武汉阳逻重力式码头设计港区资料.docx
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武汉阳逻重力式码头设计港区资料
武汉阳逻重力式码头设计港区资料
1自然条件
自然条件是影响港口建设及运营的重要因素，对港口的安全生产和经济效益有着巨大的影响。
因此，港口设计必须首先对自然条件进行分析，合理利用自然条件，避免不利因素对港口建设和安全生产的影响。
1.1工程地理位置
拟建工程位于长江阳逻水道的左岸，属于武汉阳逻经济技术开发区，
上距武汉关约29.5km，下距长江阳逻大桥约1.9km，距下游吴淞口航道里程约为1013.5km。
地理坐标为东经114°32′59″，北纬30°39′28″。
通过省道S111、S109及多条高速等可直达武汉市市区及周边县市，交通十分便利。
1.2工程气候
工程所处区域为北亚热带气候带，冬冷夏热、四季分明、湿润多雨。
依据新洲城关气象站（地理坐标：
东经114°48′，北纬30°50′）1958年建站以来长期气象资料的统计分析，本地区各气象要素如下：
1.3气温
月平均气温
16.5℃
月平均最高气温
29.0℃
月平均最低气温
2.8℃
极端最高气温
41.3℃（1934年8月10日）
极端最低气温
-18.1℃（1977年1月30日）
1.4降水
年平均降水量
1294.9mm
年最大降水量
2165.4mm（1954年）
年最小降水量
762.7mm（1978年）
24小时最大降水量
241.7mm
3小时最大降水量
142.0mm
1小时最大降水量
79.9mm
日降水≥22mm天数
12天
1.5风况
冬季主导风向
N（频率22.7%）
图1.1风玫瑰图
夏季主导风向
SSE（频率16.3%）
年平均风速
2.1m/s
年最大风速
18.7m/s
大于6级风的年平均天数为4.6天，年最多11天，年最少0天。
表1-12011年新洲气象站实测平均风速、最大风速及风向频率表
风向
N
NNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSE
S
SSW
SW
WSW
W
WNW
NW
NNW
C
平均风速（m/s）
2.3
1.8
1.2
0.9
1.0
1.4
1.5
1.4
1.6
1.8
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.7
最大风速（m/s）
6.5
7.1
3.3
2.5
4.8
6.9
3.8
3.5
3.7
4.4
4.4
3.5
3.0
3.3
4.1
4.9
频率（%）
15
11
6
3
4
7
9
6
3
2
2
2
2
3
4
6
15
表1-22011年新洲气象站风速和风向分级统计表
风速
0.3＜V≤1.5
1.6＜V≤3.3
3.4＜V≤5.4
5.5＜V≤7.9
合计
次数
F（%）
次数
F（%）
次数
F（%）
次数
F（%）
次数
F（%）
N
57
15.62
65
17.81
3
0.82
0
0
125
34.25
NNE
36
9.86
19
5.21
2
0.55
0
0
57
15.62
NE
9
2.47
6
1.64
0
0
0
0
15
4.11
ENE
2
0.55
0
0
0
0
0
0
2
0.55
E
9
2.46
0
0
0
0
0
0
9
2.46
ESE
16
4.38
5
1.37
1
0.27
0
0
22
6.03
SE
25
6.85
3
0.82
0
0
0
0
28
7.67
SSE
20
5.48
2
0.55
0
0
0
0
22
6.03
S
10
2.74
5
1.37
0
0
0
0
15
4.11
SSW
15
4.11
5
1.37
0
0
0
0
20
5.48
SW
16
4.38
2
0.55
0
0
0
0
18
4.93
