雙排格構(gòu)式地下連續(xù)墻碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路探討

洪 偉

（淮安市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 江蘇淮安 223005）

1 概述

淮安港楚州港區(qū)建華管樁散雜貨碼頭工程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)本碼頭）含500噸級(jí)泊位6個(gè)，碼頭岸線長(zhǎng)540m，其中碼頭泊位長(zhǎng)度378m，待泊區(qū)長(zhǎng)度 162m，工程位于蘇北灌溉總渠右(南)岸寧連路大橋下游5840米至7040米處，長(zhǎng)1200米的臨港工業(yè)岸線的范圍內(nèi)，碼頭前沿至大堤內(nèi)堤肩距僅為15m，碼頭港池底高程為5.13m，大堤堤頂高程為 14.03m。碼頭前沿線平行于航道中心線，距航道中心線距離為 110m，距航道邊線為75m，形成為順岸式布置。本工程由于碼頭建設(shè)空間狹窄而采用雙排地下連續(xù)墻格構(gòu)式碼頭結(jié)構(gòu)方案。

2 碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

雙排地下連續(xù)墻格構(gòu)式碼頭結(jié)構(gòu)應(yīng)首先擬定前后地連墻間距、地連墻墻厚、地連墻墻底高程以及橫向連接墻間距等參數(shù)，其前后地連墻間距擬定應(yīng)結(jié)合碼頭建設(shè)的有效空間、碼頭結(jié)構(gòu)的整體剛度確定，地連墻墻底高程應(yīng)結(jié)合堤防穩(wěn)定、防滲以及碼頭結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定確定，橫向連接墻間距應(yīng)結(jié)合碼頭結(jié)構(gòu)的整體剛度確定。本碼頭面高程為11.33m，港池底高程為5.13m，碼頭面凈寬 7.85m。碼頭結(jié)構(gòu)的前后地連墻間距為 7m，地連墻墻厚為 60cm，前后地連墻墻底高程為-2.07m，地連墻頂上為現(xiàn)澆胸墻，前后胸墻通過(guò)5m一道的橫向連接墻連接為整體結(jié)構(gòu)，橫向連接墻底高程為8.53m(本碼頭橫斷面圖見(jiàn)圖1)。

3 碼頭結(jié)構(gòu)計(jì)算

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)荷載：結(jié)構(gòu)自重、機(jī)械設(shè)備荷載(含動(dòng)載)、碼頭面均布荷載按 20kN/m2、碼頭結(jié)構(gòu)按1000t級(jí)船舶考慮，1000t級(jí)船系纜力標(biāo)準(zhǔn)值為100kN、1000t級(jí)船靠泊時(shí)有效撞擊能量E0=39.26kJ、土壓力、水壓力等。

地震烈度：地震基本烈度為6度，本工程地震設(shè)防烈度為6度。

工程地質(zhì)：工程地質(zhì)土層分布見(jiàn)圖2，各土層土的力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

設(shè)計(jì)水位：設(shè)計(jì)低水位：8.33m；設(shè)計(jì)常水位：9.33m；設(shè)計(jì)高水位：10.90m。

圖1 雙排格構(gòu)式地下連續(xù)墻碼頭橫斷面圖

圖2 工程地質(zhì)剖面圖

表1 土的物理性質(zhì)力學(xué)指標(biāo)

3.2 剛體極限平衡法

參考中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)有關(guān)《門(mén)架式水力插板樁的抗滑移穩(wěn)定性分析》、

中推薦的采用理論剪切破壞面法對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定（抗滑穩(wěn)定、抗傾穩(wěn)定）計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果如下：

設(shè)計(jì)低水位：抗滑穩(wěn)定系數(shù)為 kf=1.31；抗傾穩(wěn)定系數(shù)為kc=1.84；

設(shè)計(jì)常水位：抗滑穩(wěn)定系數(shù)為 kf=1.64；抗傾穩(wěn)定系數(shù)為kc=2.29；

設(shè)計(jì)高水位：抗滑穩(wěn)定系數(shù)為 kf=3.07；抗傾穩(wěn)定系數(shù)為kc=3.56。

經(jīng)計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

3.3 空間有限元法結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

采用空間有限元軟件對(duì)碼頭整體結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行空間有限元建模分析。

土質(zhì)資料：采用地質(zhì)報(bào)告中提供的力學(xué)指標(biāo)參數(shù),主要有E、μ、C、θ土的容重等，本結(jié)構(gòu)關(guān)系均采用莫爾-庫(kù)倫模式。其中，程序中所采用的為土的彈性模量，將上述壓縮模量換算成彈性模量。計(jì)算成果如圖3～圖8所示。

圖3 設(shè)計(jì)低水位工況（DX方向位移圖）

圖4 設(shè)計(jì)低水位工況（Mxx彎矩圖）

圖5 設(shè)計(jì)常水位工況（DX方向位移圖）

圖6 設(shè)計(jì)常水位工況（Mxx彎矩圖）

圖7 設(shè)計(jì)高水位工況（DX方向位移圖）

圖8 設(shè)計(jì)高水位工況（Mxx彎矩圖）

由計(jì)算可知，一般部位碼頭處，前墻最大彎矩為78.2KN.m/m，后墻最大彎矩為75.6KN.m/m，結(jié)構(gòu)水平最大位移為11mm。

4 結(jié)論

在內(nèi)河碼頭建設(shè)空間狹窄狀況下，選擇雙排格構(gòu)式地下連續(xù)墻碼頭結(jié)構(gòu)型式是一種安全可靠的結(jié)構(gòu)方案。在城市建設(shè)中，越來(lái)越多的高層建筑支護(hù)體系采用雙排樁整體結(jié)構(gòu)。雙排格構(gòu)式地下連續(xù)墻碼頭結(jié)構(gòu)型式與雙排樁整體支護(hù)結(jié)構(gòu)在理論上具有很大的類(lèi)似性。本碼頭計(jì)算表明，雙排格構(gòu)式地下連續(xù)墻碼頭結(jié)構(gòu)型式在整體穩(wěn)定、整體位移上安全可靠，結(jié)構(gòu)剛度較大，內(nèi)力較小。

1 《港口工程荷載規(guī)范》(JTJ215-98).

2 《港口工程地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(JTJ303-2003).

3 門(mén)架式水力插板樁的抗滑移穩(wěn)定性分析. 中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào), 2005, (6).

4 門(mén)架式水力插板樁的整體抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算. 中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào), 2006, (6).