工程荷载规范》10.4节计算(1)系缆力标准值计算:取K=1.3,n=6系船缆夹角、按《港口工程荷载规范》表10.4.3取值：（水流速度很小，因此而产生的系缆力忽略不计）按照《港口工程荷载规范》10.4.5条规定，船舶系缆力标准值不应小于500Kn.横向分力：竖直分力：(2)系缆力的横向分力沿码头高度的分布及其产生的倾覆力矩，计算结果见表6-3-32。系船柱高度按0.5m计。(3)系缆力的垂直分力沿码头高度的分布4)系缆力产生的总倾覆力矩,计算结果见表表6-19的分布层号第一层第二层第三层分布宽度B(m)9.010.020.0水平力26.8324.1512.075力臂5.06.521.5倾覆力矩134.16156.98259.61表6-20的分布层号第一层第二层第三层分布宽度B(m)9.010.020.0水平力14.3812.946.47力臂1.01.01.5倾覆力矩14.3812.949.71表6-21,计算结果层号第一层第二层第三层148.54169.92269.322.撞击力对该码头的结构计算不起控制作用，一般而言撞击力有利于码头稳定，略。3．挤靠力对该码头的结构计算不起控制作用，一般而言撞击力有利于码头稳定，略。6.3.3码头稳定性验算一)持久状况1.作用效应组合持久组合一:极端高水位时永久作用+均载(主导可变)+波谷作用(非主导可变)持久组合二:极端高水位时永久作用+系缆力(主导可变)+均载(非主导可变)持久组合三:极端高水位时永久作用+波谷作用(主导可变)+均载(非主导可变)持久组合四:设计高水位时永久作用+均载(主导可变)+波谷作用(非主导可变)持久组合五:设计高水位时永久作用+系缆力(主导可变)+均载(非主导可变)持久组合六:设计高水位时永久作用+波谷作用(主导可变)+均载(非主导可变)持久组合七:设计低水位时永久作用+均载(主导可变)+波谷作用(非主导可变)持久组合八:设计低水位时永久作用+系缆力(主导可变)+均载(非主导可变)持久组合九:设计低水位时永久作用+波谷作用(主导可变)+均载(非主导可变)2.承载能力极限状态设计表达式1)码头分层稳定验算(1)考虑波浪作用,均载为主导可变作用,波浪力为非主导可变作用时下式计算:抗滑稳定:抗倾稳定：(2)不考虑波浪作用,系缆力主导可变作用,均载为非主导可变作用时下式计算:抗滑稳定:抗倾稳定：(3)以波浪力为主导可变作用,码头面均载为非主导可变作用时下式计算:抗滑稳定:抗倾稳定：本设计墙后设置抛石棱体，可不考虑剩余水压力。均载位置见图6-3-7和图6-3-8。本设计只对设计高水位时的持久组合四、五、六进行计算，计算结果见表6-3-35至表6-3-40。表6-24持久组合四抗滑稳定计算项目第一层第二层第三层1.01.01.01.351.351.351.11.11.11.01.01.01.31.31.31.31.31.3(kN)47.534.0224.2(kN)58.25171.66373.291.00.550.60.70.70.7(kN)38.5759.5327.41(kN)55.3670.04162.18(kN)368.51257.73387.4(kN)0071.79(kN)0016.25结论稳定表6-25持久组合四抗倾稳定计算项目第三层1.01.351.31.3324.041.351.02377.141764.033091.4730.724721.3825.71217.75结论稳定表6-26持久组合五抗滑稳定计算项目第三层1.01.351.401.01.00.7(kN)327.41(kN)71.79(kN)162.18(kN)16.25(kN)12.075(kN)6.47(kN)3387.40.6结论稳定表6-27持久组合五抗倾稳定计算项目第三层1.01.351.401.251.00.72377.14961.99269.321764.03217.7524721.3结论稳定表6-28持久组合六抗滑稳定计算项目第三层1.01.351.31.11.01.30.71.0(kN)327.41(kN)305.7(kN)162.18(kN)3387.4(kN)71.79(kN)73.29(kN)16.25结论稳定表6-29持久组合六抗倾稳定计算项目第三层1.01.351.31.01.351.30.72377.14324.041764.0324721.3825.713091.473217.75结论稳定1）沿基床底面抗滑稳定验算根据前述抗滑稳定计算结果比较，持久组合六为控制情况，此种组合验算码头沿基床底抗滑。