秋浦港區(qū)殷匯公用碼頭地下皮帶機(jī)廊道設(shè)計(jì)

摘 要：地下皮帶機(jī)廊道作為物料運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備，在礦產(chǎn)、能源、制造等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。通過(guò)秋浦港區(qū)殷匯公用碼頭的地下皮帶機(jī)廊道的設(shè)計(jì)過(guò)程，介紹建筑、結(jié)構(gòu)、水電等專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：水運(yùn)工程；工業(yè)建筑設(shè)計(jì)；地下皮帶機(jī)廊道

中圖分類(lèi)號(hào)：U653.928 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-6903（2024）09-0060-03

收稿日期：2024-05-14

作者簡(jiǎn)介：胡奕颯（1992—），男，安徽合肥人，本科，工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

通訊作者：方益宇（1996—），男，安徽安慶人，本科，工程師，研究方向：建筑設(shè)計(jì)。

1 項(xiàng)目概況

本工程地處池州市貴池區(qū)殷匯鎮(zhèn)境內(nèi)、秋浦河右岸，池州港秋浦港區(qū)殷匯作業(yè)區(qū)，G50滬渝高速橋上游約270 m，距入江口約32.7 km。為滿足當(dāng)?shù)氐V產(chǎn)資源運(yùn)輸?shù)男枨?，有效降低貨物運(yùn)輸成本，增加企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，充分發(fā)揮內(nèi)河水運(yùn)運(yùn)能大、能耗小、成本低、占地少、污染輕的優(yōu)勢(shì)。本工程現(xiàn)擬在第一塊通用泊位區(qū)位于秋浦河右岸，G50滬渝高速大橋上游270 m處新建9個(gè)500噸級(jí)（水工結(jié)構(gòu)兼顧1 000 t級(jí)）通用泊位，主要包括碼頭岸線的水域、對(duì)應(yīng)的后方配套設(shè)施及進(jìn)港道路等工程設(shè)施[1]。

2 項(xiàng)目總平面布置

本項(xiàng)目分為水域和陸域兩個(gè)部分，皮帶機(jī)坑道位于陸域部分的散貨倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部，本文著重介紹陸域部分平面布置。

后方陸域按功能分區(qū)進(jìn)行布置，主要分為生產(chǎn)倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)以及生活辦公區(qū)。后方陸域采用階梯式設(shè)計(jì)，生產(chǎn)區(qū)散貨倉(cāng)庫(kù)及進(jìn)出口主干道高程設(shè)計(jì)為▽20.0 m，件雜貨堆場(chǎng)高程設(shè)計(jì)為▽17.0 m，生活區(qū)陸域高程設(shè)為▽21.5 m。生產(chǎn)倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)緊鄰碼頭平臺(tái)正后方，1#～6#泊位后方布置散貨倉(cāng)庫(kù)，倉(cāng)庫(kù)平面尺寸為424 m×132 m，貨物通過(guò)卸車(chē)地坑+皮帶機(jī)運(yùn)輸至碼頭平臺(tái)。共設(shè)置6條皮帶機(jī)坑道。

3 皮帶機(jī)坑道優(yōu)缺點(diǎn)分析

簡(jiǎn)單分析皮帶機(jī)廊道的存在的優(yōu)缺點(diǎn)，來(lái)闡明本項(xiàng)目采取地廊做法的優(yōu)勢(shì)所在。

皮帶機(jī)地廊的優(yōu)點(diǎn)：①地廊取料對(duì)倉(cāng)庫(kù)的利用率較高，同等條件下相對(duì)于刮板取料機(jī)倉(cāng)庫(kù)的總庫(kù)容更大。但倉(cāng)庫(kù)能自然落料的活容積與地廊的密度與物料特性有關(guān)，0～5 mm機(jī)制砂（拌濕）地廊自然落料的范圍較小，能自然落料的活容積約占20%，需長(zhǎng)期配備裝載機(jī)或挖掘機(jī)在旁輔助作業(yè)。5～10 mm、10～26 mm、26～31.5 mm的骨料地廊自然落料的范圍更大，活容積約占40%，但仍需裝載機(jī)與一旁輔助作業(yè)。利用裝載機(jī)可對(duì)倉(cāng)庫(kù)總庫(kù)容進(jìn)行充分利用。②地廊取料的設(shè)備投資較小，且發(fā)生故障較好處理。發(fā)生堵料時(shí)利用裝載機(jī)與挖掘機(jī)輔助即可清理。相比于其他運(yùn)輸方式，皮帶機(jī)廊道的建設(shè)和維護(hù)成本相對(duì)較低。而且由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后期維護(hù)和修理也相對(duì)容易，能夠降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。③適應(yīng)性強(qiáng)：皮帶機(jī)廊道可以適應(yīng)不同的地形和氣候條件，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和安裝，可以克服各種地形障礙，實(shí)現(xiàn)物料在不同地點(diǎn)之間的靈活輸送。④環(huán)保節(jié)能：皮帶機(jī)廊道在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的噪音和粉塵污染相對(duì)較小，符合環(huán)保要求。同時(shí)，其運(yùn)行效率高，能夠降低能源消耗，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

