特大水位差内河高桩框架码头设计实例

摘 要：大水位差码头通常指设计水位差为10-17m，设置3-4层以上系烤串结构或浮式系靠传设市的高桩码头。三峡库区蓄水后的水位变化幅度在30m左右，属于特大水位差码头，在该流域建成的码头泊位基本采用多层系缆高桩结构。结合实际工程，对特大水位差码头传统系靠泊结构的计算，探讨受力较为合理、造价较为低廉、施工较为方便快捷的设计方案。

关键词：特大水位差 高桩框架 内河码头

水位差超过17m的码头一般定义为特大水位差码头。特大水位差码头通常具有与大水位差码头相同的特点：水工建筑物结构高度大；一般设有多层系缆平台；基桩露出地面的自由长度大，通常采用钢筋混凝土桩或钢管桩，个别情况下采用组合桩基；立柱长细比较大、结构节点多，且大部分需要现浇，施工工期较长。

本工程为重庆攀华有限公司投资40亿元在李渡工业园区建设的150万吨薄板系列项目配套的钢铁码头，设计水位差达31m。2010年3月完成施工图设计并破土动工，同年10月投产使用。

1.工程概况

攀华码头位于重庆攀华涪陵港区，码头平台长210m，建成2个3000吨级泊位，并兼顾5000吨级货船靠泊，结构按照5000吨级预留。码头面高程178.30m（1956黄海高程基面，下同），港池底标高141.53m。码头平台宽20m，接岸设有两座引桥分别长55m、50m，宽均为9m。

码头平台采用高桩框架式现浇结构。码头共4个分段，分段长度为52.5m。每个分段7榀框架，框架间距8m，悬臂长度2.25m。码头桩基采用4根灌注桩，江侧第一根为 2000mm灌注桩、后三根均为 1400mm灌注桩。框架设置8层系靠船结构，码头后方设有两座钢楼梯可至码头第三层，前沿由第2层至第8层设有钢楼梯方便上下。

2.工程主要特点

工程水域设计高水位为17 7. 6 7m，设计低水位为146.53m，水位差为31m。河段洪、枯水流量相差达30倍左右，洪水暴涨暴落，水位日变幅一般3m左右。拟建工程河段位于三峡枢纽上游，涪陵以上约18km，为变动回水区的下段。工程地质岩面较浅，岩层为中风化泥岩，覆盖层平均厚度约为4.5m，岸坡脚为10°-18°，局部达25°。

3.设计方案

3.1 方案对比

3.1.1混凝土-钢悬臂靠船结构方案（以下简称方案一）

水位差31m，船型主要为3000吨级及5000吨级货船，4m左右设置一层系缆较合适，共需设置8层。混凝土-钢靠船悬臂结构方案为混凝土-钢混合结构，上6层为混凝土固定结构，下2层为钢悬臂靠船结构。桩顶标高江侧开始顺序为156.05m、156.55m、156.55m、156.55m。钢结构系缆层为“L”型，工厂预制，现场安装。在第一桩帽底部预埋钢构件，在 2000灌注桩相应位置预埋环形钢构件，钢悬臂靠船结构分别与预埋件可靠焊接。图1为本方案典型断面图。

3.1.2混凝土固定靠船结构方案（以下简称方案二）

混凝土固定靠船结构方案采用8层系缆设施均为混凝土结构，桩顶标高江侧开始顺序为146.05m、150.35m、150.35m、150.35m。图2为本方案典型断面图。

3.1.3 方案对比

经计算，两种方案横梁及灌注桩内力相差不大，方案一靠船立柱内力均较方案二小。下表为设计方案承载能力极限状态内力比对表，正常使用极限状态对比略。

两方案造价差异不大，综合以上因素，最终选择混凝土-钢悬臂靠船结构方案。实践证明，该方案有效降低了施工难度，减少了施工周期，保证了工程按照业主的要求保质保量按时完成。

3.2 构造设计

鉴于本工程框架层数较多，后立柱长细比较大，结构横、纵向整体稳定性较差。因此，在每个分段中间排架及立柱间均设置了剪刀撑，以增强侧向刚度。

4.结语

大水位差码头传统的系靠泊结构，虽然系靠泊时间较长、效率较低，但仍是该类码头主要采用的结构形式。近年来工程领域对大水位差码头新型系靠泊设施进行了很多的研究探索，例如电磁靠泊系统、浮式靠泊系统等，但实际应用还较少。设计和研究人员可以在新型靠泊结构研究中多多努力。

参考文献：

[1]高桩码头设计与施工规范（JTJ291-98）.

[2]高桩码头设计与施工规范（JTS167-1-2010）.

[3]高桩码头工程.王炳煌，人民交通出版社，2010年9月第1版.

[4]大水位差直立式码头靠船设施研究.冉小军，中国水运，第12卷，第10期.

[5]大水位差码头系靠泊结构形式的探讨.张蕊，水运工程，2011年10月.