孫瑋潔

(中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，武漢430000)

萬(wàn)噸級(jí)重力式碼頭沉箱和方塊結(jié)構(gòu)形式的比選與造價(jià)分析

孫瑋潔

(中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，武漢430000)

針對(duì)非洲某火山島國(guó)海岸某港8000DWT散貨泊位的重力式碼頭沉箱結(jié)構(gòu)和方塊結(jié)構(gòu)形式比較，進(jìn)行沉箱碼頭和方塊碼頭2種結(jié)構(gòu)型式方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)、造價(jià)分析和施工工藝特點(diǎn)對(duì)比。比選分析結(jié)果表明，隨著水深的增加、碼頭結(jié)構(gòu)斷面加大，與沉箱結(jié)構(gòu)相比，方塊結(jié)構(gòu)整體性不足的缺點(diǎn)越發(fā)凸顯，萬(wàn)噸級(jí)碼頭工程重力式方案選用沉箱結(jié)構(gòu)形式更為合理。

重力式碼頭;沉箱;混凝土方塊;造價(jià)分析

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.053

1 引言

隨著“一路一帶”戰(zhàn)略實(shí)施，中國(guó)企業(yè)都在加快“走出去”步伐。中國(guó)交建等越來(lái)越多的國(guó)際化企業(yè)也在參與海外港口項(xiàng)目的建設(shè)。與國(guó)內(nèi)港口項(xiàng)目相比，海外港口項(xiàng)目的要求更高、競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，不僅需要設(shè)計(jì)單位遵循國(guó)際上要求較高的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還要求設(shè)計(jì)方案以最經(jīng)濟(jì)合理的造價(jià)贏得業(yè)主的青睞。重力式碼頭方案如何使設(shè)計(jì)方案最合理，碼頭造價(jià)最省，施工工藝最科學(xué)，本文就針對(duì)非洲某國(guó)海岸某港8000DWT散貨泊位項(xiàng)目，進(jìn)行沉箱結(jié)構(gòu)和方塊結(jié)構(gòu)兩種代表性的重力式結(jié)構(gòu)的造價(jià)分析，比較2種方案的造價(jià)，并結(jié)合施工難易程度進(jìn)行分析，為以后類似的項(xiàng)目提供可參考的依據(jù)。

2 非洲某國(guó)海岸某港8000D W T散貨泊位重力式碼頭的水工結(jié)構(gòu)方案

2.1 工程所在地的自然條件

非洲某港的設(shè)計(jì)高水位4m（采用大潮平均高潮位，下同）；設(shè)計(jì)低水位0.5m；極端高水位5.5m；極端低水位0m。該港地處非洲某國(guó)，該地多處由火山噴發(fā)堆積而成，海邊都是火山熔巖噴發(fā)后凝結(jié)成的礁石，碼頭地基較好，有大量砂、石等建筑材料，建港條件好。該港利用天然水域海灣，港池外側(cè)為實(shí)體斜坡堤防浪結(jié)構(gòu)。多用途泊位段港池內(nèi)側(cè)采用方塊（或沉箱）重力式結(jié)構(gòu)，裝卸區(qū)平臺(tái)長(zhǎng)度為150m，寬度為28m，高程為6.70m；碼頭基礎(chǔ)為拋石(10～100kg)基床，拋石基床座落于珊瑚礁上，基床上安放預(yù)制鋼筋混凝土方塊（或沉箱），其上部現(xiàn)澆鋼筋混凝土胸墻。

2.2 碼頭結(jié)構(gòu)方案

碼頭擬建一個(gè)多用途泊位，碼頭水工結(jié)構(gòu)按停靠5000DWT集裝箱船或3 000DWT雜貨船或5000DWT油船靠泊作業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)船型尺度見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)船型尺度表

碼頭面設(shè)計(jì)高程6.7m，碼頭前沿設(shè)計(jì)底高程-8.1m。根據(jù)掌握的該工程地質(zhì)條件資料，碼頭地基承載力好，水工建筑物結(jié)構(gòu)形式首選重力式結(jié)構(gòu)。

