多用途半潜驳坐底基础结构设计与施工.pdf
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1、中国港湾建设China Harbour EngineeringDesign and construction of bottom resting foundation structure ofmultipurpose semi-submersible bargeLIU Jin-qiu1,REN Xu-long2*,DONG Wen-feng2,WANG Shu-qing2(1.Tianjin Shenji Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300222,China;2.No.5 Engineering Co.,Ltd.of CCCC First HarborEngine
2、ering Co.,Ltd.,Qinhuangdao,Hebei 066002,China)Abstract:As a necessary temporary facility of port engineering,the prefabrication yard is designed with a single ship type forthe supporting components of the shipping wharf bottom resting foundation.After the transformation from the prefabrication yardt
3、o the factory,the selection range of ships corresponding to the shipping wharf is small,and the shipping capacity of thecomponents is limited.Taking the shipment of 3 500 t caissons and 5 000 t caissons as examples,the bottom resting foundationdesign of the shipping wharf was carried out based on tw
4、o ship types:berthing semi-submersible barge 9 and semi-submersible barge 11.An adjustable bottom resting foundation was designed based on the concept of assembly.Acomprehensive evaluation was constructed from the aspects of foundation design,construction,and other aspects combined withon-site appli
5、cation.It is found that the multipurpose semi-submersible barge bottom resting foundation meets the matchingrequirements of the same shipping wharf for different ship types,and is a type of bottom resting foundation structure suitable forlarge-scale port engineering prefabrication yard components fo
6、r factory production.It has broad application prospects for theconstruction of large component prefabrication yards such as caissons in other port engineering at home and abroad.Key words:engineering technology;multipurpose semi-submersible barge bottom resting foundation;fabricated;caissonshipping
7、wharf;steel box girder摘要:预制场作为港口工程必备临建设施,其配套构件出运码头坐底基础均按单一船型设计,预制场向工厂化转型后出运码头对应船舶可选择范围小,构件出运能力局限性较大。以3 500 t沉箱、5 000 t沉箱出运为例,按靠泊半潜驳9号、半潜驳11号两种船型进行出运码头坐底基础设计,采用装配式理念,设计可调整坐底基础,从基础设计、施工等方面结合现场应用情况进行了综合评价,表明多用途半潜驳基础满足同一出运码头对不同船型的匹配性,是一种适用于工厂化生产的大型港口工程预制场构件出运船舶坐底基础结构形式,对于国内外其他港口工程沉箱等大型构件预制场建设具有广阔的应用前景。关
8、键词:工程技术;多用途半潜驳坐底基础;装配式;沉箱出运码头;钢箱梁中图分类号:U674.183;U655.34;U655.54文献标志码:A文章编号:2095-7874(2023)09-0034-05doi:10.7640/zggwjs202309007多用途半潜驳坐底基础结构设计与施工刘金秋1,任旭龙2*,董温峰2,王书庆2(1.天津深基工程有限公司,天津300222;2.中交一航局第五工程有限公司,河北秦皇岛066002)第43卷第9期2023年9月Vol.43No.9Sep.2023收稿日期:2023-06-20作者简介:刘金秋(1966),男,河北冀州人,高级工程师,执行总经理兼总工程
9、师,港口与航道工程专业。*通讯作者:任旭龙,E-mail:0引言自1954年我国第一座沉箱重力式码头建设以来,沉箱出运下水经历了起重船吊运下水、斜坡滑道溜放下水、搭岸半潜驳运载下水、坐底半潜驳运载下水1等几种方式的变革。60余年来,沉箱重力式码头已随着港口工程的发展走向外海、深水区及大型跨海桥梁建设,配套预制场建设也朝着工厂化、标准化发展2,回顾重力式沉箱码头建设历史,采用半潜驳出运沉箱下水工艺的预制场,其出运码头及坐底基础基本只针对一种船型,2023年第9期由于预制沉箱规格不一致,出运船舶能力发生较大变化,要求其坐底基础承载能力及标高均随之调整。本文综合考量沉箱预制出运情况,以3 500 t
