韓少玄

（上?？睖y設計研究院有限公司，上海 200434）

0 引言

三峽工程的建成極大改善了長江上游的通航條件，長江航運作用得到了進一步發(fā)揮，通航能力有了顯著提升，服務沿江經濟發(fā)展的能力有了新的提高[1，2]。近年來，三峽庫區(qū)航運量呈快速增長態(tài)勢，頻繁的船舶運行產生大量的生活污水、油污水和固體垃圾等廢棄物[3-6]。

雖然水上運輸業(yè)在我國經濟建設中扮演著越來越重要的角色，但是船舶運行過程中產生的廢棄物對沿線生態(tài)環(huán)境所造成的污染不容忽視，它直接或間接地排放在庫區(qū)內，不僅污染水域環(huán)境，損害生物資源，甚至還危及人類健康[7]。三峽庫區(qū)水流變緩，庫區(qū)的自凈能力降低[8]，因此，需要建設更多的船舶廢棄物碼頭，用于接收和處置船舶污染物、廢棄物[9]。船舶廢棄物碼頭的建設，水工結構的設計對整個工程的方案布置和安全運行起著至關重要的作用。下文依托巫山縣船舶廢棄物碼頭的建設，分析總結水工結構的設計要點和關鍵性技術。

1 工程概況

巫山縣船舶廢棄物碼頭擬建1個300 t級船舶污水泊位和1個300 t級船舶垃圾泊位。水工結構主要包括陸域平臺支擋結構、斜坡道結構、下河公路護岸結構、工藝構筑物等。根據JTS 167-2018《碼頭結構設計規(guī)范》[10]，該工程水工建筑物設計使用年限為50年，結構安全等級為二級。

2 自然條件

受三峽水利樞紐運行方式的影響，工程區(qū)內設計高水位為173.45 m；設計低水位為143.45 m。內河不受浪，不考慮波浪。

工程區(qū)域土層有：1）第四系全新統(tǒng)（Q4）素填土，褐色，松散-稍密狀，稍濕，主要由粉質粘土和灰?guī)r、泥灰?guī)r碎塊組成，該層分布范圍較大，在大部分擬建場地皆有分布；2）沖洪積粗砂層，灰色，稍濕，松散～稍密，磨圓度較好，含約10%的灰?guī)r角礫，主要分布于庫區(qū)淹沒前的大寧河西岸到沿江公路一帶；3）滑坡積紅粘土，黃褐色，可塑狀，局部軟塑狀，局部含少量灰?guī)r角礫，僅在碼頭斜坡道和下河公路末端處揭露；4）滑坡積塊石土，黃色、黃褐色，稍濕～濕，呈半膠結狀，塊碎石成分為灰?guī)r、泥灰?guī)r；5）基巖為三疊系下統(tǒng)嘉陵江組四段（T1j4）灰?guī)r[11]。

工程所處地區(qū)的地震烈度為6°，設計基本地震加速度值為0.05 g，設計地震分組為第一組，屬建筑抗震不利地段。該場地可不考慮液化的影響。設計荷載包括船舶荷載、工藝荷載等。根據JTS 144-1-2010《港口工程荷載規(guī)范》[12]，船舶荷載考慮船舶系纜力、撞擊力、擠靠力等；工藝荷載考慮機械荷載、陸域平臺均布荷載[11]。

3 設計要點

3.1 設計原則

1）滿足船舶的使用要求，在安全的前提下力求經濟合理、降低工程造價。

2）充分考慮港區(qū)地形、地質、水文自然條件，因地制宜地選擇結構方案，以達到技術經濟合理的目的。

3）充分利用工程區(qū)庫岸整治工程完成后形成的場地和地形條件，以盡量不占用三峽防洪庫容為原則，結合實際現(xiàn)狀，緊湊布置各種構筑物。

4）充分利用當地的建筑材料及現(xiàn)有的施工條件，積極采用成熟可靠的施工工藝，盡量減少工程數量，加快建設進度。

3.2 工程平面布置

依據設計原則，在滿足項目功能的前提下，結合實際現(xiàn)狀，盡量壓縮陸域平臺面積，陸域平臺設計頂高程175.00 m，工程平面布置見圖1。

圖1 工程平面布置圖（單位：m）

陸域平臺可分為入場道路區(qū)，物料臨時堆放區(qū)，污水處理區(qū)等。上游布置船舶垃圾泊位，采用“S型”下河公路形式，下河公路長度約350.00 m，最大縱坡11%，高程為144.00～175.00 m，下河公路設置有調頭平臺2處。下游布置船舶污水泊位，主要由1艘鋼質躉船和1座斜坡道組成。斜坡道底端高程為144.50 m，頂端接陸域平臺，高程為175.00 m，斜坡道順應現(xiàn)狀地形建設，水平投影長約68.50 m，寬4.00 m。

3.3 水工結構設計

3.3.1 陸域平臺結構設計

結構選型與自然條件、使用要求、施工技術、工程投資等密切相關。碼頭結構常用高樁、板樁、重力式等[13-15]，考慮工程位于長江與大寧河交叉口處，受風浪較小，場區(qū)不良地質現(xiàn)象、岸坡經有效治理后場地穩(wěn)定，現(xiàn)狀標高174.20 m，設計標高175.00 m，設計時采用擋墻結構對場地進行回填以達到設計標高。