WSW
10
2.74
0
0
0
0
0
0
10
2.74
W
10
2.74
0
0
0
0
0
0
10
2.74
WNW
1
0.27
1
0.27
0
0
0
0
2
0.55
NW
6
1.64
0
0
0
0
0
0
6
1.64
NNW
3
0.82
1
0.27
0
0
0
0
4
1.09
合计
245
67.12
114
31.24
6
1.64
0
0
365
100
1.6雾
多年平均雾日33d
年平均最多雾日57d
年平均最少雾日10d
能见度小于500m的年雾日数7天
1.7相对湿度
本地区年平均相对湿度75％。
1.8雷暴
多年平均雷暴日：
10d
1.9水文
工程河段地处长江中游，属平原性河流，水量充沛。
距本港区上游约29.5km的汉口水文站为长江中游的水沙控制站，有近130年的水位、流量和40多年的输沙资料，可以作为工程河段水文分析基本站。
据该站多年的资料分析，长江中、下游干流汛期出现在5～10月，4月份为涨水过程，11月为退水期，12月和次年1、2、3月份为枯水期。
月平均最高水位一般发生在7月份，月平均最低水位则出现在2月份。
1.10水位
（1）基面关系
本报告除特别注明外，高程皆采用黄海高程。
其基准面与其他高程基准面的关系如下：
（2）水位特征值
本水域水位特征值系据据汉口水文站及阳逻武湖水位站资料进行相关分析，再延伸至拟建工程水域处，经分析推算出拟建码头水域处水位特征值及设计水位值如下：
历年最高水位：
27.04m
历年最低水位：
7.11m
年平均水位：
16.34m
历年最大水位变幅：
19.3m
1.11水流
汉口水文站位于汉江汇入口下游约1.3km，上游承接荆江、洞庭湖和汉江来水，是长江中游干流重要控制站。
根据汉口水文站1952～2011年资料统计的汉口站水位流量特征值统计见表1-3。
表1-3汉口站水位流量特征值统计表
项目
多年平均
历年最大
时间
历年最小
时间
统计年份
水位m
冻结吴淞
19.10
29.73
1954.8.18
11.70
1961.2.15
1952～2002
18.79
27.31
2010.7.30
13.54
2004.2.26
2003～2011
流量
（m3/s）
22600
76100
1954.8.14
4830
1963.2.7
1952～2002
20543
60400
2003.7.14
7280
2004.2.26
2003～2011
径流量
（108m3）
7131
10130
1954
5670
1972
1952～2002
6585
7474
2010
5341
2006
2003～2011
备注：
冻结吴淞基面高程-2.105m=1985国家高程基准。
从表2-1可以看出，在长江三峡水库蓄水运用以前（1952～2002年），汉口站多年平均水位为19.10m（吴淞冻结基面，下同），历年实测最高水位为29.73m（1954年8月14日），最低水位为11.70m（1961年2月5日），多年平均流量为22600m3/s，多年平均径流量7131亿m3。
在长江三峡水库蓄水运用以后（2003～2011年），汉口站多年平均水位18.35m，实测最高为27.31m（2010年7月30日），最低为13.54m（2004年2月26日），多年平均流量为20543m3/s，多年平均径流量6585亿m3。
2010年6月，长江武汉航道局航道管理处对码头局部区域的表面流速流向进行了观测，观测结果表明：
在测时水位为10.68m时，工程局部流速与岸线走向基本一致，水流流向与码头前沿线交角较小，码头前沿附近流速在1.67～2.14m/s之间，流速分布较为均匀且较适中，流速变幅也较小，具备建设码头的水流条件。
由于本工程上游端位于阳逻矶头附近，长江主流常年顶冲，可能使局部有不良流态。
针对以上因素，本工程设计水流流速取2.2m/s。
1.12地形、地貌与工程泥沙