10、和5 015 t沉箱为例进行北部湾预制场半潜驳坐底基础设计。2设计2.1参数确定1)水文条件北部湾预制场地处广西壮族自治区钦州市钦州港大榄坪港区规划9号泊位位置,场地西部为潮间带,涨潮时被浸没,退潮后局部露出水面,场地东部为围堰回填地段,原地面高程为6.1耀6.5m;港区潮汐为非正规全日潮,平均潮差为3.5 m,平均高潮位为4.68 m,极端高潮位为5.77 m。根据潮汐表,按乘潮保证率为80%考虑,确定乘潮水位为3.62 m3。2)地形地质条件北部湾预制场位于钦州盆地南西翼,属于近岸围堰回填,场地地形较平缓、稳定,周边地段未发现临空界面、塌陷等不良地质作用,未见区域性断裂通过,勘察未发现活动
11、性断层和新构造运动的痕迹。地勘揭露地层自上而下分布为:填土层、细砂、角砾、淤泥质黏土、中风化泥质粉砂岩4,典型地质断面见图1。当所承接的预制任务发生变化,沉箱的工况同出运能力不匹配时,需要进行较大的改造调整,产生较多的施工成本。半潜驳坐底基础作为港口工程陆上预制场构件出运船舶靠泊承载基础之一,其主要由抛石基床、钢筋混凝土条形基础或钢箱梁条形基础构成,且多数基础施工均为水下作业方式,施工条件较为复杂,施工难度较高。受乘潮水位、船舶型深及吃水限制,船舶更换将引起较大的工程量变化,产生高额费用,本文从基础结构入手,充分应用装配化理念,优化条形基础形式,提出一种简易拆装基础,在简化改造工序、缩减工期的
12、同时,节约了改造成本,优化后的半潜驳基础在中交一航局北部湾预制场成功应用,效果良好。1项目背景北部湾预制场依托钦州港大榄坪港区9号、10号自动化集装箱泊位工程建设,首期承担钦州港9号和10号泊位、防城港钢铁基地204206号泊位及防城港企沙港区赤沙作业区2号泊位等共计70个沉箱的预制任务,各沉箱规格见表1。工程名称沉箱尺寸预制数量/座沉箱重量/t出运船舶出运时间钦州港9号、10号泊位23.92 m伊15.8 m伊21.0 m333 500半潜驳9号2021-0409防城港钢铁基地204206号泊位24.96 m伊14.3 m伊17.6 m262 750半潜驳9号2021-122022-04防城
13、港企沙港区赤沙作业区2号泊位29.0 m伊17.1 m伊27.9 m115 015半潜驳11号2022-0812表1各工程预制沉箱规格一览表Table 1List of specifications of prefabricated caissons for each project淤于盂榆虞S泥质粉砂岩Q4al角砾Q4al淤泥质黏土Q4al细砂Q4ml填土ZK96.38ZK76.21ZK86.4018.2016.0013.8010.801.50840-4-8-123.00N=12.00N=16.00N=13.00N=14.00N=2.00N=13.00N=25.00N=69.0018.901
14、6.5015.1013.103.308.90N=2.00N=2.0019.9016.9014.80图1典型地质断面图Fig.1Typical geological cross-section刘金秋,等:多用途半潜驳坐底基础结构设计与施工35中国港湾建设2023年第9期3)船舶参数半潜驳9号总长58 m,型宽34 m,主体型深4.6 m,满载吃水4.0 m;半潜驳11号总长82.6 m,型宽42 m,主体型深5.5 m,满载吃水4.2 m。2.2高程设计高程设计作为预制场的重要内容之一,其控制高程为码头前沿顶高程、坐底基础高程和出运轨道顶高程,主要根据潮汐、波浪、泊位性质、装卸工艺、陆域高程及防
15、汛等要求确定,由于出运码头处于金鼓江入海口位置,掩护条件较好,受波浪影响较小,其高程设计按照上水控制标准5确定。1)码头前沿高程码头前沿高程基本标准值E=设计高水位+富余高度,富余高度按码头掩护条件取1.0耀2.0 m,则码头前沿高程基本标准值为5.68耀6.68 m。码头前沿高程复核标准值E=极端高水位+设计超高值,设计超高值按码头掩护条件取0耀0.5m,则码头前沿高程复核标准值为5.77耀6.27 m。综合考虑周边场地地形标高,码头前沿高程设定为6.3 m。2)半潜驳9号坐底基础顶高程坐底基础高程设计主要考虑乘潮水位、半潜驳满载吃水以及沉箱出运时半潜驳底板至基础的富裕水深(按0.5 m取值
16、),经计算,半潜驳9号坐底基础顶高程为-0.88 m。3)出运码头轨道顶高程出运码头轨道高程考虑半潜驳9号型深、甲板以上轨道超高值,由半潜驳基础高程反推确定,取超高值为0.1 m,则出运码头顶高程为3.82 m。4)半潜驳11号坐底高程半潜驳11号高程确定按乘潮水位和出运码头高程双控设计,二者比较取低值。按乘潮水位控制计算,半潜驳11号坐底高程=乘潮水位(3.62 m)-满载吃水(4.2 m)-富裕水深(0.5 m)=-1.08 m。按出运码头高程控制计算,半潜驳11号坐底高程=出运码头轨道顶高程(3.82 m)-半潜驳11号型深(5.5 m)-甲板以上轨道高度(0.2 m)=-1.88 m。
17、综合比较,取半潜驳11号坐底高程为-1.88m。2.3基础通用性设计由上述可知,在出运码头标高不变的情况下,半潜驳9号与半潜驳11号坐底基础高程相差1.0m,要同时满足2种船型坐底靠泊需要,其坐底基础必须具备可调性,引用装配理念,采用叠合梁来解决坐底高程矛盾的问题。装配式可调坐底基础由抛石基床、钢筋混凝土坐底梁、钢箱梁3部分组合而成,钢箱梁置于顶层,其标高满足半潜驳9号坐底需要,钢筋混凝土梁安装在底部,其顶标高满足半潜驳11号坐底需要。坐底基础设计为条形基础,主梁按出运轨道位置设置,主要承载船舶所传递的荷载,副梁布置在主梁两侧,辅助主梁进行荷载传递,并起到稳定船舶的作用。综合船舶型宽、船舱结构
18、及甲板上轨道布置情况,主梁按轨道位置设置,间距8.0 m;副梁分别按照半潜驳9号和半潜驳11号纵舱壁位置设置,由于半潜驳11号纵舱壁至船侧壁水平距离较大,因此增加2道副梁,用于抵抗舱室压水形成的不平衡力矩。按上述原则,共布置通用主梁2道,半潜驳9号副梁2道;半潜驳11号布置副梁4道,其中2道利用半潜驳9号副梁。基础平面布置图见图2。出运船舶变化引起基础调整时,仅需要方驳图2半潜驳坐底基础平面布置图(mm)Fig.2Floor plan of semi-submersible barge bottom resting foundation(mm)(b)半潜驳11号(a)半潜驳9号出运码头前沿线出
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- 多用途 半潜驳坐底 基础 结构设计 施工