關(guān)于老碼頭集裝箱堆場結(jié)構(gòu)設(shè)計方案優(yōu)化的思考

郭金強(qiáng)

摘 要：碼頭集裝箱堆場結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)化，對提高集裝箱堆場堆存能力及安全性、節(jié)省工程投資具有重要意義。本文根據(jù)對廣州黃埔老港碼頭以往集裝箱堆場工程結(jié)構(gòu)設(shè)計案例的比較與分析，結(jié)合黃埔老港碼頭四到五泊位前沿堆場的地質(zhì)特點和使用情況，就將其改造為集裝箱堆場的工程設(shè)計方案進(jìn)行探討，并提出了合理性和經(jīng)濟(jì)性相對較好的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：集裝箱 堆場 方案 優(yōu)化

1.問題的提出

廣州黃埔老港碼頭為適應(yīng)城市發(fā)展變化和港口功能轉(zhuǎn)型升級的需要，根據(jù)廣州市關(guān)于黃埔老港碼頭作為保障城市日常生活生產(chǎn)和貿(mào)易所需清潔貨源功能的定位，將依托國家一類開放口岸和自身地理位置的優(yōu)勢，主要發(fā)展集裝箱業(yè)務(wù)。由于現(xiàn)有集裝箱系統(tǒng)通過能力不足，且主要原因在于集裝箱堆存能力不足，為了提高堆存能力，碼頭公司規(guī)劃將碼頭四到五泊位前沿的場地改造為軌道式或輪胎式龍門吊集裝箱堆場。

2.堆場現(xiàn)狀分析

集裝箱堆場分為重箱堆場和空箱堆場，本文主要研究重箱堆場的設(shè)計方案。黃埔老港碼頭集裝箱堆場目前主要配置“堆4過5”、“堆5過6”的軌道式和輪胎式龍門吊，根據(jù)《港口工程荷載規(guī)范》（JTS 144-1-2010），集裝箱重箱荷載取值見表1。

碼頭四到五泊位前沿的場地現(xiàn)為鋼材雜貨堆場和倉庫地塊，占地面積約1.05萬平方米（長約300米、寬約35米），場地所在港區(qū)的地質(zhì)分布及特性大致為：人工填土層（厚3.1-6.7米，平均層厚4.87米）；淤泥層（厚3.4-6.8米，平均層厚5.55米）；中（細(xì)）砂層（厚0.6-3.3米，平均層厚2.08米）；粉質(zhì)粘土層（厚5.3米）；強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖層（厚3.1-5.7米，平均層厚4.48米）。

原場地作為鋼材雜貨堆場和倉庫地基用途，經(jīng)過長期堆貨使用（實際使用年限超過70年）已完成自重固結(jié)，地質(zhì)條件完全滿足集裝箱“4過5”、“堆5過6”工藝的承載能力要求。因此，堆場改造關(guān)鍵在于如何合理選擇堆場結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

3.現(xiàn)行堆場設(shè)計方案比較

集裝箱重箱堆場作用荷載為箱角集中荷載，其次為機(jī)械水平運(yùn)輸荷載。集裝箱堆場鋪面結(jié)構(gòu)型式關(guān)系到集裝箱堆場的工作效率、投資成本、維護(hù)費(fèi)用及使用的安全性，黃埔老港碼頭現(xiàn)行集裝箱堆場結(jié)構(gòu)型式采用了鋼筋混凝土大板、箱角梁+混凝土預(yù)制塊、混凝土預(yù)制塊鋪面等型式?，F(xiàn)將具體情況說明和比較如下。

3.1集裝箱堆場設(shè)計方案結(jié)構(gòu)構(gòu)造（見表2）

3.2各種設(shè)計方案優(yōu)缺點比較

一是鋼筋混凝土大板鋪面。該種結(jié)構(gòu)型式的面層屬于剛性結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度較高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，使用壽命相對較長。但是在較大荷載的長期作用下，由于地基的不均勻沉降容易引起混凝土大板開裂，尤其是在集裝箱集中荷載作用下，更容易造成結(jié)構(gòu)局部受到破壞。而且，鋼筋混凝土大板建設(shè)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用相對較高，后期維修實施較為困難。

二是箱角梁+混凝土預(yù)制塊鋪面。該種結(jié)構(gòu)型式廣泛應(yīng)用于新建集裝箱堆場，既節(jié)省投資，又便于車輛交通管理（堆場與道路結(jié)構(gòu)不同，界限分明）。箱腳梁之間區(qū)域根據(jù)受力情況選用了較為簡易的鋪面結(jié)構(gòu)，費(fèi)用較低。

