河港挖入式港池尺度探讨

1、第 31卷第 4期 2005年 12月湖 南 交 通 科 技HUNAN COMMUN I CATI O N SC I ENCE AND TECHNOLOGYVol . 31No . 4Dec . 2005 收稿日期 :20050912作者简介 :韩时琳 (1972 , 女 , 副教授 , 从事港航专业的教学 、 科研工作 。文章编号 :1008844X (2005 04014103河港挖入式港池尺度探讨韩时琳 , 贺 晖(长沙理工大学 , 湖南 长沙 410076摘 要 :通过对湖南 、 江苏等地的挖入式港池尺度及实际使用情况的调查研究 , 依据规范 进行计算对比 , 分析了目前挖入式港池尺度

2、存在的问题及其原因 , 出了修改建议 。关键词 :挖入式港池 ; 港池尺度 ; 回旋水域 中图分类号 :U658. 92 , 网地区 , 。交 通部发布的 术问题的暂行规定 中明确指出 , “ 在设计最低通航 水位下 , 河面宽度小于设计航道宽度加富裕宽度之 和的水域 , 码头 、 停泊区的布置应采用挖入式港 池 ” 。内河挖入式港池通常是向岸的陆域一侧 (或利 用河汊和洼地 开挖形成的 。港池尺度过大 , 将增 加开挖量 , 加大工程投资 ; 但港池尺度过小 , 又会影 响港池的正常使用 。因此 , 合理确定挖入式港池的 尺度是挖入式港池建设中必须考虑的问题 。1 我国现有挖入式港池尺度概况

3、我国 20世纪 70年代至 90年代先后发布的港 口工程规范对河港挖入式港池尺度都有相应条文规 定 。 依据这些规定 , 国内陆续兴建了一批挖入式港 池 。 这些港池几十年来的使用情况可为今后新建挖 入式港池提供重要参考 。为此 , 笔者结合 河港工 程总体设计规范 的修编 , 对国内的挖入式港池进 行了广泛的调查研究 , 其中重点调查了湖南 、 江苏 、 浙江 、 上海 、 山东等地挖入式港池平面尺度及其对港 池营运的影响 (见表 1 。调查表明 , 这些挖入式港池大都是在七八十年 代建造的 , 设计船型多为 300t 级 、 500t 级 。近年 来 , 随着吞吐量增加和船型的增大 , 普

4、遍感到港池尺 度偏小 , 港池泊位使用较紧张 ; 锚地面积小 , 有些挖, 导致待泊船只也停在港池 内 ; 且常有无关船舶在港池内避风 、 停靠 , 更加影响 了港池正常的装卸作业 。 这些都是使用单位普遍感 到需要迫切解决的问题 。江苏省各地的港池营运 中 , 此种情况尤为明显 。如无锡港务三区老货场港 池原设计船型仅 60t, 新货场港池设计船型 200t 级 , 而现今实际到港船型大多为 500t 级 , 有时有 8001000t 级的船 , 港池的尺度 、 锚地面积都明显 不足 。 镇江大港内河港池近几年来整个作业量由原 来每年几万吨增加到突破 100万 t/a, 当拖带千吨级 以上的

5、船舶进出时 , 港池水深不够 , 不能保证千吨级 驳船常年进出港池 ; 宽度不够 , 由于港池两边均为生 产泊位 , 中间航宽不能保证船队顺利进出 。而苏州 白洋湾作业区港池由于设计时未设置锚地 , 造成港 池拥挤 , 严重影响正常作业等 。 在调查中也发现 , 南 京栖霞山化肥厂港池内泊位使用基本满足要求 , 但 有较大吨位的海轮进港时 , 港池水深不够 , 需涨潮时 进出港 。 上海关港港区港池 1988年建成 , 目前吞吐 量比营运初期翻了好几番 , 船舶多时会感到港池尺 度偏小 。 南通港长江港池修建时间为 1992年 , 但也 感到港池现有尺度偏小 , 船舶调度感到不便等 。2 存在

6、问题及其原因分析为了对现行规范有关挖入式港池宽度的合理性 进行客观评价 , 根据原 河港总体与工艺设计规范 (JTJ 212-87 和现行 河港工程设计规范 (G B 50192-93 中挖入式港池宽度的计算公式对部分调 查港池进行了港池宽度的计算 (见表 1 , 并结合港 池实际营运调查情况进行分析 , 认为 : 对港池一侧 湖 南 交 通 科 技 31卷 表 1 挖入式港池宽度及计算港池名称 修建时间 设计船型 /t船型尺度(长 ×宽 /m泊位布置情况港池实际宽度 /m87规范计算宽度 /m93规范计算宽度 /m建议计算 宽度 /m长沙港第 一 作 业区南站港池1986年 500

