第四章集装箱.docx

第四章总平面设计
总平面设计主要包括工程规模确定、主要水工建筑物的总体尺度、生产作业工艺设计。
不同的工程其具体的设计内容也不同。港口工程：水域布置及尺度（港外水域，如进港航道、港外锚地；港内水域，如港内航道、船舶转头水域、港内锚地、船舶制动水域、船舶回旋水域、港池、码头前水域；导航助航标志；防波堤），码头布置及尺度（码头水工建筑物、前方作业地带、仓库、堆场和连接通道），陆域布置及尺度（仓储、集疏运、生产生活辅助设施等），装卸作业工艺设计（选择装卸作业机械化系统→确定合理的工艺流程→配备装卸作业系统基本要素，如操作人员、库场以及各种附属设施）等；航道整治工程：一般包括整治水位确定、整治线的布置、各种整治建筑物的尺度及其布置等；渠化工程：一般包括渠化梯级的确定、各种过船建筑物的主要尺度及其布置等；围垦与海塘工程：一般包括围垦方案的确定、围垦后各部分的利用规划以及平面布置等。
4.1工程规模
本工程将在天津港北港池拟建一个五万吨级的集装箱码头
4.2布置原则
码头常见的布置型式有：顺岸式、突堤式、挖人式、沿防波堤内侧布置与岛式。在给定的岸线长度足够的条件下，本设计选用顺岸式，其优点是利用天然岸线建设码头，工程量小，泊位可占用的陆域面积大，便于仓库、堆场以及其它辅助设施的设置，大型装卸机械可以灵活调度，适合于杂货及集装箱作业。
（一） 总平面布置应满足本区域岸线规划的要求，满足港口整体发展的需要，充分与已建工程和将来预留发展工程相协调。
（二） 总平面布置与当地的自然条件相适应，结合岸线资源使用现状，远近结合并留有发展余地。
（三） 充分利用已有的设施和依托条件，尽量减少工程数量，节省建设投资。
（四） 码头及航道布置合理，满足码头、船舶安全作业要求。
（五） 符合国家环保，安全，卫生等有关规定。
4.3设计船型
根据港口使用要求（未来货物吞吐量水平以及港口装卸能力），参考《海港总平面设计规范》（JTS165-2013）附录A选取两万吨的杂货船的设计船型尺度，总长293m，型宽32.3m，型深21.8m，满载吃水13.0m。

表4-1集装箱船设计船型尺度
船舶吨级DWT（t）
总长L（m）
型宽B（m）
型深H（m）
满载吃水T（m）
50000
293
32.3
21.8
13.0

4.4作业条件
施工所需的构件预制场、施工码头等可依托本港现有设施。本工程属港口扩建，具有良好的“三通一平”条件。本地区砂石料资源丰富，开采运输条件良好，各种规格的砂石料可就近采购，能满足本工程建设需要。
按照码头前船舶作业标准，根据当地实测风、雨、雾、雷暴、波浪等影响因素的资料统计，并扣除各因素相互重叠的影响天数后，船舶作业天数为326天。
4.5总体尺度
4.5.1码头单个泊位长度
根据设计任务书的要求，本工程拟在西港区建设一个两万吨多用途码头，因此本报告将50000DWT集装箱船作为设计船型。
参考《海港总平面设计规范》(JTJ165-2013)第4.3条。
如有掩护水域的顺岸式码头，在连续布置多个泊位时，其端部泊位的泊位长度可以由以下公式确定:
端部泊位
中间泊位 （4-3）
式中：
Lb：一个泊位的长度（m）；、
L：设计船长（m）；
d：泊位间富裕长度（m），根据船长的大小确定。
本设计采用两万吨级杂货船，参考《海港总平面设计规范》（JTJ165-2013）附录A选取设计船型尺度。如表4-1。则取 L=293m。
查下表4-3，取得d=30m。

表4-3 泊位间富裕长度取值表
(m)
<40
41～85
86～150
151～200
201～230
>230
(m)
5
8～10
12～15
18～20
22～25
30

所以，得到泊位总长m，单个泊位又考虑到其它方面，则码头总长为1000m。
4.5.4码头前沿高程
根据《海港总平面设计规范》（JTJ165-2013）第4.3.3条计算有掩护港口的码头前沿高程。
基本标准：码头前沿高程=设计高水位+超高值（1.0~1.5m），即5.8m。
复核标准：码头前沿高程=极端高水位+超高值（0~0.5m），即6.38m。
取两个值中的最大值，则码头前沿高程为6.38m。
4.5.5 码头前沿停泊水域尺度
在码头前沿停泊水域宽度内水深需保持不变。根据《海港总平面设计规范》（JTJ165-2013）第4.2.4条，码头前沿停泊水域宽度不小于2倍船宽，2=2×32.3＝64.6m。取码头前沿停泊水域宽度为65m。
4.5.6码头前船舶回旋水域尺度
船舶回旋水域应设置在进出港口或方便传播靠离码头的地点。根据根据《海港总平面设计规范》（JTJ165-2013）第4.2.3条，在有掩护的水域，港作拖船条件较好，可借岸标定位时，选取船舶回旋圆直径为2 =2×293=586m。回旋水域深度采用航道设计水深。
4.5.7 陆域设计高程
后方陆域高程应大于或等于码头顶高程，则取6.5m。
4.5.8 码头前沿水深
根据以下公式计算码头前沿水深D（m）,将设计低水位减去码头前沿水深得到码头底标高。

