主要完成人：  蔡南树  卢永昌  刘  兵  王水池  朱继伟

张  伟  何文钦  吴遵奇  肖玉芳  曹智星

主要完成单位：广州港集团有限公司

中交第四航务勘察设计院有限公司

成果简介：

广州港南沙港区二期工程水工结构设计优化项目是在南沙港区二期工程的建设过程中，针对南沙港区的工程特点，对设计和施工中出现的一些技术课题进行研究，以达到结构设计合理、节约工程造价、降低施工难度、缩短施工工期和保证工程质量的目的。

广州港南沙港区二期工程建设规模为6个5万吨级集装箱泊位，码头岸线2100m，码头结构按靠泊10万吨级集装箱船舶设计，设计年吞吐能力为240万TEU，工程总投资概算为47.95亿元。码头结构采用重力式沉箱结构方案，单个沉箱重2237t，水工结构工程造价约9.5亿元。

二期工程主要有码头结构高、沉箱大、轮压荷载大、地质条件复杂、基槽开挖深等特点。其中单件沉箱重超过2000t，装卸设备采用双40’双小车，基槽开挖深，最深达到-37.0m，基床厚度最大达20m，为国内最厚的。水深和轮压荷载使得基床应力过大，软硬相间的地质对码头结构和工程造价有很大影响，基槽深、基床厚以及胸墙体积大均给施工造成一定的困难。这些工程特点是大型重力式码头建设中存在的具有普遍性的技术难题。针对这些技术课题，研究的主要内容包括：

（1） 沉箱海侧仓格部分回填设计研究：南沙港区二期工程装卸桥轮压比一期工程大27%，通过减小沉箱海侧仓格回填料高度，即沉箱海侧仓格1.9m至-4.0m不回填填料，减少了结构自重，基床应力由658kPa降低至600kPa，和一期工程相比，采用相同宽度的沉箱，适应了更大的荷载。和加宽沉箱结构对比，减少工程造价3216万元。本技术成果取得了很好的经济效益，是国内类似工程的首次应用。

（2） 基槽开挖深度设计优化：南沙二期工程局部区域存在一些埋藏很深的软硬相间的土层，为了保证地基承载力满足要求，通过沉箱海侧仓格半填和墙后采用二级棱体的措施，减少结构自重和墙后土压力，使得结构持力层可以利用埋藏较浅的中粗砂层，该区域基槽深度由-36米提高到-25米左右，避免了大开挖带来的工程量剧增、施工工期延长的后果，很好的解决了南沙地区软硬相间地质条件下地基承载力不足的问题，和大开挖方案比较，节省投资约4172万元。

（3） 深基槽清淤验收标准的探讨与调整：对于深度低于-30m的深基槽，施工中由于受地形、潮流等因素的影响，基槽底部存在2~3m含水率w≥150%的回淤浮泥，基床抛石前要达到规范要求非常困难。针对目前的施工现状，要求采用开底驳抛石、分层爆夯和加大底层基床抛石等施工措施，在这些措施实施的情况下对现行验收标准进行调整，采用竹竿取样作为验收依据，现场取样的竹竿内不流动的回淤沉积物不超过300mm并配以砣测验证，解决深基槽开挖难的施工难题。深基槽清淤验收标准的调整是根据项目特点经充分研究、论证确定的，突破了现行规范的要求，使之适应当前码头大型化、施工技术水平提高的现状。实践证明该调整是安全合理的，可操作性强，确保工程质量和施工工期，可为其它工程提供参考作用。

（4） 胸墙混凝土裂缝的控制：胸墙表面裂缝在重力式码头结构中普遍存在，在南沙二期施工中，采取调整胸墙混凝土设计强度等级、添加粉煤灰和高性能海港混凝土抗蚀增强剂、掺加块石等降低混凝土水化热的措施，在面层增加钢筋网和结构分缝等构造措施，并加强混凝土施工过程的拌制、运输、浇注和养护管理，以达到减少混凝土裂缝的目的。胸墙裂缝控制措施取得了很好的成效，施工后的胸墙面层基本未出现明显的表面裂缝。

本研究项目结合大型重力式码头的设计技术和施工技术，总结了工程实践中积累的宝贵经验，对大型深水泊位沉箱码头设计与施工技术进行了系统研究和开发，针对目前大型重力式沉箱结构的设计和施工中存在的技术难题，成功的进行了优化和改进，解决了二期工程的重大技术问题，有效节约了工程造价、降低了施工难度、缩短了施工工期，具有很强的实际应用价值，为南沙港区后续建设提供了宝贵的工程经验，同时为国内类似工程提供了借鉴参考作用，也为相关技术标准的修订提供了宝贵的技术支撑，技术成果达到国内领先水平。