某大型礦石碼頭項(xiàng)目選址及平面布置

趙序　楊寧

摘 要：某大型礦石碼頭項(xiàng)目的選址所在海域面對(duì)大西洋，受到風(fēng)浪影響；存在泥沙回淤的現(xiàn)象；需修建較長(zhǎng)的航道及引橋。

通過(guò)合理布局，比選分析，解決上述問(wèn)題，提出一個(gè)經(jīng)濟(jì)可行的平面方案，可供類似的大型海港碼頭平面布置參考。

關(guān)鍵詞：大型海港 港址選擇 平面布置

項(xiàng)目概述

該工程位于大西洋東岸、非洲某國(guó)西海岸的海、陸域附近。工程擬建設(shè)2個(gè)30萬(wàn)噸級(jí)礦石出口泊位（碼頭水工結(jié)構(gòu)按40萬(wàn)噸散貨船進(jìn)行設(shè)計(jì)）、1個(gè)3萬(wàn)噸級(jí)多用途泊位和1個(gè)工作船泊位及其相應(yīng)的配套設(shè)施。

碼頭的選址所在海域面對(duì)大西洋，受到波浪影響較大，50年一遇波高H1%=4.44m；為保證多用途泊位安全作業(yè)，需修建防波堤對(duì)其進(jìn)行掩護(hù)；同時(shí)該海域水下地形平緩，碼頭需建設(shè)較長(zhǎng)的航道及引橋分別與主航道及陸域相連；且存在著泥沙回淤現(xiàn)象，碼頭建成后航道及皮帶機(jī)均需經(jīng)常維護(hù)保養(yǎng)。如何通過(guò)合理布局，比選分析，解決上述問(wèn)題，提出一個(gè)經(jīng)濟(jì)可行的平面方案，是工程平面設(shè)計(jì)的首要問(wèn)題。

港址選擇

根據(jù)該國(guó)岸線資源條件，結(jié)合礦區(qū)地理位置，碼頭港址擬在該國(guó)某島嶼南部海域內(nèi)選擇。根據(jù)設(shè)計(jì)船型、海圖資料、碼頭功能、風(fēng)、浪、流等條件，初步考慮礦石泊位可開敞式布置，前沿線布置在-5m等深線處，考慮不同的航道長(zhǎng)度及引橋長(zhǎng)度綜合比選，共提出4個(gè)備選港址：

港址一：位于河口南岸海岸線處，靠近國(guó)界，距離礦區(qū)直線距離約47.7km。

碼頭平臺(tái)位于-5m等深線附近，通過(guò)一條長(zhǎng)7，780m引橋與后方陸域銜接。為滿足30萬(wàn)噸級(jí)散貨船靠泊，需開挖一條長(zhǎng)約15.8km的人工航道，港池航道疏浚方量6，747萬(wàn)m3。

港址二：位于河口北岸海岸線處，距離礦區(qū)直線距離約41km。

碼頭平臺(tái)位于-5m等深線附近，通過(guò)一條長(zhǎng)5670m引橋與后方陸域銜接。為滿足30萬(wàn)噸級(jí)散貨船靠泊，需開挖一條長(zhǎng)約18.6km的人工航道，港池航道疏浚方量8，707萬(wàn)m3。

港址三：位于海岸附近的小島旁，距離礦區(qū)直線距離約42.5km。

碼頭平臺(tái)位于-5m等深線附近，通過(guò)一條長(zhǎng)6，930m引橋與后方陸域銜接。為滿足30萬(wàn)噸級(jí)散貨船靠泊，需開挖一條長(zhǎng)約15.8km的人工航道，港池航道疏浚方量5，677萬(wàn)m3。

港址四：位于河口內(nèi)側(cè)南岸，距離礦區(qū)直線距離約41km。

碼頭位于河口內(nèi)，由于河口存在攔門沙，進(jìn)港航道需要穿越攔門沙區(qū)域，航道里程長(zhǎng)，疏浚、拋泥工程量巨大，投資也較大，營(yíng)運(yùn)期航道的穩(wěn)定和維護(hù)工程量也較大。該港址存在著工程投資大、營(yíng)運(yùn)成本高、施工難度大等諸多問(wèn)題，不再進(jìn)行進(jìn)一步比選。

從工程投資、技術(shù)難度、營(yíng)運(yùn)成本、外部條件等角度綜合考慮，最終選擇港址三——即位于河口北側(cè)的島嶼附近港址為工程建設(shè)地點(diǎn)。