（4-4）
（4-5）
式中：
T：设计船型满载吃水13.0m；
Z1：龙骨下最小富裕深度，对于高桩码头，应按淤泥土考虑，所以取0.2m；
Z2：波浪富裕深度；
Z3：船舶装载纵倾富裕深度，集装箱船考虑实载率的影响取0；
Z4：备淤富裕深度，取0.4m；
K：系数，顺浪取0.3，横浪取0.5，本设计取横浪0.5；
H4%：码头前允许停泊的波高，根据《海港水文规范》（JTJ 213-98）第4.2.2条计算得到H4%=2.3m。
计算得到D=12.05m，则码头底标高为-0.95-12.05=-13.0m。

4.5.9 航道设计尺度
1.航道设计宽度
航道取双向航道：
（4-6）
式中：
A：航迹带宽度，；
n：船舶漂移倍数,根据《海港总平面设计规范》（JTJ165-2013）表6.4.2-1取1.69；
γ：风流压偏角，根据《海港总平面设计规范》（JTJ165-2013）表6.4.2-1取得7°；
L、B：分别为设计船长293m和设计船宽32.3m；
b：船舶间富裕宽度，取设计船宽 =32.3m；
c：船舶与航道底边间的富裕宽度（在有掩护区内，航速为6kn），根据《海港总平面设计规范》（JTJ165-2013）表6.4.2-1取0.5 =0.5×32.3=16.15m。
即计算得到航道宽度为294.47m。取300m。
2.航道设计水深
根据《海港总平面设计规范》（JTJ211-99）第4.8.8条设计水深：
（4-7）
（4-8）
式中：
D：航道通航水深（m）；
T：设计船型满载吃水（m），取13.0m；
Z0：船舶航行时船体下沉值，根据《海港总平面设计规范》（JTJ165-2013）图4.8.8-2查表得取0.2m；
Z1：航行时龙骨下最小富裕深度，采用（JTJ165-2013）表4.8.8-1中数值，取0.4m；
Z2：波浪富裕深度，采用（JTJ211-99）表4.8.8-2中数值，取2m；
Z3：船舶装载纵倾富裕深度，集装箱船考虑实载率的影响取0m；
Z4：备淤富裕深度，应根据两次挖泥间隔期的淤积量确定，不宜小于0.4m,即取0.4m。
将数代入上式得：航道设计水深12.4m，即航道底标高为-0.95-12.4=-13.35m。
4.6 装卸工艺设计
码头前沿装卸作业采用多用途门式起重机，水平运输采用牵引车和挂车，件杂货码头堆场作业选用叉车，集装箱堆场作业选用轮胎式龙门起重机。
10t门机台时效率一般为30~50t，取40t，昼夜装卸作业时间取20h，码头全年工作天数取326d，则每台门机全年可完成装卸量26.08万吨，根据两万吨的设计吞吐能力，单个泊位上配置两台Mh-10-30多用途门式起重机，再配置一台Mh-25-30多用途门式起重机进行集装箱装卸作业。
水平运输最大牵引重量为12t的托挂车，一台门机配备两至三2~3台托车，6~9台挂车。检修等机动机械数量，全港统一考虑。
4.7 库场面积确定
4.7.1 件杂货、散货的仓库或堆场面积
库场面积参考《海港总平面设计规范》第5.8.9.1条确定。单个泊位件杂货仓库和堆场的总面积按下式计算：
（4-9）
（4-10）
式中：
Qh：年货运量，57万吨；
KBK：仓库（堆场）不平衡系数，由经验取值取1.3；
Kr：货物最大入库（场）百分比，取100％（不考虑直取作业）；
Tyk：仓库（堆场）年营运天数，取360d；
ak：仓库总面积利用率，取80％；为货物在库（场）的平均堆存期，取10d。
从而可求得单个泊位库（场）总面积＝16500m2，并将其分为前方堆场和后方堆场两部分，每部分占8250m2。因本码头为多用途码头，所以后方堆货为散货与集装箱，集装箱约占10%~30%。
4.7.2 辅助设施
生产辅助设施集生活辅助设施规模全港统一考虑，本码头不单独设置。
4.7.3 平面布置
码头最优泊位数为四个，先预设三个泊位，预留一个泊位，总长600m，生产区总宽250m。
4 .7.4 码头前沿作业地带
考虑Mh-10-30型号门机轨距为10.5m，门机的最大幅度为30m，前轨距码头前沿2m，再考虑行车道宽度，码头前沿作业地带宽度取40m。
4.7.5 货物堆存及运输区
件杂货、散杂货堆场（仓库）前方和后方库（场），前方库（场）的容量按一艘设计船型的装卸量考虑，取8250m2，矩形布置，长150m，宽55m，面积8250 m2。后方库（场）宽度取150m，并进行相适应的库（场）布置。
4.7.6 道路
根据《海港总平面设计规范》（JTJ165-2013）中有关港内道路的规定，港内道路分为以下三种：
（1）主干道：港内连接主要出入口的全港性道路，本设计取15m；
（2）次干道：港内码头、库场流动机械库间的道路，一般港区选取8m，集装箱港区选取15m；
（3）支道：车辆、行人均较少的道路，取4m。
本港区行驶拖挂车，最小圆曲线半径为20m。
道路边缘至相邻建筑物的最小净距根据海港总平面设计规范(JTJ165-2013)中表6.3.5，库（场）与道路的最小净距取1.5m,道路和墙的最小净距取1m。
所以,主干道库（场）的净距为15+1.5×2=18m；次干道库（场）的净距为8+1.5×2=11m。