2.2.1 沉箱結(jié)構(gòu)方案

非洲某港碼頭如采用沉箱結(jié)構(gòu)，單個(gè)沉箱高度10.1m，底寬12.0m，長(zhǎng)6m；單個(gè)沉箱混凝土用量196m3，質(zhì)量約500t；沉箱內(nèi)設(shè)6個(gè)艙格，艙格內(nèi)回填開(kāi)山石。其上部現(xiàn)澆鋼筋混凝土胸墻。碼頭基床拋石的平均厚度約為2m，沉箱后方拋填5～200kg塊石形成減壓棱體，碼頭后方陸域回填料為開(kāi)山石，拋石棱體與回填開(kāi)山石之間設(shè)置二片石層和混合倒濾層。沉箱方案的碼頭結(jié)構(gòu)斷面見(jiàn)圖1。

圖1 沉箱方案的碼頭結(jié)構(gòu)斷面

2.2.2 實(shí)體方塊結(jié)構(gòu)方案

非洲某港碼頭如采用實(shí)體方塊，單個(gè)實(shí)體方塊質(zhì)量≈380 t，共設(shè)置5層方塊。最頂層方塊塊體頂高程為0.4m，底層方塊塊體寬度10.0m。方塊頂面以上設(shè)有懸臂長(zhǎng)2.5m的卸荷板，卸荷板與頂層方塊間設(shè)有預(yù)留孔，以現(xiàn)澆鋼筋混凝土將卸荷板和頂層方塊連接。方塊后方拋填10～100kg塊石形成減壓棱體，陸域?yàn)榛靥铋_(kāi)山石，拋石棱體與回填開(kāi)山石之間設(shè)置2片石層和混合倒濾層?；沧湓陴ね翆由?，平均厚度約7.7 m。實(shí)體方塊方案的碼頭結(jié)構(gòu)斷面見(jiàn)圖2。

2.3 施工條件

本工程所用沉箱或方塊，可在當(dāng)?shù)鼐喱F(xiàn)場(chǎng)2km處的臨時(shí)預(yù)制場(chǎng)預(yù)制，再經(jīng)海上浮運(yùn)至本工程現(xiàn)場(chǎng)。碼頭結(jié)構(gòu)后方的拋石棱體均采用陸上推進(jìn)法施工。當(dāng)?shù)厝狈Υ笮褪┕C(jī)械，施工材料主要依靠進(jìn)口。當(dāng)?shù)厥县S富，主要為火山巖，砂主要考慮采用機(jī)制砂。經(jīng)調(diào)查得知，建港所需的供電、供水、道路、通信等配套設(shè)施條件能基本滿足建港需求。

3 造價(jià)分析和方案比選

本工程碼頭投資估算采用的主要材料調(diào)查價(jià)格為：鋼筋5788元/t，水泥1570元/t，板枋材1996元/m3，中粗砂240元/m3，碎石159.96元/m3。在計(jì)算碼頭主要的分部工程量和工程費(fèi)用時(shí)，碼頭結(jié)構(gòu)的計(jì)算寬度均取28m。上述2種結(jié)構(gòu)方案碼頭主體結(jié)構(gòu)的直接工程費(fèi)用，分別見(jiàn)表2和表3。