7、45×10. 8两面停靠 , 每侧 1个泊位 2475. 623. 623. 6长沙港第 三 作 业区金华殿港池1981年 30035×9. 2一面停靠 , 1个泊位 125411. 211. 2苏州白洋 湾 作 业 区综合港池 1982年 30035×9. 2两面停靠 , 每侧多于 4个泊位5078. 869. 669. 680. 1无锡港港 务 一 区港池60年代 6030×6. 2一面停靠 , 4个泊位 5048. 448. 448. 457. 4无锡港港 务 五 区 西港池 80年代 20032×7两面停靠 , 每侧多于 6个泊位708

8、0. 459. 469镇江大港 内 河 港 池 1985年 30035×9. 2两面停靠 , 一侧 7,另一侧 4个泊位808069. 680. 1南京栖霞 山 化 肥 厂港池 1976年1000150067. 5×10. 8三面停靠113. 491. 891. 8112. 05扬州江都港港池 1996年 50045826054545467. 5南通狼山 港 区 长 江港池 1×, 一侧 2个泊位 ,中间边 1个泊位165(口门宽 97 11890(且中间边长不小于 10390112. 5浙江嘉善 县 人 民桥区港池 10026×5. 2(100t 船型

9、 两面停靠 , 每侧 4个泊位(见注 455246. 846. 8 54. 6上海关港 港 区 港 池 1988年 50045×10. 8两面停靠 , 每侧多于 4个泊位709097. 286. 486. 499. 9山东枣庄 峄 城 港 港池 1999年1000200067. 5×10. 8一面停靠 , 3个泊位80(口门宽 75 102. 68181101. 25山东济宁 留 庄 港 港池 1993年300100080×10. 8(1000t 机动驳 一面停靠 , 3个泊位 120117. 69696120 注 : 表中船型尺度大部分参考我国内河航道通航标准

10、, 山东济宁留庄港港池船型尺度由使用单位提供。 浙江嘉善县人民桥区港池宽 度计算时 , 考虑 100t 船型位于港池里侧 (3个泊位 , 300t 船型位于口门处 (1个泊位 , 故按 100t 船型尺度计算港池宽度。布置一个泊位的情况 , 现行 93规范确定的港池宽度 基本能满足要求 , 而原 87规范的计算宽度显然过 大 ; 对于港池一侧布置 2个或 2个以上泊位的情 况 , 93规范确定的港池宽度偏小 。而造成现有挖入 式港池较拥挤的原因主要有以下 3种情况 :1 港池实际宽度小于现行 93规范计算宽度 , 如 苏州白洋湾作业区港池实际宽度 50m , 而规范要求 宽度为 69. 6m

11、, 故营运过程中不可避免地感觉港池 尺度偏小 , 这与实际调查到的情况是一致的 , 且港池 由于未设置锚地 , 使得港池拥挤现象更为明显 。 2 无锡港务一区 、 五区港池 、 镇江大港内河港 池 、 南京栖霞山化肥厂港池等的实际港池宽度均大 于 93规范计算宽度 , 调查发现这些港池一般能够满 足修建时 (大都是七八十年代修建 , 见表 1 设计船 型的正常作业要求 , 但目前随着船型的增大 , 使用单 位普遍反映港池尺度偏小 , 影响了港池的正常营运 作业 。3 此外 , 还有部分 90年代修建的挖入式港池 , 如山东枣庄峄城港港池 (1999年建成 实际宽度满 足 93规范要求 , 使用

12、单位反映船舶靠泊尚方便 , 但 由于调头及编队水域面积偏小 , 船舶操作有一定难 度 , 希望能增加调头水域面积 。南通港狼山港区长 江港池实际宽度 165m (口门宽 97m 大于 93规范 计算宽度 , 但也存在上述类似问题 , 由于港池内水域 面积 , 尤其是回旋面积较小 , 当来港驳船较多时 , 船 舶靠离及进出港均感不便 。对于挖入式港池长度 , 也按 河港工程设计规 范 (G B 50192-93 的公式计算 , 计算结果一般能 满足实际使用要求 , 但也有个别港池在使用时感到 不便 。 如原长沙港金华殿港池尺度是依据当时常用 船型 120t 甲板驳 (32×7m 和发展

