长江高桩码头常见的几种靠船结构型式

来源:用户上传      作者:柏猛

　　摘 要：长江干线航道里程长，水位落差大，大部分江面较窄，主航道距岸较近。考虑尽量减小对长江河势、行洪及航道通航的影响，长江上的码头结构型式较多采用高桩直立式。本文根据长江沿线多个码头的工程实例，列举长江上几种常见的高桩码头靠船结构型式，并进行对比分析。
　　关键词：长江;高桩码头;靠船结构型式;对比分析
　　中图分类号：U656.1          文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）01-0067-03
　　1  引言
　　長江干线航道上起云南水富港，下至长江入海口，全长2838公里。经过近几十年的发展，长江沿线港口基本形成了以国家主要港口为骨干、地区重要港口为基础辐射全流域的总体格局。长江干线航道里程长、水位落差大，沿线港口码头主要采用浮式、斜坡式、高桩直立式结构型式。
　　浮式码头虽然对水位变幅的适应性较好，但其对船舶的适应程度有限，多适用于中小型码头。斜坡式码头对水位变幅的适应性好，但其斜坡道往往伸入江中较长，对长江河势、行洪及船舶通行有一定影响，多适用于江面开阔、主航道离岸较远的航段。高桩直立式码头是我国港口建设多年来采用最早、应用最广泛的码头结构型式之一，具有结构自重小，装卸效率高，通过能力大，对长江河势及行洪影响小，能承受较大的荷载，对大水位差的适应性好等优点，随着船舶大型化的发展趋势，高桩直立式码头得到了更加广泛的应用，且随着建港技术的不断提高，高桩直立式码头已逐渐在长江上游地区推广应用。
　　高桩直立式码头的靠船结构是高桩直立式码头的重要组成部分，它直接承受船舶靠泊时的撞击，并将船舶的撞击力传递给码头的横向排架，同时，能有效防止小船及漂浮物钻入码头底下撞击码头桩基，保护码头桩基安全。本文根据长江沿线多个码头的工程实例，对常见的高桩码头靠船结构型式进行归纳总结。
　　2  几种常见的靠船结构型式
　　2.1  悬臂式靠船结构
　　悬臂式靠船结构分为悬臂板式和悬臂梁式，是高桩码头传统的靠船结构型式，悬臂板式在长江高桩码头上用的比较少，长江高桩码头绝大部分采用的是悬臂梁式。悬臂式靠船结构具有结构简单，受力明确等优点，但受悬臂长度的限制，此类码头对水位变幅的适应性较差，多适用于长江下游水位差较小、靠泊船型较大的地区。由于长江码头靠泊船型较杂，大吨级码头经常会有小型船舶靠泊，因此，为方便小型船舶靠泊，采用悬臂式靠船结构的大型码头也会根据需要设置二层系缆设施。码头断面见图1。
　　2.2  钢靠船立柱靠船结构
　　长江中游黄冈港某码头设计高、低水位差14.24m，对于水位差较大的码头，船舶靠系泊时需要设置多层系缆设施。该工程靠船设施采用钢靠船立柱，通过钢联撑与钢管桩相连，钢靠船立柱之间通过钢系船梁连接，钢联撑与钢系船梁、走道梁、走道板以及栏杆形成系缆平台，供操作人员解、系缆及巡视。钢靠船立柱上安装橡胶护舷，钢系船梁上安装钢质系船柱。码头断面见图2。
　　2.3  钢管桩靠船结构
　　钢管桩靠船结构与钢靠船立柱靠船结构类似。长江中下游马鞍山港某码头前沿靠船设施采用钢靠船桩，钢靠船桩主要承受船舶靠系泊时的水平力，其竖向力一般较小，钢靠船桩的长度可适当减短，其入土深度满足弹性嵌固要求即可。钢靠船桩桩顶与横梁之间可采用固接，也可采用简支连接。采用固接时，桩顶需伸入横梁，并在桩顶设置钢筋笼，桩头混凝土与横梁一起浇筑。采用简支连接时，需在横梁江端底部预埋连接钢套管，钢套管需伸入钢靠船桩一定长度，且连接钢套管的外径与钢靠船桩的内径之间仅需预留安装空间即可，确保钢靠船桩将靠系船力传递给横梁。其系缆平台的结构组成与图2相似。码头断面见图3。