表2 沉箱方案碼頭主體結(jié)構(gòu)的主要工程費(fèi)用

從表2和表3可以看到，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出沉箱碼頭的造價(jià)約為47.46萬(wàn)元/m，方塊碼頭的造價(jià)約為46.13萬(wàn)元/m。沉箱方案比方塊方案碼頭造價(jià)高出約2.89%。通過(guò)對(duì)各細(xì)項(xiàng)工程費(fèi)用的組成分析，可得知造成沉箱碼頭方案造價(jià)稍高的原因有：沉箱單個(gè)塊體較重，高額的運(yùn)輸費(fèi)用和起吊安裝費(fèi)用均要計(jì)入碼頭主體部分的工程費(fèi)中；方塊碼頭單塊方塊重量比較輕，對(duì)起吊安裝設(shè)備的要求沒(méi)有沉箱碼頭高。雖然，鋼筋混凝土沉箱墻身結(jié)構(gòu)每延米消耗的鋼筋混凝土量比方塊碼頭墻身少34.22m3，但是仍然比起吊安裝設(shè)備的租賃費(fèi)用少得多。另外，沉箱碼頭比方塊碼頭每延米多出內(nèi)拋石約54.07m3，這一項(xiàng)工程造價(jià)使沉箱碼頭高出方塊碼頭約17648元/m。沉箱單個(gè)塊體雖然較方塊單個(gè)塊體更大更重，但其優(yōu)點(diǎn)是：安放塊體數(shù)量少；施工速度快；水下工作量少；結(jié)構(gòu)整體性好；抗震性能強(qiáng)；箱中填以砂石，較方塊碼頭使用水泥量少。缺點(diǎn)是：需要鋼材多；耐久性不如方塊碼頭；需要專門的更大型的預(yù)制場(chǎng)地、施工船機(jī)和下水設(shè)施；從沉箱預(yù)制場(chǎng)地到安放地點(diǎn)浮運(yùn)沉箱，要有足夠航道水深。一般適用于當(dāng)?shù)赜鞋F(xiàn)成沉箱預(yù)制場(chǎng)或工程量較大的大型碼頭。在我國(guó)大連、葫蘆島、秦皇島等地得到廣泛采用。[1]

表3 方塊方案碼頭主體結(jié)構(gòu)的主要工程費(fèi)用

圖2 方塊方案的碼頭結(jié)構(gòu)斷面

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析可知，以上文中沉箱碼頭為例，重力式碼頭中碼頭主體結(jié)構(gòu)、基槽開(kāi)挖、拋石基床和后方拋石棱體等分部工程占工程費(fèi)用絕大部分，分別占總工程直接費(fèi)用約45 %、4%、10%和31%左右。因此，重力式碼頭優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和重點(diǎn)應(yīng)針對(duì)碼頭主體、基床和后方棱體才能達(dá)到優(yōu)化目的。由于本工程地處非洲海島，水泥等基礎(chǔ)材料十分匱乏，需依靠從其他國(guó)家進(jìn)口，海運(yùn)費(fèi)用占比較高、海上運(yùn)輸耗時(shí)久、水泥保存期限短等限制因素，均對(duì)碼頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了很高的要求。這種情況在近年來(lái)海外港口碼頭建設(shè)中并不少見(jiàn)，建議對(duì)碼頭主體結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步優(yōu)化。在本工程比選沉箱方案與方塊方案的碼頭單延米造價(jià)基本相當(dāng)?shù)那疤嵯拢料渚哂写a頭整體性好、混凝土用量少、水下工作量小、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。由于方塊碼頭的門機(jī)后軌道梁坐落在回填塊石上，使用期間的沉降量較大，必須經(jīng)常進(jìn)行調(diào)整和修復(fù)。經(jīng)綜合比選，認(rèn)為沉箱方案更具優(yōu)勢(shì)，可以作為本工程碼頭主體結(jié)構(gòu)的推薦方案。

【1】徐鑫.淺談某港口重力式碼頭結(jié)構(gòu)型式的選擇［J］.中國(guó)水運(yùn)，2013（4）：251-252.

Cost Analysis and Comparison Between Gravity Quay Caisson and ConcreteBlock Structure of 10 000DWT Berth

SUN Wei-jie
（CCCCSecondHarborConsultantsCo.Ltd.,Wuhan 430000，China）

Comparison of the gravity caisson and concrete block quay structure of 10000 DWT bulk cargo berth on anAfricavolcanicisland off the coast.With theanalysis ofconstruction cost,technology economy, and construction process technologyof the contrast betweengravity caisson and concrete block quay structure. Results shows that, with the increase of the water depth, wharf structuralsectionincreaseconcomitantly, concrete block quay structureexposed the inadequacies in integrity and shortcomings increasinglycomparedwith the gravity caisson structure. Therefore, it ismore reasonable to adoptgravity caissonstructure in 10000 DWT bulk cargo berthgravitywharfstructureselection.

gravitywharf;caisson;concreteblockquay;costanalysis

U655.2;TU723.3

A

1007-9467（2016）09-0176-03

2016-05-17

孫瑋潔（1989～），女，天津人，助理工程師，從事港口工程概預(yù)算研究，（電子信箱）2236294351@qq.com。