13、船型 300t 分节 驳 (35. 17×9. 2m 的尺寸确定的 , 从使用情况来看 , 港池长度 36m 虽然能够容纳 300t 级船舶 , 但实际 装卸作业时 , 此尺度偏小 , 这是因为散粮装卸工艺采 用行车或吸粮机 , 其轨道终点只到港池口 , 而船舶由 于港池尺度的限制也无法进一步进入港池 , 所以船 舶一端不能直接装卸 , 对营运作业造成不便 。3 对现行规范的修改意见根据上述分析 , 笔者认为 , 对于一侧布置 2个或241 4期 韩时琳 , 等 :河港挖入式港池尺度探讨 2个以上泊位的港池 , 应适当加大港池宽度 , 建议将 93规范中船舶在港池内的回旋水域宽度 B

14、 Z =1. 2L 调整为 BZ=1. 21. 5L (L 为设计船型长度 , 根据 进入港池船舶的数量多少 、 船舶转头能力的强弱进 行取值 。 按上述建议的计算结果见表 1, 其下限与 93规范相同 , 上限与 87规范中两侧靠船的港池计算 宽度接近 。 港池实际宽度在此范围内的船舶靠泊和 回旋情况一般都较正常 。此外 , 在港池内进行水上 过驳或设置锚地时 , 港池宽度可适当加宽 ; 由于船型 和港口的发展 , 港池尺度还可考虑留有适当的富裕 。 如沅江纸厂挖入式港池是 70年代末设计的 , 设计船 型为 1050t 级的装芦苇帆船 (两两相拼 和 120t 甲板驳 ,时在港池内调头的水

15、域宽度 ,要求 , 池 (210m ×90m 。这种港池型式不仅对港池内泊 位数较多的情况比较适应 , 使船舶营运正常方便 , 而 且对减少港池淤积也起到了良好的作用 。此外 , 港 池在平面布置时还考虑了远近结合 , 适当留有发展 余地 , 港池北端附近陆域无永久性建筑物 , 便于扩 建 。 现港池内停靠的船舶多为 200t 以下的船 , 也有 一些 300t 级的船 , 港池可同时停靠十几艘船 , 港池 的营运情况良好 。有些挖入式港池是在陆域填筑过程中为节省填 方形成的 。 此时 , , 保证港池正1河港总体与工艺设计规范 S.G B 5019293, 河港工程设计规范 S.(

16、上接第 132页 大变化幅度出现在 点 , 变化达 15. 0%, 弯矩最大 变化幅度出现在 点 , 变化达 37. 1%, 剪力最大变 化幅度出现在 点 , 变化达 18. 2%。以上变化说明 :上台阶开挖时 , 点和 点的变 化最显著 ; 下台阶开挖时 , 变化最显著的部位出现在 ,和点 。2 安全性评估 。根据公式 (1 计算得 :P s =40. 6kN, P st =197. 0k N; Ps+Pst=237. 6k N 。而由表 4所得的剪力的绝对值最大为 180. 2kN (出现在 步骤 3中的 点 , 大于 40. 6k N 而小于 237. 6k N, 说明该截面的初期支护如

17、果不加型钢支撑将会发生 剪切破坏 , 增加型钢支撑后 , 初期支护将处于安全状 态 。4. 2. 3 二次衬砌的安全性评估根据式 (2 和式 (3 , 对图 3所列的计算部位进 行安全性评估 , 评估结果见表 5。从表 5的计算结果中可以看出 :各个部位都能 满足 设计规范 规定的安全系数要求 , 但是左墙脚 的偏心矩不能满足 设计规范 规定的最大偏心矩 要求 , 说明在该部位会存在开裂的迹象 。5 结论1 根据计算结果 , 在隧道的开挖过程中 , 拱顶 和墙脚处会产生比较大的应力集中 , 这些地方是影 响洞室稳定性的薄弱环节 , 因此在施工中应严格把 表 5 二次衬砌内力计算结果分析部位弯矩

18、 M /(kN m 轴力 /kN偏心矩e 0/c m强度控制极限承载力N 极限 /kN安全 系数 K 右墙脚 22. 5178. 012. 6抗拉 2298. 012. 9右拱脚 4. 7229. 72. 0抗压 8550. 037. 2右拱腰 8. 4220. 93. 8抗压 8550. 038. 7拱顶 18. 7145. 612. 8抗压 2210. 715. 2左拱腰 7. 1192. 93. 7抗压 8370. 543. 4左拱脚 6. 6216. 13. 1抗压 8370. 538. 7左墙脚 28. 7130. 022. 13抗拉 810. 46. 2 注 :带 3号标记的为超过 设计规范 规定的最大偏心矩要求 。 握这些部位的施工质量 。2 从现场支护结构的量测数据和计算数据的 比较中可以看出 :量