1.12.1地形、地貌
本工程临江岸线地貌属长江高河漫滩，枯水位岸边多见基岩出露，沿线发育两处“凸”字形岩盘，河漫滩多被细砂或护岸石及瓦砾覆盖；水域水深条件好，水域码头前沿钻孔水深基本在10米以上；沿江筑有防护大堤，堤顶标高+28.50米左右，堤内地形略有起伏，主要为小山丘及湖泊，堤外砌有防洪墙，高约3米，沿堤有条沿江道路，交通便利。
本工程陆域部分主要为原阳逻经济开发区老街，人口密集，楼房林立，工厂、商铺、医院、学校、居委会等单位密集，目前已基本完成拆迁。
微地貌单元发育，有低丘、湖泊、池塘分布。
大部分低洼地带经过人工回填整平，部分高地经过削山整平。
勘区基岩总体埋深浅。
1.12.2工程泥沙
（1）汉口站水沙变化
根据汉口水文站1952～2011年的资料统计泥沙特征值统计见表1-4。
表1-4汉口站泥沙特征值统计表
项目
多年平均
历年最大
时间
历年最小
时间
统计年份
输沙量
（108t）
3.98
5.79
1964
2.33
1994
1954～2002
1.12
1.74
2005
0.576
2006
2003～2011
输沙率
（t/s）
12.6
18.3
1964
7.38
1994
1954～2002
3.56
5.51
2005
1.83
2006
2003～2011
含沙量
（kg/m3）
0.565
4.42
1975.8.14
0.036
1954.8.27
1954～2002
0.167
1.37
2004.9.12
0.024
2009.1.28
2003～2011
在长江三峡水库蓄水运用以后（2003～2011年），汉口站多年平均输沙量为1.11亿t，多年年平均输沙率3.56t/s，多年平均含沙量为0.167kg/m3。
由此看来，受三峡水库蓄水拦沙影响，汉口站来沙特征出现了较大差异，年均来沙量比以前减少约70%。
三峡水库蓄水前后汉口站年内水沙量分配规律基本未变，全年径流量主要集中在汛期，三峡水库蓄水前和蓄水后5～10月的径流量约各占全年径流量的73.5%和70.6％，来沙量更加集中，约各占全年的87.8%和84.9％（表1-5、表1-6）。
表1-5汉口站年、月径流量、悬移质输沙量及年内分配统计表
项目
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
全年
统计
年份
径流量（亿m3）
221
205
289
430
668
794
1157
1009
890
723
451
288
7111
1952
~2002
年内分配（%）
3.1
2.9
4.1
6.0
9.4
11.1
16.2
14.2
12.5
10.1
6.3
4.0
输沙量（万t）
358
304
570
1345
2705
4103
9321
8074
6671
4113
1631
660
39881
1954
~2002
年内分配（%）
0.9
0.8
1.4
3.4
6.8
10.3
23.4
20.3
16.7
10.3
4.1
1.7
表1-6汉口站年、月径流量、悬移质输沙量及年内分配统计表
项目
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
全年
统计
年份
径流量（亿m3）
271
261
352
412
595
775
993
919
791
529
405
282
6585
2003
~2011
年内分配（%）
4.1
4.0
5.3
6.3
9.0
11.8
15.1
14.0
12.0
8.0
6.2
4.3
输沙量（万t）
170
181
344
459
763
1047
2261
2384
2222
752
433
219
11235
年内分配（%）
1.5
1.6
3.1
4.1
6.8
9.3
20.1
21.2
19.8
6.7
3.9
1.9
