陸域散貨堆場(chǎng)軌道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

張國(guó)民

（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430071）

1 工程概況

南京西壩港區(qū)西壩作業(yè)區(qū)碼頭工程位于江蘇省南京市化工園玉帶區(qū)長(zhǎng)江下游南京河段八卦洲汊道下游龍?zhí)端廊肟谔幾蟀兜奈鲏我粠?，主要建設(shè)2個(gè)5萬(wàn)噸級(jí)散貨泊位、陸域散貨堆場(chǎng)及相應(yīng)的配套設(shè)施，設(shè)計(jì)通過(guò)能力達(dá)到792萬(wàn)t/a。為解決散貨的堆存和轉(zhuǎn)運(yùn)，在陸域從南至北，共布置了4線堆場(chǎng)，每條堆取料機(jī)基礎(chǔ)線長(zhǎng)約620 m，每條運(yùn)輸線上布置有一臺(tái)DQL3000/1500的斗輪堆取料機(jī)進(jìn)行散貨的堆取料作業(yè)[1]。

2 工程特點(diǎn)

2.1 地質(zhì)條件復(fù)雜

堆場(chǎng)區(qū)土層分布較復(fù)雜，特別是④層粉砂層以上至泥面高程15 m厚范圍內(nèi)的土層分布復(fù)雜。表層為耕植土、粉質(zhì)黏土層及淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，以下主要為長(zhǎng)江漫灘相軟黏性土層、粉砂層。15 m厚范圍土層標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)較低，多在2～10擊，而散貨堆場(chǎng)區(qū)對(duì)地基承載力和沉降要求高，特別是對(duì)場(chǎng)地的不均勻沉降要求高，而場(chǎng)地淺部土層主要為高壓縮性的軟弱黏性土層及粉砂夾粉質(zhì)黏土，在上覆貨物壓力下，特別是在堆載較快及堆載不均勻的情況下，易產(chǎn)生較大的變形及不均勻沉降。因此需對(duì)承載力較大的軌道基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行專題研究。

2.2 陸域場(chǎng)地小

由于本項(xiàng)目預(yù)測(cè)年吞吐量達(dá)710萬(wàn)t，吞吐量較大，而碼頭陸域場(chǎng)地面積相對(duì)較小，不規(guī)則，且被南河和規(guī)劃的高壓線走廊分隔成南北兩個(gè)堆場(chǎng)，常規(guī)設(shè)計(jì)中陸域堆取料機(jī)軌道基礎(chǔ)、排水溝及電纜溝占用場(chǎng)地面積大，為充分提高場(chǎng)地的利用率，盡量增大堆存區(qū)的面積，要求必須對(duì)堆取料機(jī)軌道基礎(chǔ)、排水溝及電纜溝進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。陸域總平面布置見(jiàn)圖1。

圖1 陸域總平面布置圖

3 軌道基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案深度研究

3.1 散貨堆場(chǎng)堆取料機(jī)軌道基礎(chǔ)常規(guī)設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)中散貨堆場(chǎng)堆取料機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式的調(diào)查了解，目前通常采用橫軌枕、縱軌枕及縱軌道梁等方案。

根據(jù)工藝的要求，堆取料機(jī)基礎(chǔ)頂面高于堆場(chǎng)面2.3 m，堆取料機(jī)軌距為7 m。在方案設(shè)計(jì)階段，本工程根據(jù)地質(zhì)資料的實(shí)際情況就常規(guī)橫軌枕方案及縱軌道梁方案進(jìn)行過(guò)比選，方案優(yōu)缺點(diǎn)的比較見(jiàn)表1，具體方案斷面圖見(jiàn)圖2、圖3。

表1 堆取料機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式優(yōu)缺點(diǎn)比較表

從圖示及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表中可以看出兩方案都基本可行，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，但兩方案有一共同缺點(diǎn)：軌道基礎(chǔ)占用堆場(chǎng)面積較大。

