中油江阴油库码头升级改造设计研究

    赖红兰

    

    摘 要：文章通过对原有码头平面布置和结构现状的分析，结合升级改造后的靠泊作业要求，提出了码头平面改造方案，即码头前沿线保持不变，拆除原码头平台部分结构，在原码头装卸平台前沿新建8座系靠船墩，除最上游系靠船墩外，其余7座均采用嵌入式结构，并提出了相应的结构改造方案。升级改造后，码头设计规模由靠泊2.5万吨级油船升级为靠泊5万吨级油船。

    关键词：油品码头 升级改造 码头平面 码头结构

    原码头概况

    中油销售江苏有限公司储运分公司中油江阴油库码头，位于澄通河段福姜沙进口段，江阴市高新技术开发区附近的长江南岸，介于大河港与石牌港之间。原码头设计规模为1个2.5万吨级油船泊位，并兼顾1艘3000吨级油船及1艘1万吨级油船同时靠泊。中油江阴油库码头由装卸平台、系缆墩和引桥组成。装卸平台长度284m，宽度15m；在码头平台的下游侧布置有1座550kN系缆墩，泊位总长度304.5m。系缆墩和码头之间采用钢便桥连接。码头平台通过固定引桥与后方陆域连接。

    码头平台前沿布置4台输油臂进行装卸作业，后沿布置2台输油臂。平台上游端布置配电室和取水泵房，后沿及下游侧引桥上布置有工艺管架廊道。

    码头平台采用高桩梁板结构，由6个结构段组成，排架间距6m，共设置51榀排架。每榀排架下设5根600×600mm预应力钢筋混凝土空心方桩，其中直桩3根，斜桩2根，斜度4：1。上部结构自下而上依次为预制安装靠船构件、预制安装剪刀撑、现浇横梁、预制面板和现浇面层。

    码头前沿每榀排架均设竖向护舷，护舷的布置为φ1000（500）×1000mm圆筒型橡胶护舷与GD300H橡胶护舷间隔布置形式，横向设置有GD300H橡胶护舷。码头面前沿配置有450kN系船柱，两端配置550kN风暴系船柱。

    问题的提出

    中油江阴油库成立于1994年，是以成品油集散、化工仓储为主要经营业务的经济实体，现共有各类储罐96个，总库容39.4万m3； 1座2.5万吨级油品专用码头及1座300吨级码头，年吞吐能力570万吨。随着公司业务范围的不断扩大，公司对码头的吞吐能力要求也不断提高，现有码头常有超过原设计代表船型的大型船舶靠泊。根据交通运输部的有关规定，对于在2006年靠泊能力核查中给予缓冲期的泊位，如需继续靠泊超过原设计船型船舶的，为了保证港口的生产安全必须进行码头结构加固改造工作。

    目前长江口深水航道及其延伸段航道维护水深为理论最低潮面下12.5m，并且已向上延伸至太仓。太仓港至拟改造码头段航道维护水深为理论最低潮面下10.5m。2012年8月28日，长江南京以下12.5m深水航道工程正式开工建设，该工程完工后，12.5m深水航道将从太仓延伸至南京，届时自长江口至南京航道全程可保证5万吨级集装箱船全天候双向通航，兼顾10万吨级散货船舶减载乘潮通航。

    综上所述，为了保证港口的生产安全，增强公司的市场竞争力，结合长江航道整治情况，将原有码头的2.5万吨级油品泊位升级改造为1个5万吨级油品泊位。

    码头总平面布置改造方案研究

    1、泊位长度

    根据规范，当停靠5万吨级油船时，其船长为229m，由“泊位长度按单个船长加2倍的富裕长度（25m）”的确定原则，码头泊位长度为279m，码头现有平台长度284m可满足5万吨级油船靠泊要求，仅需对装卸平台进行升级改造。

    2、码头面顶高程

    本次改造码头新建的系、靠船墩顶高程与现有码头面高程一致，为7.00m。本次改造设计利用现有引桥，引桥面高程维持不变。

    3、码头前沿设计水深及设计底高程

    码头前沿的设计水深应保证使用期内设计代表船型在满载吃水情况下能安全停靠和装卸作业。

    码头前沿设计水深根据规范计算确定：D=T+Z1+Z2+Z3+Z4=13.97m。

    码头前沿设计河底高程=设计低水位-码头前沿设计水深，经计算，码头前沿河底高程确定为-12.28m。

    现有码头设计河底高程为-9.30m，不满足码头改造设计代表船型前沿设计河底高程要求。码头目前全天候可靠泊最大船舶为1万吨级油船，1万吨级以上船舶靠泊时需减载至吃水9.80m以下方可靠泊。