计算公式:(1)基床抛石增加的自重（见图6-3-9）(2)墙前被动土压力：根据《重力式码头设计与施工规范》沿基床底面抗滑稳定性稳定验算，若考虑面上的被动土压力时，应在式中增加项，并乘以折减系数0.3作为标准值，其分项系数取1.0。(3)计算结果见表6-3-41表6-30沿基床底面抗滑稳定计算项目基床底面1.01.351.01.301.00.70.45项目(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)基床底面327.41224.2162.1871.7916.2525.343387.4项目结论稳定2）卸荷块体后倾稳定验算参考《海港工程设计手册》中册第三章“重力式码头”进行验算。码头的可变作用为均载q=60kPa。计算图示如图6-3-10。后倾稳定按下式计算：其中：，，—A点右侧的卸荷板块体以上的结构自重力和其上的均载自重力对A点的距。计算得：（以单宽米计）—A点左侧的卸荷板块体以上的结构自重力对A点的距（以单宽米计）满足稳定要求。二）短暂状况要求施工工序跟上，计算略。6.3.4基床和地基承载力验算一)基床顶面应力计算1．持久状况1）作用效应组合：持久组合一:设计低水位时的永久作用+波谷作用+均载持久组合二:设计高水位时的永久作用+波谷作用+均载持久组合三:极端高水位时的永久作用+波谷作用+均载2）基床顶面应力计算按《重力式码头设计与施工规范》第3.6.7条确定：当当，持久组合一：稳定力矩，倾覆力矩，竖向合力标准值计算结果见表表6-33、、标准值计算合计24721.3961.99217.753091.47328992.513—合计2377.141764.03324.04—4465.21合计3387.471.7916.2573.293548.73计算分别考虑码头前方无均载(图6-3-7)和码头前方有均载(图6-3-8)的两种情况基床顶面应力计算结果见表6-3-45表6-34持久组合一基床顶面应力计算结果均载Be无0028992.54465.23548.75.01314.01.58432.5858.3有889.27621.5366144465.24437.95.2114.01.07450.17157.42.结果上述计算结果，基床顶面最大应力标准值，根据《重力式码头设计与施工规范》第3.6.6基床承载力验算应符合下列规定：其中:,,故承载力满足要求。二）地基承载力验算以持久组合一中的码头面全部有均载作用为控制情况(图6-3-8),以此组合验算1.计算数据=33990.3=7746.31=4478.33=476.16=163.59水平力：基床厚度：2．承载力计算1）基床底面应力按《重力式码头设计与施工规范》第3.6.9条计算：2）基床厚度范围内的土压力计算基床顶面的土压力强度为：基床底面的土压力强度为：土压力合力：3）地基承载力计算，按《港口工程地基规范》第4.1.4.2节计算有抛石基床情况，倾斜率其中：受力层的最大深度按《港口工程地基规范》4.2.8-1式计算取则:反求：取查《港口工程地基规范》附录F得：按规范4.2.6-1式计算：满足规范要求的规定。第七章沉箱结构方案设计7.1设计条件7.1.1设计船型的船舶资料船长：175m船宽：24m型深：14.4m船舶载重量：2000T满载吃水：10.4m7.1.2结构安全级二级7.1.3自然条件7.1.4设计水位设计高水位：4.61m设计低水位：0.30m极端高水位：5.69m极端低水位：-0.73m施工水位取：2.0m7.1.5波浪要素重现期50年，设计高水位主波要素为SW向：H%=2.57mT=7.4m设计低水位H%=2.45m极端低水位H%=2.60m7.1.6地基土物理力学指标：（见设计资料上表）7.2沉箱码头结构断面尺寸拟定7.2.1沉箱外形尺寸重力式码头变形缝间距一般采用10~30m，取沉箱长度为19.8m，码头总长198 m共10个沉箱。码头面设计高程为5.9m,设计水深为15.24m，则码头高为5.9-（-15.24）=21.14m码头宽高比为0.45，码头高为21.14m，则码头宽为9.486m取9.5m（未包括前后趾）。