圖2 橫軌枕方案結(jié)構(gòu)斷面圖

圖3 縱軌道梁方案結(jié)構(gòu)斷面圖

3.2 散貨堆場(chǎng)堆取料機(jī)軌道基礎(chǔ)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

由于電纜溝和排水溝在散貨堆場(chǎng)占用堆場(chǎng)面積較大且經(jīng)常發(fā)生堆場(chǎng)散貨將溝堵塞，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)運(yùn)期需經(jīng)常對(duì)水、電等附屬設(shè)施管溝和排水溝進(jìn)行清淤維護(hù)，增加了操作工人的工作量。

為解決這一問(wèn)題并結(jié)合業(yè)主方的要求，項(xiàng)目組確定軌道創(chuàng)優(yōu)設(shè)計(jì)要達(dá)到如下3個(gè)目的：

1）優(yōu)化軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，盡量減小軌道基礎(chǔ)占用堆場(chǎng)面積。

2）將堆場(chǎng)排水溝、附屬設(shè)施管溝和軌道基礎(chǔ)合并布置，盡量降低排水溝因經(jīng)常堵塞而造成的散貨堆場(chǎng)積水問(wèn)題；解決水、電等附屬設(shè)施檢修維護(hù)不方便的問(wèn)題。

3）盡量減少前期造價(jià)。

3.2.1 合理確定軌道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式

考慮到堆取料機(jī)基礎(chǔ)頂面高于堆場(chǎng)面高程2.3 m，同時(shí)兼顧電纜的埋設(shè)和排水溝的布置，參考縱軌道梁的方案考慮架空布置（見(jiàn)圖4）是較合理和行之有效的方案。

圖4 架空結(jié)構(gòu)布置方案

該方案具有如下特點(diǎn)：

1）可將排水溝布置在7 m軌距間的架空結(jié)構(gòu)下，不額外占用堆場(chǎng)面積；

2）電纜可架空布設(shè)在軌道梁側(cè)或面板及皮帶機(jī)支架下側(cè)，不必單獨(dú)設(shè)置電纜溝。

3.2.2 軌道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式創(chuàng)新設(shè)計(jì)

根據(jù)確定的架空方案，結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際條件最終確定本工程采用高樁梁板架空結(jié)構(gòu)形式[2-3]。

堆取料機(jī)軌道基礎(chǔ)采用高樁梁板結(jié)構(gòu)，主要由樁基、軌道梁、現(xiàn)澆鋼筋混凝土面板、現(xiàn)澆鋼筋混凝土橫撐組成。結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)采用φ600 PHC樁，樁距為6 m，考慮到堆取料機(jī)作業(yè)、風(fēng)荷載等水平作用力及施工期產(chǎn)生的其它水平力的因素，每隔一個(gè)樁距增設(shè)一根8∶1斜樁。結(jié)構(gòu)上部由兩根平行布置的現(xiàn)澆鋼筋混凝土軌道梁、連接兩根軌道梁的橫撐和橫撐之間的現(xiàn)澆鋼筋混凝土面板組成架空式結(jié)構(gòu)。每線軌道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)共分23個(gè)結(jié)構(gòu)段，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)段的長(zhǎng)度為27 m。

利用兩軌道梁間的空隙，將排水溝設(shè)置于兩根軌道梁間的地面處，沿軌道梁外側(cè)底部設(shè)置兩條通長(zhǎng)的碎石濾層，同時(shí)將軌道梁底部設(shè)置成凹凸形，作為排水通道。配套堆取料機(jī)的水、電、通信及機(jī)械控制等管線在架空層中相應(yīng)位置敷設(shè)。