根據設計荷載、地質條件及地基處理等，工程陸域平臺鋪裝采用混凝土結構，下設砂石墊層；下河公路采用混凝土結構，下設水泥穩(wěn)定碎石基層、級配碎石墊層等。

3.3.2 斜坡道結構設計

作為船舶污水泊位的上下連接通道及船舶不同水位的停靠設施，斜坡道結構設計方案的選擇對工程的安全運行起著重要的作用。

初步設計時考慮兩個方案：一是采用全架空斜坡道結構，鉆孔灌注樁基礎和梁板式結構，此方案結構單一，碼頭結構安全可靠，但擋土較高，樁徑、樁長較大，工程造價高且侵占三峽庫容；二是結合工程區(qū)域庫岸邊坡近期已采用鋼筋混凝土格構和混凝土預制塊防護，故考慮斜坡道采用嵌入式貼坡布置，此方案少開挖、少回填，對邊坡擾動小，與周圍環(huán)境相協(xié)調，且工程造價小。

結合總平面布置、工藝要求、工程投資等綜合考慮，斜坡道為嵌入式貼坡布置。斜坡道水平投影長68.50 m，前沿操作平臺下有約3.00 m厚的塊石土層，其下為較厚的紅粘土層。塊石土層常年受水流沖刷，地基承載力較小，以紅粘土為樁基持力層，采用樁長12.00 m、樁間距2.30 m的灌注樁樁基處理。斜坡道中間布置寬度為2.20 m的人行踏步，左側布置生活污水管和含油污水管，右側布置碼頭用水、用電管道。

3.3.3 下河公路結構設計

考慮水位變動時，船舶可以方便?？?，垃圾吊裝和車輛運輸需設置下河公路連接陸域平臺和低水位平臺。初步設計時考慮了兩個方案：一是減少邊坡開挖，新建下河公路沿線采用樁板式擋墻進行支擋回填形成路基平臺，此方案對邊坡擾動少，但工程造價高，且回填侵占三峽庫容；二是結合現(xiàn)有道路進行改建，分段采用不同的結構支擋形式，避免大開挖和大回填，此方案支擋形式分段布置，因地制宜，節(jié)省投資，且與周邊環(huán)境協(xié)調一致。

結合現(xiàn)狀地形、工程造價等綜合考慮，下河公路采用“S型”布置，全長350.00 m，總寬7.00 m，局部寬4.50 m，最大坡度11%。下河公路以盡量不占用三峽防洪庫容為原則，結合目前庫岸整治工程完成后的地形條件，根據實際現(xiàn)狀進行清基，鋪裝C30混凝土，形成路面。

下河公路前半部分（270.00 m）利用現(xiàn)狀道路進行改造，回填量較少，公路外側采用重力式擋墻結構。后半部分（80.00 m）利用現(xiàn)狀邊坡進行新建公路，表層為3.00～6.00 m的素填土，地基承載力較小，其下為較厚的塊石土。根據地質建議并結合地質災害設計方案，選擇塊石土為樁基持力層，外側樁板式擋墻懸臂段高度為2.18～5.40 m，經計算復核，依據擋土高度細化兩種樁型：1 500 mm，樁中心距3.50 m，樁長15.00 m；2 000 mm，樁中心距3.50 m，樁長20.00 m。平臺內側懸臂段高度較小，采用1 000 mm，樁中心距3.00 m，樁長12.00 m。

3.3.4 工藝構筑物結構設計

工藝構筑物包括生活污水調節(jié)池、含油污水調節(jié)池及儲油罐基礎等，根據工藝要求、運行原則并結合實際地形，綜合確定工藝構筑物可移至陸域平臺最外側，作為陸域平臺支擋結構的一部分，節(jié)省投資。

4 關鍵技術分析

1）工程處于三峽庫區(qū)，水位受三峽水利樞紐運行方式影響較大。庫水位變幅30.00 m，給工程布置、結構穩(wěn)定、邊坡治理帶來極大的難度和挑戰(zhàn)。設計時，應綜合考慮各種不利工況組合進行復核驗算，保障場區(qū)邊坡穩(wěn)定，結構設計安全。

2）工程處于三峽庫區(qū)，考慮行洪安全需要，以盡量不占用三峽防洪庫容為原則進行結構設計；利用庫岸整治工程完成后形成的場地和地形條件，場地受限，結合實際現(xiàn)狀，設計時應緊湊布置各種構筑物。

3）工程處于二郎廟滑坡體地質災害治理范圍，地質條件復雜、邊坡治理難度大，結構設計時結合了地質災害治理方案，采用樁板式擋墻進行支護，同時考慮對原始邊坡的開挖擾動影響，避免采用大挖大填方案。

5 結語

實踐表明，工程區(qū)域邊坡穩(wěn)定，位移和沉降均在允許范圍內，各構筑物運行情況良好，結構安全。上文總結了工程設計方案的選取原則和關鍵技術分析，對同類工程，尤其是對處于三峽庫區(qū)的同類工程具有一定的借鑒作用。