三峡水库蓄水前（1987～2002年）和蓄水后（2003～2011年）汉口站悬移质中值粒径多年平均值由0.010mm增大至0.019mm，粒径d>0.125mm的沙重由7.8%增大为21.7%，说明悬移质中值粒径略有粗化。
2003年三峡蓄水运用后，汉口水文站悬移质输沙量急剧减少，2003~2011年平均输沙量1.12亿吨，比蓄水前多年均值（3.98亿吨）减少71.9%，年均含沙量也减少至0.167kg/m3，减少幅度达70.4%。
（2）天兴洲汊道分流分沙变化
天兴洲系本河段内一较大江心洲。
50年来，天兴洲汊道主支汊易位，左汊分流分沙比逐渐减小，右汊分流分沙比逐渐增大。
20世纪50年代河床深泓高程左汊低于右汊，右汊分流分沙比均小于50%；20世纪60年代末，左右汊河床深泓高程相近，右汊汛期的分流比超过50%、分沙比大于45%，枯水期分流分沙比则大于65%，右汊基本占据主汊地位。
20世纪70年代末，汛期右汊分流分沙比在60%左右，而枯水期右汊分流分沙比已达到85%。
根据1980～2008年天兴洲分流分沙观测资料分析，当断面总流量小于40000m3/s时，右汊分沙比略大于分流比，其分流分沙比一般在65%以上。
当断面总流量大于40000m3/s时，右汊分沙比略小于分流比，其分流分沙比一般在65%以下。
天兴洲左右汊分流比变化见表1-7。
表1-7天兴洲左右汊分流比变化表
类别
时间
流量（m3/s）
左汊分流比（%）
右汊分流比（%）
枯
水
期
1998.10.30
18570
12.5
87.5
2000.4.23
16870
10.5
89.5
2002.2.8
8800
1.6
98.4
2002.11.26
15400
11.9
88.1
2003.11.29
9150
7
93
2004.10.29
16740
12
88
2005.4.8
13900
10.2
89.8
中
洪
水
期
1998.5.13
28200
17.9
82.1
1998.9.15
47900
30.5
69.5
2002.7.29～31
40000
29.2
70.8
2003.9.26
36870
26
74
2004.7.3
33470
31
69
2004.8.30
28270
26.5
73.5
2004.9.21～25
33300
30.5
69.5
1.13地层岩性
勘区地层上部主要覆盖全新统、更新统河流冲积层，下卧第三系-白垩系东湖群泥质砂岩（局部地段为砂砾岩、粉细砂岩）。
根据钻探揭露，将勘区地层自地表而下按单元土体分述如下：
①杂填土（Q4ml）：
杂色，在陆域多以黏性土、砂卵石为主，杂夹砖块、煤渣等建筑垃圾，在水域以人工抛石、碎石、砂卵石，混夹大量建筑垃圾，土体呈松散～稍密状态，遍布于勘区陆域大堤以内地表，系新近填筑。
钻孔揭示分布厚度一般在0.8～7.20米左右，层顶面（地表面）随地形起伏较大，标高在+9.36～+26.37米，其平均标准贯入击数N=4。
②粉质粘土及粘土（Q4al）：
褐色，含云母，混砂不均，零星分布于陆域浅层，分布于①单元之下，土体呈可塑～软塑状态，本次仅揭示于SK82钻孔中，揭示厚度为1.20米。
③粉细砂（Q4al）：
灰色，以粉砂为主，少许细砂，含云母，局部混少许粘性土及卵石。
主要分布于水域表层，层面标高在-10.20～+15.68米之间，一般厚0.2～4.80米，厚薄不均，其平均标准贯入试验击数Ｎ=9（8～11）击，土体呈松散状态。
④中粗砾砂、卵石及碎石（Q4al）：
灰黄色中粗砾砂、杂色卵石及碎石，勘区陆域及水域均有揭示，分布于基岩之上，分布不连续，厚度薄，钻孔揭示最大分布厚度4.00米，其重型动力触探试验击数Ｎ63.5=11击。
⑤粉质粘土及粘土（Q3al）：
褐黄色，灰绿色，含云母，混砂不均，分布于勘区中下部，主要见于陆域，层面起伏较大，钻孔揭示分布厚度在0.90～10.80米之间，土体呈可塑～坚硬状态，具中等压缩性，其平均标准贯入试验击数Ｎ=16（3～17）击。