考慮到每條堆取料機(jī)基礎(chǔ)線長(zhǎng)約620 m，堆場(chǎng)操作人員通行不便，在兩段軌道梁間銜接處每隔80 m左右設(shè)置一道通行門(mén)，操作人員可橫穿堆取料機(jī)基礎(chǔ)。為解決操作人員上下到堆取料機(jī)軌道基礎(chǔ)上方進(jìn)行皮帶機(jī)的巡檢及設(shè)備的維修，每隔一段距離設(shè)置一座爬梯。

具體設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖5、圖6、圖7。

圖5 軌道基礎(chǔ)斷面一

圖6 軌道基礎(chǔ)斷面二

圖7 通行門(mén)及排水結(jié)構(gòu)圖

3.3 堆取料機(jī)軌道基礎(chǔ)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

1）軌道基礎(chǔ)占地面積小。從圖2、圖3、圖5比較，單線軌道基礎(chǔ)長(zhǎng)620 m占用的面積分別為8 990 m2、10 478 m2和6 200 m2，占地面積明顯減小，同時(shí)由于排水溝和附屬設(shè)施管溝合并布置，節(jié)省了堆場(chǎng)需單獨(dú)另外設(shè)置的排水溝和附屬設(shè)施管溝的面積。該創(chuàng)優(yōu)設(shè)計(jì)所節(jié)省的堆場(chǎng)面積顯著。

2）解決了散貨堆場(chǎng)積水及排水溝清理的難題。該方案將排水溝設(shè)置于兩根軌道梁間的地面處，并設(shè)置一定的高差，同時(shí)通過(guò)設(shè)置網(wǎng)狀碎石濾層的措施盡量減小堆場(chǎng)礦石、煤炭等散貨填設(shè)排水溝，解決了單獨(dú)設(shè)置排水溝造成的經(jīng)常堵塞，導(dǎo)致因堆場(chǎng)排水不暢而造成堆場(chǎng)積水，減少了清理排水溝的工作量。

3）附屬設(shè)施的使用和維護(hù)方便。由于配套堆取料機(jī)的水、電、通信及機(jī)械控制等管線在架空層中相應(yīng)位置敷設(shè)，不存在因單獨(dú)設(shè)置管溝而經(jīng)常造成的由堆場(chǎng)不均勻沉降導(dǎo)致管線破損，也不存在因散貨堵塞管溝造成的檢修困難。附屬設(shè)施使用維修簡(jiǎn)單方便。

4）工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理。創(chuàng)新方案和常規(guī)方案相比單就工程造價(jià)來(lái)說(shuō)稍貴，經(jīng)過(guò)方案對(duì)比研究，前期造價(jià)比縱軌道梁及橫軌枕方案分別高出5%～10%左右。但創(chuàng)新方案不但減少了節(jié)約的堆場(chǎng)用地所需的征地費(fèi)用，減少了單獨(dú)設(shè)置附屬設(shè)施管溝結(jié)構(gòu)所需的費(fèi)用，而且還減少了運(yùn)營(yíng)期的維護(hù)費(fèi)用。因此，從經(jīng)濟(jì)性考慮，前期所增加的費(fèi)用是值得的。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程于2011年3月建設(shè)完成并投入試運(yùn)行，2012年3月順利通過(guò)竣工驗(yàn)收投入營(yíng)運(yùn)。通過(guò)2年多的營(yíng)運(yùn)，項(xiàng)目已經(jīng)達(dá)產(chǎn)，期間經(jīng)過(guò)多次大雨的侵襲，軌道基礎(chǔ)及堆場(chǎng)使用情況良好，達(dá)到創(chuàng)新設(shè)計(jì)所確立的目標(biāo)。該項(xiàng)目的成功實(shí)施，可為類(lèi)似工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。

[1]中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司.南京港西壩港區(qū)（西壩港區(qū)）西壩作業(yè)區(qū)二期工程施工圖設(shè)計(jì)[R].武漢：中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，2009.

[2]JTJ 254—98，港口工程樁基規(guī)范[S].

[3]JTS 167-1—2010，高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范[S].