皮帶機(jī)地廊的缺點(diǎn)：①地廊取料需要裝載機(jī)或挖掘機(jī)的長(zhǎng)期輔助，需要配備的人員較多，且裝載機(jī)或挖掘機(jī)運(yùn)行的能耗也較大。②地廊設(shè)備由于安裝在地下結(jié)構(gòu)內(nèi)部，后期維護(hù)及檢修困難。雖然皮帶機(jī)廊道的維護(hù)成本相對(duì)較低，但為了確保其正常運(yùn)行，需要定期對(duì)皮帶、滾筒、托輥等部件進(jìn)行檢查和更換。對(duì)操作人員的技能要求也較高，需要具備一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

綜合對(duì)比分析皮帶機(jī)地廊的優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了皮帶機(jī)地廊的諸多獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，也分析了其缺陷。綜合考慮，本項(xiàng)目采用皮帶機(jī)地廊的方式進(jìn)行物料運(yùn)輸。

4 建筑設(shè)計(jì)

秋浦港區(qū)殷匯公用碼頭皮帶機(jī)坑道位于散貨倉(cāng)庫(kù)中，共6條平行布置。單條長(zhǎng)度119.5 m，坑道凈寬度3.60 m，側(cè)墻厚度0.5 m，總寬度4.60 m?？拥牢捕说装屙敇?biāo)高為-6.000 m（倉(cāng)庫(kù)內(nèi)地面相對(duì)標(biāo)高為0.000 m），坡度為14%，到坑道出口處12.80 m的位置，此處底板頂標(biāo)高為-4.500m。在此處坑道坡度為25%，爬坡至室外地面連接室外皮帶機(jī)廊道。單條坑道設(shè)置四個(gè)落料口，其中尾端落料洞口尺寸為5 m×8 m，其余三個(gè)落料洞口尺寸相同，為4 m×4 m。

地下皮帶機(jī)廊道按照戊類(lèi)廠房標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，根據(jù)規(guī)范《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016—2014 2018年版）[2]表3.7.4中規(guī)定，戊類(lèi)地下廠房，廠房?jī)?nèi)任一點(diǎn)至最近的安全出口的直線距離不大于60 m。本項(xiàng)目單條皮帶機(jī)坑道從尾端至皮帶機(jī)出口端長(zhǎng)度為119.5 m，因此需設(shè)置兩個(gè)安全出口分別位于頭尾兩端。

根據(jù)3.7.5條中規(guī)定，疏散樓梯的最小凈寬不宜小于1.10 m，疏散走道的最小凈寬度不宜小于1.40 m，門(mén)的最小凈寬度不宜小于0.90 m。因此本項(xiàng)目根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置的疏散通道凈寬為1.50 m，疏散門(mén)的凈寬1.20 m，直接連通倉(cāng)庫(kù)室外地面。如圖1所示。

地下皮帶機(jī)廊道的防水層設(shè)計(jì)中底板從頂?shù)降鬃龇椋孩?5厚1：2.5水泥砂漿；②35厚C15細(xì)石混凝土；③2厚聚合物水泥基防水涂料；④最薄30厚C20細(xì)石混凝土找坡層抹平；⑤水泥漿一道（內(nèi)摻建筑膠）；⑥防水混凝土底板（抗?jié)B等級(jí)P8）；⑦預(yù)鋪反粘卷材防水層（1.2厚高分子自粘膠膜防水卷材）；⑧100厚C15混凝土墊層；⑨素土夯實(shí)。