⑥强风化泥质砂岩（E）：
棕红色，主要以泥质砂岩为主，局部少量为粉细砂岩及砂砾岩，岩芯破碎，多呈土状，少量呈碎块状，风化强烈，零星分布于⑦、⑦-1、⑦-2单元中风化岩之上，分布厚度不均，钻探揭示厚度0.20～4.00米，其标准贯入试验击数平均值Ｎ=110（75～150）击。
⑦中风化泥质砂岩（E）：
褐红色，块状结构，致密、坚硬，裂隙较发育，岩芯多呈柱状，局部呈碎块状、短柱状。
该单元为勘区基岩主要岩性，以泥质粉（细）砂岩为主，局部地段发育有泥质中细砂岩、泥质含砾细砂岩、泥质中粗砂岩等不等粒泥质砂岩，本勘察阶段钻孔揭示，多种泥质砂岩类分布零星，其岩性及力学性质基本一致，故将多种泥质砂岩类合并作为一个单元地层。
岩层分布连续，基岩面随地形起伏较大，层顶埋深0.00～16.20米。
据岩石试验结果，其饱和、天然、干燥单轴极限抗压强度标准值分别为10.3、13.3、36.3mPa。
⑦-1中风化砂岩（E）：
褐红色，块状结构，致密、坚硬，裂隙较发育，岩芯多呈柱状，该单元以粉（细）砂岩为主，个别钻孔还揭示有中细砂岩、含砾细砂岩等，多以薄层状分布⑦中风化泥质砂岩岩层中，该岩层分布不连续，主要埋深在标高-13.82～-0.52米以下。
据岩石试验结果，其饱和、天然、干燥单轴极限抗压强度标准值分别为20.3、30.1、53.3mPa。
⑦-2中风化砂砾岩（E）：
褐红色，块状结构，致密、坚硬，裂隙较发育，岩芯多呈柱状、短柱状，多以粉（细）砂砾岩为主，个别钻孔还揭示有中细砂砾岩、中粗砂砾砂岩等，以薄层状分布⑦中风化泥质砂岩岩层中，该岩层分布不连续，主要埋深在标高-13.82～-0.52米以下。
据岩石试验结果，其饱和、天然、干燥单轴极限抗压强度标准值分别为18.5、19.9、30.9mPa。
各岩土层的物理力学性质指标详见下表1-8：
表1-8地基设计岩土参数推荐值
单元土体名称及编号
钢管桩
钻孔桩
桩侧极限摩阻力标准值
qf（kPa）
桩端极限阻力标准值
qR（kPa）
桩极限侧摩阻力标准值
qfi（kPa）
地基容许承载力
[q0]（kPa）
①杂填土
/
/
50
110
②粉质粘土及粘土
40
/
35
130
③粉细砂
25
/
25
90
④中粗砾砂及卵石
120
/
110
300
⑤粉质粘土及粘土
50
/
48
170
⑥强风化泥质砂岩
160
/
150
600
⑦中风化泥质砂岩
300
10000
260
1000
⑦-1中风化砂岩
350
12000
320
1500
⑦-2中风化砂砾岩
350
12000
350
1500
岸坡稳定性验算指标推荐如下表1-9：
表1-9岸坡稳定性验算指标推荐值
单元土体名称及编号
天然重度
γ
（kN/m3）
快剪
固结快剪
C（kPa）
Φ（度）
C′（kPa）
Ф′（度）
①杂填土
19.0
15
13
15
16
②粉质粘土及粘土
19.0
14
21
19
14
③粉细砂
19.8
0
25
0
28
④中粗砾砂、卵石及碎石
20.0
0
30
0
35
⑤粉质粘土及粘土
20.0
18
14
22
18
工程地质剖面图见图1-2
图1.2工程地质剖面图
1.14地震
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），勘区地震动峰值加速度为0.05g，根据该标准附录D“关于地震基本烈度向地震动参数过渡的说明”，本区域地震动参数对应的地震基本烈度为Ⅵ度。
1.15港口作业天数
本港区地处长江下游，影响码头作业的主要因素分别为风、雨、雾、雪、波浪、雷暴等自然条件。
按要求，对影响码头作业天数的风、雨、雾、雪、波浪、雷暴等自然因素进行综合分析，扣除有关因素相互重叠的影响，确定本码头年作业天数为330天。
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