论文部分内容阅读
摘 要：某大型矿石码头项目的选址所在海域面对大西洋，受到风浪影响；存在泥沙回淤的现象；需修建较长的航道及引桥。
通过合理布局，比选分析，解决上述问题，提出一个经济可行的平面方案，可供类似的大型海港码头平面布置参考。
关键词：大型海港 港址选择 平面布置
项目概述
该工程位于大西洋东岸、非洲某国西海岸的海、陆域附近。工程拟建设2个30万吨级矿石出口泊位（码头水工结构按40万吨散货船进行设计）、1个3万吨级多用途泊位和1个工作船泊位及其相应的配套设施。
码头的选址所在海域面对大西洋，受到波浪影响较大，50年一遇波高H1%=4.44m；为保证多用途泊位安全作业，需修建防波堤对其进行掩护；同时该海域水下地形平缓，码头需建设较长的航道及引桥分别与主航道及陆域相连；且存在着泥沙回淤现象，码头建成后航道及皮带机均需经常维护保养。如何通过合理布局，比选分析，解决上述问题，提出一个经济可行的平面方案，是工程平面设计的首要问题。
港址选择
根据该国岸线资源条件，结合矿区地理位置，码头港址拟在该国某岛屿南部海域内选择。根据设计船型、海图资料、码头功能、风、浪、流等条件，初步考虑矿石泊位可开敞式布置，前沿线布置在-5m等深线处，考虑不同的航道长度及引桥长度综合比选，共提出4个备选港址：
港址一：位于河口南岸海岸线处，靠近国界，距离矿区直线距离约47.7km。
码头平台位于-5m等深线附近，通过一条长7，780m引桥与后方陆域衔接。为满足30万吨级散货船靠泊，需开挖一条长约15.8km的人工航道，港池航道疏浚方量6，747万m3。
港址二：位于河口北岸海岸线处，距离矿区直线距离约41km。
码头平台位于-5m等深线附近，通过一条长5670m引桥与后方陆域衔接。为满足30万吨级散货船靠泊，需开挖一条长约18.6km的人工航道，港池航道疏浚方量8，707万m3。
港址三：位于海岸附近的小岛旁，距离矿区直线距离约42.5km。
码头平台位于-5m等深线附近，通过一条长6，930m引桥与后方陆域衔接。为满足30万吨级散货船靠泊，需开挖一条长约15.8km的人工航道，港池航道疏浚方量5，677万m3。
港址四：位于河口内侧南岸，距离矿区直线距离约41km。
码头位于河口内，由于河口存在拦门沙，进港航道需要穿越拦门沙区域，航道里程长，疏浚、抛泥工程量巨大，投资也较大，营运期航道的稳定和维护工程量也较大。该港址存在着工程投资大、营运成本高、施工难度大等诸多问题，不再进行进一步比选。
从工程投资、技术难度、营运成本、外部条件等角度综合考虑，最终选择港址三——即位于河口北侧的岛屿附近港址为工程建设地点。
平面布置
针对最终确定下来的港址三，即港区位于河口北侧的岛屿附近港址，平面布置考虑不同的使用条件、装卸运输工艺、波浪掩护方式等，又设计了三个不同的平面方案进行了比选：
第一方案：首先设计了一个比较保守的方案，矿石泊位开敞式布置，前沿线位于-9m等深线外；多用途泊位及工作船泊位位于-6m～-8m等深线之间，在两泊位外侧修建实体防波堤进行掩护。港区堆场及生产辅助区布置在后方的陆域上。矿石泊位，多用途泊位及后方港区之间通过引桥及实体引堤相连，堆场与码头之间的皮带机总长度为12646m。