側(cè)墻從外到內(nèi)側(cè)做法為：① 6厚1：2.5水泥砂漿面層；②12厚1：3水泥砂漿打底掃毛；③刷聚合物水泥漿一道；④2厚聚合物水泥基防水涂料；⑤防水混凝土外墻（抗?jié)B等級(jí)P8）；⑥刷素水泥漿一道（內(nèi)摻建筑膠）；⑦防水涂料防水層（2厚聚氨酯防水涂料）；⑧10厚1：3水泥砂漿抹平。

頂板做法為：①50厚C20細(xì)石混凝土保護(hù)層；②2厚聚合物水泥基防水涂料；③20厚1：2.5水泥砂漿找平層；④防水混凝土頂板（抗?jié)B等級(jí)P8）。

5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)是地下皮帶機(jī)廊道設(shè)計(jì)的核心之一。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)充分考慮了廊道的承載能力、穩(wěn)定性以及耐久性。通過(guò)對(duì)廊道進(jìn)行精確的結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析，參考了《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011—2010 2016年版）[3]，確定了合理的截面尺寸、材料選擇以及連接方式。為確保廊道在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的安全性，還進(jìn)行了嚴(yán)格的抗震等自然災(zāi)害的考慮。

5.1 地基處理

根據(jù)池州港秋浦港區(qū)殷匯公用碼頭工程巖土工程勘察報(bào)告[4]，堆場(chǎng)及散貨倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)地整平設(shè)計(jì)標(biāo)高為17.00～20.0 m，約一半為填方區(qū)域，一半為挖方區(qū)域。對(duì)于填方區(qū)域，建議平整場(chǎng)地前清表，將草根、樹(shù)根等清除干凈，將山間洼地中厚層軟弱土挖除或部分挖除，回填時(shí)分層碾壓，如填土滿足淺基礎(chǔ)地基承載力要求，可采用淺基礎(chǔ)，不滿足，則采用地基處理或樁基礎(chǔ)；對(duì)于挖方區(qū)域，設(shè)計(jì)標(biāo)高處對(duì)應(yīng)的地層為④層粉質(zhì)黏土、⑥1層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、⑥2層中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，承載力較高，可直接作為持力層。

地基處理首先對(duì)后方場(chǎng)地原地面進(jìn)行清表，厚度約30 cm，表層分布有塊石、建筑碎磚以及植物根莖等，應(yīng)清除掉；溝塘處清表、清淤后回填開(kāi)山石并進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)度（重型）需滿足設(shè)計(jì)要求。

5.2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

計(jì)算軟件為PKPM，版本號(hào)2024版（21規(guī)范V2.2.0.0），計(jì)算時(shí)采用分段計(jì)算，選取三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段。第一個(gè)為皮帶機(jī)廊道尾部，包括尾端墻壁、集水坑洞口、尾端落料尺寸為5 m×8 m的洞口。第二個(gè)為中間標(biāo)準(zhǔn)段，包括了普通地廊的兩側(cè)墻壁、中間的普通落料尺寸4 m×4 m的洞口。第三個(gè)為皮帶機(jī)廊道頭部，主要為伸出地面與外部皮帶機(jī)封閉棚連接的Rf53oGaZ8nZue1h34Iling==部分。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011—2010 2016年版）[3]《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》（GB 18306—2015）[5]，擬建碼頭處于安徽省池州市貴池區(qū)殷匯鎮(zhèn)Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地條件下，地震動(dòng)峰值加速度0.05 g，抗震設(shè)防烈度為6度，基本地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜特征周期值為0.35 s。

地坑頂板和倉(cāng)庫(kù)內(nèi)地面平齊，上部堆載按照工藝專(zhuān)業(yè)提資為120 kPa，故頂板，及周邊地面場(chǎng)地設(shè)計(jì)荷載按照12 t/㎡取值計(jì)算考慮。頂板厚度取值500 mm，兩側(cè)墻壁厚度500 mm，底板厚度500 mm，底板外挑出側(cè)壁長(zhǎng)度為800 mm；基礎(chǔ)底板下部在回填土區(qū)域做500 mm厚級(jí)配碎石換填層后上部再做100 mm厚C20混凝土墊層后施工基礎(chǔ)底板。頂板內(nèi)每隔5 m設(shè)置一道500 mm×500 mm拉梁。