平均水深〈码头设计水深，所以采用暗基床，基床厚取2m，肩宽取3m，底宽去17.5m。施工采用一次出水，施工水位为2m，由此可得沉箱高为2m-(-15.24)=17.2取沉箱高为18m（沉箱须高于施工水位）箱内设置隔墙，为了增加沉箱钢度，在箱内设一道纵向隔墙和横向隔墙，横向隔墙间距5m，共4道横向隔墙。沉箱构件尺寸，据规范构造要求，箱壁厚400mm，底版厚度550mm，隔墙厚250mm。为了减少应力集中，设置加强角2525mm。7.2.2作用分类及标准计算结构自重力（永久作用），结构自重力受水位影响应对不同的水位情况分别计算i)结构自重力胸墙C25砼.此沉箱采用C30砼.r水上r水下内摩擦角混凝土胸墙C252414钢筋砼沉箱C302515快石181145水下部分:自重沉箱前后壁:外隔墙:0.25沉箱左右壁:沉箱横隔墙:沉箱底板:自重计算结果见表7—1表7—1极端高水位结构自重力计算结果GiXiGiXi沉箱前后壁4096.23624577.38纵隔墙1280.0767248.42沉箱左右壁1965.36611792.16沉箱横隔墙3930.72623584.32沉箱底板1551.8369310.98沉箱前后趾415.662493.6沉箱内填石21621.86129730.8胸墙11853.22.54633胸墙21527.63.555422.98胸墙32309613854沉箱上填石13907.12831256.96沉箱上填石21504.39.0513613.915沉箱后趾填石3998.1511.0544179.56∑49889.08321698.075每延米自主作用49889.08/21=2375.67ii)土压力1）.极端高水位情况码头墙后为抛石棱体,水上重度γ=18KN/M3水上重度γ=11KN/M3内摩擦角δ=150沉箱顶面以下考虑墙背时考外摩擦角δ==150第二弧裂角θ、θ=ε=sin-1极端高水位：5.69设计高水位：4.64设计低水位：0.30主动土压力系数：Ka=tg2(45-)=0.172沉箱顶面以上Kax=KaKay=0沉箱顶面以下Kax=Kacosθ=0.155Kay=Kasinδ=0.041各高程处的土压力强度水平分量（KPa）e5.84=0e5.69=18×(5.84－5.69)×0.172=0.47e2.76=[18×(5.84－5.69)+11×(5.69－2.76)]×0.172=6.01e′2.76=[18×(5.84－5.69)＋11×(5.69－2.76)]×0.155=5.42e－15.24=[18×(5.84－5.69)＋11×[5.69－（－15.24）]×0.155=36.15土压力合力水平分力：≈383.66（kn/m）土压力合力竖向分力：Ev=383.66×tg15°=102.8(kn/m)对码头头趾倾覆力矩：MEV=0.03×（21.08+×（5.84－5.69）+（5.69－2.76）2×（2×1.71+6.82）/6+9.15×18+182（2×5.42＋36.15））=2717.444（kn·m/m）对码头前趾的稳定力矩：MEV=102.8×11.5=1182.2（KN·m/m）2）设计高水位情况各高程处的土压力强度水平分量（KPa）e5.84=0e4.64=18×(5.84－4.64)×0.172=3.72e2.76=[18×(5.84－4.64)+11×(4.64－2.76)]×0.172=7.08e′2.76=[18×(5.84－4.64)＋11×(4.64－2.76)]×0.155=6.38e－15.24=[18×(5.84－4.64)＋11×[2.76－（－15.24）]×0.155=37.07土压力合力水平分力：土压力合力竖向分力：Ev=408.87×tg15°=109.55(kN/m)对码头前趾倾覆力矩：对码头前趾的稳定力矩：MEV=109.55×11=1205.05（KN·m/m）3）设计低水位情况各高程处的土压力强度水平分量（KPa）e5.84=0e2.5=18×3.34×0.172=10.34e′2.5=18×3.34×0.155=9.32e0.30=18×5.54×0.155=15.46e－15.24=18×5.54＋11×14.3×0.155=39.84土压力合力水平分力：土压力合力竖向分力：Ev=（27.368+396.11）×tg15°=113.47(kN/m)对码头前趾倾