第二方案：因第一方案皮带机输送距离过长，同时很少有皮带机总长超过8公里的工程实例，故将皮带机的输送长度优化到8公里，布置了第二方案。该方案矿石码头同样开敞式布置，为了减少皮带机输送长度，港区堆场及生产辅助区布置在近岸的小岛上，小岛与后方陆域之间修建实体引堤相连。同时对多用途泊位及工作船泊位的掩护方式进行优化，摒弃投资较大的实体堤方案，选择结构稳定，施工方便快捷的直立式挡浪板的方式对泊位进行掩护。
第三方案：考虑到皮带机输送距离过长将导致生产区维护难度加大，同时会增加运营成本，同时港池及航道有大量的疏浚土方需要外弃，故又提出了一个在矿石泊位后方回填形成人工岛的方案。该方案的皮带机总长仅为406m。多用途泊位及工作船泊位可布置在吹填形成的人工岛内侧，利用人工岛进行掩护。港区堆场及生产区修建在人工岛上，生活辅助区则布置在近岸的小岛上，人工岛通过引桥及引堤与小岛及后方陆域连。矿石则通过引桥上的铁路运至堆场。但该方案的引桥需考虑列车行走，荷载等级较高；人工岛需设置双板桩形成吹填围堰；吹填形成的场地承载力差，地基处理投资很大等因素，导致工程的总投资较高。
经综合比较，第二方案的工艺装卸方式最优，陆域形成及地基处理方案最省，皮带机总长适中，维护费用较低，多用途泊位防波堤结构经济节约，同时波浪掩护条件能满足使用要求，故总平面布置最终选用第二方案。
结语
该工程的码头建设存在着风浪较大，泥沙回淤，航道及引桥过长等问题，设计过程中通过反复的比选及优化，最终确定了一个引桥及航道长度适中；防波堤结构稳定，施工方便快捷；且相对建设及维护费用较低的方案。
对于大型海港码头的平面布置设计，需全面考虑港口建设的潮流，波浪，天然水深等自然条件，同时结合生产工艺的不同和水工结构的变化，多样化的设计码头平面布置，对比码头建设费用和生产维护费用，在进行多方案的比选后，从中选出一个即经济合理，又切实可行的方案。
（作者单位：中交第二航务工程勘察设计院有限公司）
通过合理布局，比选分析，解决上述问题，提出一个经济可行的平面方案，可供类似的大型海港码头平面布置参考。
关键词：大型海港 港址选择 平面布置
项目概述
该工程位于大西洋东岸、非洲某国西海岸的海、陆域附近。工程拟建设2个30万吨级矿石出口泊位（码头水工结构按40万吨散货船进行设计）、1个3万吨级多用途泊位和1个工作船泊位及其相应的配套设施。
码头的选址所在海域面对大西洋，受到波浪影响较大，50年一遇波高H1%=4.44m；为保证多用途泊位安全作业，需修建防波堤对其进行掩护；同时该海域水下地形平缓，码头需建设较长的航道及引桥分别与主航道及陆域相连；且存在着泥沙回淤现象，码头建成后航道及皮带机均需经常维护保养。如何通过合理布局，比选分析，解决上述问题，提出一个经济可行的平面方案，是工程平面设计的首要问题。
港址选择
根据该国岸线资源条件，结合矿区地理位置，码头港址拟在该国某岛屿南部海域内选择。根据设计船型、海图资料、码头功能、风、浪、流等条件，初步考虑矿石泊位可开敞式布置，前沿线布置在-5m等深线处，考虑不同的航道长度及引桥长度综合比选，共提出4个备选港址：
港址一：位于河口南岸海岸线处，靠近国界，距离矿区直线距离约47.7km。
码头平台位于-5m等深线附近，通过一条长7，780m引桥与后方陆域衔接。为满足30万吨级散货船靠泊，需开挖一条长约15.8km的人工航道，港池航道疏浚方量6，747万m3。
港址二：位于河口北岸海岸线处，距离矿区直线距离约41km。
码头平台位于-5m等深线附近，通过一条长5670m引桥与后方陆域衔接。为满足30万吨级散货船靠泊，需开挖一条长约18.6km的人工航道，港池航道疏浚方量8，707万m3。