平面布置

針對(duì)最終確定下來(lái)的港址三，即港區(qū)位于河口北側(cè)的島嶼附近港址，平面布置考慮不同的使用條件、裝卸運(yùn)輸工藝、波浪掩護(hù)方式等，又設(shè)計(jì)了三個(gè)不同的平面方案進(jìn)行了比選：

第一方案：首先設(shè)計(jì)了一個(gè)比較保守的方案，礦石泊位開敞式布置，前沿線位于-9m等深線外；多用途泊位及工作船泊位位于-6m～-8m等深線之間，在兩泊位外側(cè)修建實(shí)體防波堤進(jìn)行掩護(hù)。港區(qū)堆場(chǎng)及生產(chǎn)輔助區(qū)布置在后方的陸域上。礦石泊位，多用途泊位及后方港區(qū)之間通過(guò)引橋及實(shí)體引堤相連，堆場(chǎng)與碼頭之間的皮帶機(jī)總長(zhǎng)度為12646m。

第二方案：因第一方案皮帶機(jī)輸送距離過(guò)長(zhǎng)，同時(shí)很少有皮帶機(jī)總長(zhǎng)超過(guò)8公里的工程實(shí)例，故將皮帶機(jī)的輸送長(zhǎng)度優(yōu)化到8公里，布置了第二方案。該方案礦石碼頭同樣開敞式布置，為了減少皮帶機(jī)輸送長(zhǎng)度，港區(qū)堆場(chǎng)及生產(chǎn)輔助區(qū)布置在近岸的小島上，小島與后方陸域之間修建實(shí)體引堤相連。同時(shí)對(duì)多用途泊位及工作船泊位的掩護(hù)方式進(jìn)行優(yōu)化，摒棄投資較大的實(shí)體堤方案，選擇結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，施工方便快捷的直立式擋浪板的方式對(duì)泊位進(jìn)行掩護(hù)。

第三方案：考慮到皮帶機(jī)輸送距離過(guò)長(zhǎng)將導(dǎo)致生產(chǎn)區(qū)維護(hù)難度加大，同時(shí)會(huì)增加運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)港池及航道有大量的疏浚土方需要外棄，故又提出了一個(gè)在礦石泊位后方回填形成人工島的方案。該方案的皮帶機(jī)總長(zhǎng)僅為406m。多用途泊位及工作船泊位可布置在吹填形成的人工島內(nèi)側(cè)，利用人工島進(jìn)行掩護(hù)。港區(qū)堆場(chǎng)及生產(chǎn)區(qū)修建在人工島上，生活輔助區(qū)則布置在近岸的小島上，人工島通過(guò)引橋及引堤與小島及后方陸域連。礦石則通過(guò)引橋上的鐵路運(yùn)至堆場(chǎng)。但該方案的引橋需考慮列車行走，荷載等級(jí)較高；人工島需設(shè)置雙板樁形成吹填圍堰；吹填形成的場(chǎng)地承載力差，地基處理投資很大等因素，導(dǎo)致工程的總投資較高。

經(jīng)綜合比較，第二方案的工藝裝卸方式最優(yōu)，陸域形成及地基處理方案最省，皮帶機(jī)總長(zhǎng)適中，維護(hù)費(fèi)用較低，多用途泊位防波堤結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)節(jié)約，同時(shí)波浪掩護(hù)條件能滿足使用要求，故總平面布置最終選用第二方案。

結(jié)語(yǔ)

該工程的碼頭建設(shè)存在著風(fēng)浪較大，泥沙回淤，航道及引橋過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題，設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)反復(fù)的比選及優(yōu)化，最終確定了一個(gè)引橋及航道長(zhǎng)度適中；防波堤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，施工方便快捷；且相對(duì)建設(shè)及維護(hù)費(fèi)用較低的方案。

對(duì)于大型海港碼頭的平面布置設(shè)計(jì)，需全面考慮港口建設(shè)的潮流，波浪，天然水深等自然條件，同時(shí)結(jié)合生產(chǎn)工藝的不同和水工結(jié)構(gòu)的變化，多樣化的設(shè)計(jì)碼頭平面布置，對(duì)比碼頭建設(shè)費(fèi)用和生產(chǎn)維護(hù)費(fèi)用，在進(jìn)行多方案的比選后，從中選出一個(gè)即經(jīng)濟(jì)合理，又切實(shí)可行的方案。

（作者單位：中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司）