三是混凝土預(yù)制塊鋪面。該種結(jié)構(gòu)型式能適應(yīng)較大的地基沉降，維修方便，預(yù)制塊體還能重復(fù)使用，維護(hù)費(fèi)用相對較省。但混凝土預(yù)制塊鋪面結(jié)構(gòu)的平整度相對較差，沉降后地面容易產(chǎn)生凹凸不平現(xiàn)象，排水處理困難，對機(jī)械輪胎磨損較大，投資費(fèi)用相對鋼筋混凝土大板結(jié)構(gòu)和箱角梁+混凝土預(yù)制塊鋪面結(jié)構(gòu)低，較適用于空箱堆場。

4.設(shè)計方案選擇與優(yōu)化

選擇集裝箱堆場結(jié)構(gòu)型式應(yīng)首先滿足機(jī)械設(shè)備及生產(chǎn)工藝操作要求，并綜合考慮工程造價、外觀、維修費(fèi)用和使用年限等因素。根據(jù)對上述三種不同結(jié)構(gòu)型式集裝箱堆場的比較和分析，結(jié)合黃埔老港碼頭四到五泊位前沿場地地質(zhì)的實際情況和對機(jī)械的使用要求，建議堆場鋪面結(jié)構(gòu)選用工程投資較低的箱角梁結(jié)構(gòu)型式，并對設(shè)計方案進(jìn)行了調(diào)整及優(yōu)化。

（1）考慮到集裝箱堆場作用荷載為箱角集中荷載，箱腳之間區(qū)域在使用過程不受力，故可以將箱角梁+混凝土預(yù)制塊鋪面方案里的箱腳梁之間區(qū)混凝土預(yù)制塊鋪面優(yōu)化為中粗砂鋪面，省去預(yù)制塊鋪面。

（2）考慮箱角梁為相對獨(dú)立結(jié)構(gòu)，結(jié)合現(xiàn)行集裝箱堆場使用過程中出現(xiàn)了不同程度的下沉現(xiàn)象，設(shè)計箱腳梁面高出箱腳間15-20厘米（原設(shè)計方案為5-10厘米），相比原設(shè)計方案高出10厘米，有利于場地排水和防止江水滿貫時造成集裝箱浸水，保證箱內(nèi)貨物安全。

（3）箱角梁采用彈性地基梁結(jié)構(gòu)，再結(jié)合黃埔老港碼頭四到五泊位前沿現(xiàn)有場地已使用超70年，地基經(jīng)長期堆載已完成自重固結(jié)，故可減少地基開挖深度，減小箱腳梁級配碎石厚度，由原設(shè)計80厘米縮減至30厘米。

因此，經(jīng)優(yōu)化后的鋪面結(jié)構(gòu)型式見表3。

5.結(jié)語

在滿足集裝箱生產(chǎn)工藝要求的前提下，將黃埔老港碼頭四到五泊位前沿場地改造為重箱堆場，結(jié)構(gòu)形式采用箱角梁+箱間中砂層鋪面，可以有效避免由于箱腳梁下沉引起的箱腳之間區(qū)域混凝土預(yù)制塊拱起頂壞集裝箱的現(xiàn)象（碼頭原港區(qū)客運(yùn)站地塊改造為重箱堆場后曾出現(xiàn)此現(xiàn)象），同時可以節(jié)約工程投資，合理性和經(jīng)濟(jì)性較好，使用年限較長。而箱角梁為相對獨(dú)立結(jié)構(gòu)，高出箱間區(qū)15～20cm有利于場地排水并保證貨物堆存安全，又預(yù)留了箱腳梁在集中荷載作用下沉的余量。

6.建議

根據(jù)對黃埔老港碼頭以往集裝箱堆場使用情況的觀測，由于受到應(yīng)力集中的影響，箱腳部位面層都普遍出現(xiàn)了不同程度的下沉現(xiàn)象，碼頭公司為此采取了在箱腳梁下沉位置加墊鋼板進(jìn)行調(diào)平的處理措施（每塊鋼板規(guī)格為長寬厚為40*40*2厘米），并根據(jù)下沉量情況加墊1塊或多塊鋼板。經(jīng)過多年的使用和實踐證明，該處理方法合理適用可行，可大幅減少堆場維修費(fèi)用和維修所需時間，有效提高堆場利用率，且鋼板可以無限次重復(fù)使用。

參考文獻(xiàn)：

JTS 144-1-2010.港口工程荷載規(guī)范.