　　2.4  框架式靠船结构
　　长江中游武穴港某码头设计高、低水位差13.73m，设三级系缆设施，为尽量节省投资，桩基采用预应力混凝土方桩，码头前沿靠船结构采用现浇框架式结构。前沿桩基顶部现浇靠船墩，靠船墩与横梁之间通过现浇框架连接，利用框架前沿立柱靠船，框架间通过系靠船梁连接，系靠船梁外伸悬臂板作为人行通道。码头断面见图4。
　　2.5  浮式靠船结构
　　浮式靠船结构是一种利用水的浮力做支托，将靠船设施改为浮式系统以满足水位涨落的需要，适用于大水位差码头船舶系靠泊的结构型式[1]。此系靠船结构与码头本体脱离，在码头前沿打钢靠船桩，桩上设置浮筒作为船舶靠泊时的吸能设施，浮筒可以沿桩身随水位上下浮动;也可以在码头前沿设置小型的浮趸船作为靠船设施，趸船上下游端部采用定位桩固定，趸船只能上下浮动。码头断面见图5。
　　3  对比分析
　　悬臂式靠船结构：具有结构简单，受力明确，投资较小，预制构件施工速度快且施工受水位影响小等优点。但其悬臂长度有限，对水位变幅的适应性较差。多适用于长江下游水位差较小、靠泊船型较大的地区。
　　钢靠船立柱靠船结构：对水位变幅的适应性较强，可根据需要设置多层系缆平台。但其需要通过钢联撑与码头前沿桩基相连，码头前沿桩基宜采用钢管直桩，以承受钢靠船立柱传递的水平力;受施工水位的影响，最下层钢联撑的安装往往需要抢水位施工;且钢结构件较多，后期维护费用较大。
　　钢管桩靠船结构：与钢靠船立柱靠船结构类似。对水位变幅的适应性较强，可根据需要设置多层系缆平台;码头前沿桩基可采用混凝土桩，工程投资相对较省。但钢结构件后期需要维护。
　　框架式靠船结构：对水位变幅的适应性较强，可根据需要设置多层系缆平台。全部采用混凝土结构，工程投资省。但施工受水位影响大，底部靠船墩需采用预制混凝土箱型模板，现浇水下混凝土，且框架的现浇工程量大，需结合施工水位安排好施工工序，控制好工期。
　　浮式靠船结构：对水位变幅的适应性强，有效避免了大水位差分层系缆的问题，码头基本不承受船舶荷载，码头上部结构更简单，施工更方便，节省了工期，大大减少了橡胶护舷的用量，降低了工程造价。但浮式系泊结构复杂，自由度多，各构件间的有效能量分配不明确[2];且浮筒可能卡住钢靠船桩，需要经常检查，即时维修。
　　4  结语
　　（1）长江沿线高桩码头靠船结构型式多样，本文列举的五种靠船结构型式是长江沿线码头较多采用的靠船结构型式，具体选择需根据码头所在地的水文、地质条件，结合靠泊船型、使用要求综合考虑。
　　（2）每个工程项目都有其各自的特点和要求，项目设计中应结合其特点和要求采用最适合的靠船结构型式，并根据实际情况进行优化调整。
　　（3）随着我国建港技术的进步，将会有更多新型的靠船结构型式，我们在设计中应注意创新，共同推进技术进步。
　　参考文献：
　　[1]王晋. 浮式钢系靠船设施结构和计算方法研究[J]. 水运工程，1998（10）： 19-22.
　　[2] 涂忠仁，许锡宾. 预应力混凝土靠船桩变形性能试验研究[J]. 同济大学学报： 自然科学版， 2005， 33（6）： 747-751， 776.
　　[3] JTS167-2018 码头结构设计规范[S].
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