1、350MW電廠碼頭工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要：主要介紹了350MW電廠項(xiàng)目碼頭工程中小沉箱碼頭結(jié)構(gòu)、拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)方案，以及“兩布一膜”隔水層在電廠建設(shè)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：小沉箱，斜坡堤，“兩布一膜”隔水層1工程概況項(xiàng)目位于印尼東爪哇省Surabaya市Tuban區(qū)Jenu鎮(zhèn)的Wadung村，距Tuban區(qū)約26公里，距Surabaya市的Juanda飛機(jī)場約123公里。地理位置為南緯64939、東經(jīng)1120027。本工程建設(shè)水工建筑物主要包括12,000 DWT卸煤碼頭泊位1座、防波堤兩道。工程平面布置圖見圖1。圖1 工程平面布置圖2設(shè)計(jì)條件2.1設(shè)計(jì)水位（TTG印尼國家高程系統(tǒng)基準(zhǔn)面）設(shè)計(jì)高水位：0.

2、77m（高潮累計(jì)頻率10%的潮位）設(shè)計(jì)低水位：-0.98m（低潮累計(jì)頻率90%的潮位）極端高水位：1.89 m（重現(xiàn)期為50年的極值高水位）極端低水位：-1.47 m（重現(xiàn)期為50年的極值低水位）碼頭面高程：3.20m2.2設(shè)計(jì)波浪（重現(xiàn)期50年）碼頭前沿（E向繞射波）：H1=4.24m,H5%=3.58m,H13%=3.09m,T=8.35,L=73.5;-4m等深線（E向）：H1=3.71m,H5%=3.60m,H13%=3.20m,T=8.35,L=59.87;2.3工程地質(zhì)根據(jù)地質(zhì)鉆孔揭示，擬建水工建筑物處地層主要由粘土、-1灰?guī)r（全風(fēng)化硬夾層）、-2灰?guī)r（全風(fēng)化）、-3灰?guī)r（強(qiáng)風(fēng)化）

3、、 灰?guī)r（中風(fēng)化）等層組成。其中粘土層僅分布在局部表層，其余均為風(fēng)化程度不等的灰?guī)r，灰?guī)r層存在厚度大且承載力高的巖層分布不均、規(guī)律性不強(qiáng)的特點(diǎn)。2.3平面布置特點(diǎn)本工程總圖布置主要考量因素為港池航道開挖量與防波堤堤頭水深的平衡，欲減少開挖量，勢(shì)必要求防波堤與輸煤棧橋向更深水域延伸。經(jīng)概念設(shè)計(jì)階段多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，防波堤堤頭水深確定為-4m，并提出了卸煤碼頭、輸煤棧橋與東防波堤“合為一體”的平面布置方案，以節(jié)約投資，具體參見平面圖1。3主要港工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案3.1碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)碼頭岸壁長165m，碼頭面高程3.20m，前沿設(shè)計(jì)底高程-8.10m，港工結(jié)構(gòu)按12000DWT散貨船設(shè)計(jì)。由于碼頭

4、勘區(qū)硬質(zhì)巖層與軟弱夾層空間上交錯(cuò)分布，不利于樁基施工。印尼當(dāng)?shù)厮な┕つ芰Ρ∪?，大直徑鋼管樁制、打工藝及后期維護(hù)水平尚待完善。而重力式碼頭結(jié)構(gòu)可靠、耐久性好，勘區(qū)地質(zhì)條件基本能滿足承載力要求，且重力式結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)“合為一體”的建設(shè)方案。碼頭結(jié)構(gòu)形式主要在方塊方案與小沉箱方案之間比選。方塊方案對(duì)預(yù)制場地及安裝設(shè)備能力的要求低，施工方便，但存在混凝土現(xiàn)澆量較大、方塊數(shù)量多、水下施工量多、工期長的缺點(diǎn)；小沉箱方案對(duì)預(yù)制場地要求較高，需具備沉箱下水條件，但與方塊方案相比，具有整體性好、施工簡單、工期短等優(yōu)點(diǎn)。在造價(jià)基本相當(dāng)?shù)臈l件下，設(shè)計(jì)中選擇了小沉箱方案作為碼頭結(jié)構(gòu)形式。為減少施工環(huán)節(jié)，方案采取不帶卸