    4、码头平面改造方案

    在原码头装卸平台前沿布置8个改造点，在每个改造点拆除原码头部分排架及上部梁、板等相关结构，并在每个改造点新建一个系、靠船墩。

    为了满足装卸作业要求及消防安全，本次改造拆除现有的装卸臂及消防炮，在#3、#5、#7墩台共新建6座装卸臂，在#2、#4、#7墩台新建3台消防炮塔。

    为满足码头供电、消防等需要，在引桥上游侧布置有综合用房作为前方变电所、消防泵房和消防控制室以及办公室，平面尺度为20m×10m。

    图1 码头升级改造平面布置图

    码头结构改造方案

    因原码头结构无法满足5万吨级油品船舶的靠泊要求，船舶荷载主要由新建系、靠船墩承受，新建结构与老码头间相互独立，原有老码头相当于工作平台，承受原设计荷载。结合码头总平面改造方案，相应的结构改造方案如下：

    1、新建系靠船墩

    在图1中所示墩台位置新建8座系、靠船墩，尺寸分别为#1墩台12.485×15m（纵向×横向，下同）、#2墩台20.07×4.76m、#3墩台19.445×4.76m、#4墩台24.82×4.76m、#5墩台16.82×4.76m、#6墩台22.82×4.76m、#7墩台16.82×4.76m、#8墩台18.41×4.76m，每座墩台下部桩基采用6～8根Φ1500mm钢管桩，其中部分为斜桩，桩内灌填C20混凝土。墩台高2.5m，墩台顶高程7.0m。

    新建系靠船墩与原码头结构交界处设置40mm伸缩缝，满足墩台在荷载作用时的最大水平变位要求。

    2、综合用房水工平台

    在引桥上游侧新建的综合用房水工平台为高桩墩式结构，基础采用Φ800mmPHC管桩，上部结构为现浇钢筋混凝土实体墩。

    3、系靠附属设施

    防冲设施：在新建系、靠船墩前沿竖向布置2根DA-B800×1500L低反力型橡胶护舷。

    系船柱：#1和#8系、靠船墩上选用1500kN快速脱缆钩，#2～#7系、靠船墩选用1000kN快速脱缆钩。

    4、码头结构维修

    根据该码头结构的检测报告，原码头的部分基桩、靠船构件、水平撑出现破损，部分引桥基桩、桩帽、横梁出现破损或裂缝。对于新建系、靠船墩位置处的损坏构件及附属设施无需修复，直接拆除。

    4.1桩基修复

    对破损露筋的桩基，采用聚合物水泥砂浆进行修复；对接桩不顺直的桩基，按增设桩帽进行加固。

    4.2引桥横梁、桩帽及靠船构件修复

    主要是对表面局部剥落采用修补法进行修复。

    4.3护舷及系船柱

    对于缺失的橡胶护舷按原设计进行恢复，局部断裂、变形的予以恢复、焊接；对此次不需更换的橡胶护舷已松动的螺栓进行加固。

    码头施工

    老码头拆除。采用无震动切割技术将原码头部分排架桩基、上部梁板等混凝土结构进行拆除，同时拆除该区域范围内工艺、给排水、消防等相关专业的设施。

    桩基预制。钢管桩在专业厂家生产，装船后运至施工地点。

    桩基施沉。桩基施沉采用打桩船锤击施打，停锤标准以标高控制为主、贯入度为校核的原则。因受已有码头及其设施的影响，本工程沉桩难度较大。

    现浇墩台、安装附属设施。在钢管桩上部现浇墩台并安装附属设施。

    小结

    为了适应船舶大型化的发展趋势，满足生产发展和码头靠泊作业的需要，对中油江阴油库码头进行升级改造。本码头的升级改造方案采用拆除部分原结构，新建系靠船墩的局部改造方法，使原码头从靠泊2.5万吨级油品码头升级为靠泊5万吨级的油品码头。码头升级改造后将增加码头的装卸能力，提高岸线利用率，经济和社会效益显著。

    参考文献：

    [1] 中油江阴油库码头结构加固改造工程施工图设计[R]. 南京， 南京水利科学研究院勘测设计院有限公司， 2012.

    [2] 李增光， 吴辉. 长江下游桩基码头结构改造问题研究[J].水运工程， 2009， （11）： 59-64.

    [3]王远宏，杨鹏. 高桩梁板码头升级改造可行性分析_以件杂码头升级为舾装码头为例[J].中国水运， 2009， 9（2）： 60-61.

    [4] JTS165-2013， 海港总体设计规范[S].

    [5] JTS167-1-2010， 高桩码头设计与施工规范[S].

    （作者单位：交通运输部北海航海保障中心青岛航标处）