港址三：位于海岸附近的小岛旁，距离矿区直线距离约42.5km。
码头平台位于-5m等深线附近，通过一条长6，930m引桥与后方陆域衔接。为满足30万吨级散货船靠泊，需开挖一条长约15.8km的人工航道，港池航道疏浚方量5，677万m3。
港址四：位于河口内侧南岸，距离矿区直线距离约41km。
码头位于河口内，由于河口存在拦门沙，进港航道需要穿越拦门沙区域，航道里程长，疏浚、抛泥工程量巨大，投资也较大，营运期航道的稳定和维护工程量也较大。该港址存在着工程投资大、营运成本高、施工难度大等诸多问题，不再进行进一步比选。
从工程投资、技术难度、营运成本、外部条件等角度综合考虑，最终选择港址三——即位于河口北侧的岛屿附近港址为工程建设地点。
平面布置
针对最终确定下来的港址三，即港区位于河口北侧的岛屿附近港址，平面布置考虑不同的使用条件、装卸运输工艺、波浪掩护方式等，又设计了三个不同的平面方案进行了比选：
第一方案：首先设计了一个比较保守的方案，矿石泊位开敞式布置，前沿线位于-9m等深线外；多用途泊位及工作船泊位位于-6m～-8m等深线之间，在两泊位外侧修建实体防波堤进行掩护。港区堆场及生产辅助区布置在后方的陆域上。矿石泊位，多用途泊位及后方港区之间通过引桥及实体引堤相连，堆场与码头之间的皮带机总长度为12646m。
第二方案：因第一方案皮带机输送距离过长，同时很少有皮带机总长超过8公里的工程实例，故将皮带机的输送长度优化到8公里，布置了第二方案。该方案矿石码头同样开敞式布置，为了减少皮带机输送长度，港区堆场及生产辅助区布置在近岸的小岛上，小岛与后方陆域之间修建实体引堤相连。同时对多用途泊位及工作船泊位的掩护方式进行优化，摒弃投资较大的实体堤方案，选择结构稳定，施工方便快捷的直立式挡浪板的方式对泊位进行掩护。
第三方案：考虑到皮带机输送距离过长将导致生产区维护难度加大，同时会增加运营成本，同时港池及航道有大量的疏浚土方需要外弃，故又提出了一个在矿石泊位后方回填形成人工岛的方案。该方案的皮带机总长仅为406m。多用途泊位及工作船泊位可布置在吹填形成的人工岛内侧，利用人工岛进行掩护。港区堆场及生产区修建在人工岛上，生活辅助区则布置在近岸的小岛上，人工岛通过引桥及引堤与小岛及后方陆域连。矿石则通过引桥上的铁路运至堆场。但该方案的引桥需考虑列车行走，荷载等级较高；人工岛需设置双板桩形成吹填围堰；吹填形成的场地承载力差，地基处理投资很大等因素，导致工程的总投资较高。
经综合比较，第二方案的工艺装卸方式最优，陆域形成及地基处理方案最省，皮带机总长适中，维护费用较低，多用途泊位防波堤结构经济节约，同时波浪掩护条件能满足使用要求，故总平面布置最终选用第二方案。
结语
该工程的码头建设存在着风浪较大，泥沙回淤，航道及引桥过长等问题，设计过程中通过反复的比选及优化，最终确定了一个引桥及航道长度适中；防波堤结构稳定，施工方便快捷；且相对建设及维护费用较低的方案。
对于大型海港码头的平面布置设计，需全面考虑港口建设的潮流，波浪，天然水深等自然条件，同时结合生产工艺的不同和水工结构的变化，多样化的设计码头平面布置，对比码头建设费用和生产维护费用，在进行多方案的比选后，从中选出一个即经济合理，又切实可行的方案。
（作者单位：中交第二航务工程勘察设计院有限公司）