5、荷板小沉箱。在起吊能力允許范圍內(nèi)，盡量增加沉箱的橫向?qū)挾?，以改善基床?yīng)力分布。沉箱頂高程0.10m，底高程-8.40m，單個(gè)沉箱主尺度為8.606.04.41m，前趾長1m，不設(shè)后趾，單個(gè)沉箱重僅167t，沉箱總數(shù)共計(jì)36個(gè)。沉箱下設(shè)拋石基床，基床底高程-11.00m，座落于-2灰?guī)r層。由于前沿設(shè)計(jì)底流速較大，設(shè)計(jì)采用柵欄板護(hù)底。碼頭斷面圖間圖2。圖2 碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖3.2防波堤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)防波堤分為東、西兩道。東防波堤（含碼頭后沿、引堤）長1196m，西防波堤長1160m。擬建區(qū)自然水深0-4m，結(jié)合工程地質(zhì)條件分析，防波堤結(jié)構(gòu)型式選擇拋石斜坡式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)型式技術(shù)成熟、可靠，可實(shí)現(xiàn)從陸域推進(jìn)施

6、工，有利于縮短工期。拋石斜坡堤關(guān)鍵設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為堤頂高程、堤頂寬度及斜坡坡比。為此，根據(jù)不同的功能要求，對(duì)東防波堤拐彎段、引堤（直線段）及西防波堤進(jìn)行了分別設(shè)計(jì)。（1）拐彎段正對(duì)強(qiáng)浪向，對(duì)港池作業(yè)區(qū)起主要掩護(hù)作用，設(shè)計(jì)按允許少量越浪考慮。堤心石頂高程0.77m（設(shè)計(jì)高水位），寬4.50m，類似工程施工經(jīng)驗(yàn)表明，此頂高程及頂寬基本滿足由陸向海較快推進(jìn)。斜坡坡比1：1.5，護(hù)面結(jié)構(gòu)采用2.5t四腳空心方塊及2.0t扭工字塊（堤頭），下設(shè)100200kg塊石墊層。由于地質(zhì)條件較好，且設(shè)計(jì)底流速較小，護(hù)底塊石分布寬度外側(cè)取8m，內(nèi)側(cè)僅取6m。拐彎段堤頭部分?jǐn)嗝嬉妶D3。圖3 東防波堤堤頭斷面圖（2）引堤構(gòu)造

7、復(fù)雜，為設(shè)計(jì)重點(diǎn)。結(jié)合工藝、總圖專業(yè)要求，引堤頂高程取為3.20m，頂寬為12.00m，內(nèi)外側(cè)均設(shè)置混凝土防浪墻。內(nèi)側(cè)防浪墻墻頂高程4.00m；斜坡采用500700kg大塊石護(hù)面，坡比1：2，底部設(shè)300500kg拋石棱體；外側(cè)墻頂高程5.00m，斜坡采用2.5t四腳空心方塊護(hù)面，坡比1：1.5，護(hù)底塊石分布寬度8m。引堤采用兩道并行堤心，中間回填碾壓石渣以節(jié)約成本。該設(shè)計(jì)可避免“兩步一膜”隔水層對(duì)堤身整體穩(wěn)定的不利影響。引堤典型斷面見圖4。圖4 引堤斷面圖（3）西防波堤自身受東堤掩護(hù)，功能上主要起減小港池泥沙淤積的作用。堤頂高程按允許越浪考慮。堤心石頂高程0.00m，寬4.50m。堤頭采用2