經(jīng)過(guò)計(jì)算頂板配筋雙層雙向18@100，頂板厚度500 mm；側(cè)壁配筋為3層，豎向配筋 20@150，橫向配筋 18@150，側(cè)壁厚度500 mm；底板上、下兩層雙向 20@150。側(cè)壁在距離底板30 cm高的位置設(shè)置一道3 mm厚鋼板止水帶。根據(jù)規(guī)范《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2010 2015年版）[6]表8.1.1條規(guī)定擋土墻、地下室墻壁等類(lèi)結(jié)構(gòu)，位于室內(nèi)或者土中且采用現(xiàn)澆式的伸縮縫最大間距為30 m，因此本項(xiàng)目地廊的伸縮縫30 m設(shè)置一道。

6 電氣設(shè)計(jì)

電氣與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)是地下皮帶機(jī)廊道設(shè)計(jì)的另一重要組成部分。在這一領(lǐng)域，電氣專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員注重實(shí)現(xiàn)廊道的智能化、自動(dòng)化運(yùn)行。通過(guò)合理的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確保了廊道內(nèi)的照明、通風(fēng)等基礎(chǔ)設(shè)施的正常運(yùn)行。同時(shí)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用使得廊道的運(yùn)行更加高效、便捷，降低了人力成本。

殷匯碼頭皮帶機(jī)坑道內(nèi)照明燈具采用220V 30W三防燈具，燈具吸頂安裝。皮帶機(jī)坑道內(nèi)動(dòng)力負(fù)荷包括1組卸車(chē)漏斗、3組地坑漏斗及，動(dòng)力電纜沿地坑側(cè)墻的200×100低壓電纜橋架敷設(shè)。地坑內(nèi)通長(zhǎng)敷設(shè)40*4鍍鋅扁鐵作為接地干線，所有設(shè)備金屬外殼、橋架及皮帶機(jī)支架均應(yīng)可靠接地，接地干線兩端與倉(cāng)庫(kù)接地網(wǎng)可靠連接。

7 給排水設(shè)計(jì)

給排水與消防專(zhuān)業(yè)是地下皮帶機(jī)廊道設(shè)計(jì)中不可忽視的一環(huán)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮了廊道的排水需求，合理布置了排水管道和消防設(shè)施。這不僅確保了廊道在雨季等惡劣天氣下的正常運(yùn)行，還為應(yīng)對(duì)突發(fā)火災(zāi)等緊急情況提供了有力的保障。

地坑消防按照戊類(lèi)廠房標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016—2014 2018年版）[2]第3.3.1條規(guī)定戊類(lèi)地下廠房每個(gè)防火分區(qū)最大允許建筑面積為1 000㎡，本項(xiàng)目地坑建筑面積為645.39㎡，可不設(shè)置防火墻或自動(dòng)滅火系統(tǒng)。地坑內(nèi)部排水系統(tǒng)根據(jù)自然坡度排水，尾端設(shè)置集水坑，尺寸1.5 m×1.5 m ×1.2 m，內(nèi)設(shè)兩臺(tái)排水泵，一用一備，根據(jù)液位控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵自動(dòng)啟停，滿足皮帶機(jī)地廊內(nèi)部的排水需求。

8 結(jié)束語(yǔ)

本文深入探討了秋浦港區(qū)殷匯公用碼頭地下皮帶機(jī)廊道設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單介紹了地下皮帶機(jī)廊道各個(gè)專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)思路，多專(zhuān)業(yè)協(xié)作的過(guò)程。通過(guò)結(jié)構(gòu)、電氣與自動(dòng)化、給排水與消防以及環(huán)保與節(jié)能等專(zhuān)業(yè)的共同努力，確保了廊道的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。這一設(shè)計(jì)不僅提高了碼頭的工藝轉(zhuǎn)運(yùn)效率，還為未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為未來(lái)其他項(xiàng)目提供了一定參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司.秋浦港區(qū)殷匯公用碼頭項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)總說(shuō)明.2024年1月[Z].

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB50016-2014 2018年版）[S].

[3] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010 2016年版）[S].

[4] 安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司.池州港秋浦港區(qū)殷匯公用碼頭工程巖土工程勘察報(bào)告.2023年9月[Z].

[5] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖（GB 18306- 2015）[S].

[6] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2010 2015年版）[S].