8、.0t扭工字塊體護(hù)面，坡比1：1.5，下設(shè)下設(shè)100200kg塊石墊層；堤身段采用2.5t四腳空心方塊護(hù)面，坡比1：1.5，下設(shè)下設(shè)100200kg塊石墊層；其余至堤根部分（約400米）采用500700kg大塊石護(hù)面，坡比1：2。西防波堤護(hù)底塊石分布寬度外側(cè)8m，內(nèi)側(cè)6m。典型斷面見圖5。圖5 西防波堤斷面圖3.3防浪墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本工程防浪墻主要由三部分構(gòu)成：碼頭后沿防浪墻、引堤外側(cè)防浪墻及引堤內(nèi)側(cè)防浪墻，設(shè)計(jì)重點(diǎn)為碼頭后沿防浪墻，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要為高程設(shè)計(jì)及斷面尺寸設(shè)計(jì)。防波堤設(shè)計(jì)與施工規(guī)范4建議，防浪墻墻頂高程，宜定在設(shè)計(jì)高水位以上1.01.25倍設(shè)計(jì)波高值處。據(jù)此推算的墻頂高程值約為4.20m

9、；根據(jù)海港水文規(guī)范2相關(guān)公式計(jì)算，當(dāng)?shù)添斣嚼肆刻幱趎10-3m3.s量級(jí)時(shí)，堤頂高程最高需達(dá)到7.0m以上。后經(jīng)整體物理模型試驗(yàn)驗(yàn)證3，合理取值為5.20m。分析差異原因，主要有兩點(diǎn)：一是波向與碼頭后沿線呈45度夾角，而規(guī)范公式適用于波浪正向作用；二是墻前肩臺(tái)寬度逐漸增加的設(shè)計(jì)，有效減弱了波浪沿堤身推進(jìn)過程中的涌高。斷面尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足墻體自身穩(wěn)定的前提下，優(yōu)化斷面形狀，如臨水面采用圓弧過渡等，進(jìn)一步減小堤頂越浪量。引堤內(nèi)外側(cè)防浪墻設(shè)計(jì)時(shí)，注重與工藝管線綜合考慮，如將電纜溝與內(nèi)側(cè)胸墻合并布置等。4“兩布一膜”隔水層在電廠建設(shè)中的應(yīng)用臨海興建發(fā)電站，取排水系統(tǒng)要求較高。而對(duì)類似本工程的項(xiàng)目，如

10、何最大程度減少電廠溫排水對(duì)取水口處水體的熱輻射，是港工平面設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須認(rèn)真考慮的為題。從印尼INDRUMAYU電廠碼頭項(xiàng)目開始，我院對(duì)類似港工結(jié)構(gòu)，引入了“兩布一膜”隔水層的設(shè)計(jì)。與常規(guī)的止水帷幕相比，該方案具有施工簡單、隔斷效果好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但設(shè)計(jì)時(shí)，需注意設(shè)置該膜層，相當(dāng)于在結(jié)構(gòu)內(nèi)部人為設(shè)置了一個(gè)滑移層，對(duì)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定不利，需采取應(yīng)對(duì)措施，國內(nèi)有海堤結(jié)構(gòu)因內(nèi)設(shè)土工織物而導(dǎo)致堤身滑移破壞的報(bào)道。5結(jié)語（1）本工程中的小沉箱碼頭結(jié)構(gòu)形式，在印尼國內(nèi)應(yīng)用尚屬首次，相關(guān)施工工藝完善后，在印尼當(dāng)?shù)鼐哂幸欢ㄍ茝V前景。（2）目前，扭王字塊體在東南亞諸國使用時(shí)，需申請(qǐng)專利，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，同等條件下扭工字塊體較扭王字塊體經(jīng)濟(jì)。（3）受計(jì)算條件限制，波浪經(jīng)防浪墻頂?shù)脑嚼肆坑?jì)算，偏于保守，應(yīng)結(jié)合試驗(yàn)驗(yàn)證取值。（4）“兩布一膜”隔水層可應(yīng)用于電廠溫排水隔斷，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)注意該