港口工程設(shè)計與施工

1、土木工程概論土木工程概論第第7 7章章 港口工程港口工程 港口是綜合運輸系統(tǒng)中水陸聯(lián)運的重要樞紐，貨物和港口是綜合運輸系統(tǒng)中水陸聯(lián)運的重要樞紐，貨物和旅客集散并變換運輸方式的場地，它有一定面積的水域和旅客集散并變換運輸方式的場地，它有一定面積的水域和陸域供船舶出入和停泊，可以為船舶提供安全?？?、作業(yè)陸域供船舶出入和停泊，可以為船舶提供安全?？俊⒆鳂I(yè)的設(shè)施以及提供補(bǔ)給、修理等技術(shù)服務(wù)和生活服務(wù)。的設(shè)施以及提供補(bǔ)給、修理等技術(shù)服務(wù)和生活服務(wù)。土木工程概論土木工程概論連云港港口連云港港口土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論古代港口工程古代港口工程n港口的出現(xiàn)源于古

2、代漁撈的開始。n7000年中國河姆渡人前善使舟楫，依山傍水停舟成為港口原型，形成獨特的百越文化。斷發(fā)紋身，善舟楫，鑄銅器，洗骨葬土木工程概論土木工程概論n商周至春秋戰(zhàn)國時期，起步和形成時期，風(fēng)帆木商周至春秋戰(zhàn)國時期，起步和形成時期，風(fēng)帆木板橋板橋n秦漢時期，風(fēng)帆改進(jìn)和船尾舵的出現(xiàn)秦漢時期，風(fēng)帆改進(jìn)和船尾舵的出現(xiàn)n秦始皇視察黃、腄、成山、芝罘和瑯琊等港口秦始皇視察黃、腄、成山、芝罘和瑯琊等港口n徐福東渡徐福東渡n唐朝鑒真東渡日本唐朝鑒真東渡日本n宋元，指南針在船上的應(yīng)用，宋元，指南針在船上的應(yīng)用，福建泉州港成為當(dāng)時世界上最福建泉州港成為當(dāng)時世界上最大的國際貿(mào)易海港（公元大的國際貿(mào)易海港（公元10

3、世世紀(jì)紀(jì)-1368年）年）n明朝，陳友諒戰(zhàn)船、鄭和下明朝，陳友諒戰(zhàn)船、鄭和下西洋西洋土木工程概論土木工程概論n國外海港和海運的發(fā)展以地中海為中心國外海港和海運的發(fā)展以地中海為中心n公元前公元前332年，埃及亞歷山大大帝建造了亞利山大港年，埃及亞歷山大大帝建造了亞利山大港（公元前（公元前2世紀(jì)世紀(jì)-公元公元10世紀(jì)為全球最大港）世紀(jì)為全球最大港）n1368-1484年，威尼斯成為第一大港口，近代海運的年，威尼斯成為第一大港口，近代海運的發(fā)祥地。發(fā)祥地。1100年，燈塔遭強(qiáng)烈地震年，燈塔遭強(qiáng)烈地震的洗劫，僅殘存下面第一的洗劫，僅殘存下面第一部分，燈塔失去往日的作部分，燈塔失去往日的作用，成了一座瞭

4、望臺，在用，成了一座瞭望臺，在臺上修建了一座清真寺。臺上修建了一座清真寺。1301年和年和1435年兩次地震，年兩次地震，塔全毀。塔全毀。 土木工程概論土木工程概論n1484-1588年西班牙的巴塞羅那成為第一大港，工商年西班牙的巴塞羅那成為第一大港，工商業(yè)和文化中心，造船中心，開始殖民擴(kuò)張業(yè)和文化中心，造船中心，開始殖民擴(kuò)張土木工程概論土木工程概論近代港口工程近代港口工程n水力學(xué)創(chuàng)始人之一阿基米德水力學(xué)創(chuàng)始人之一阿基米德n1870年，弗汝德進(jìn)行船舶模型試驗，提出弗汝德定律年，弗汝德進(jìn)行船舶模型試驗，提出弗汝德定律n1885年，雷諾用潮汐水流模型研究水流運動年，雷諾用潮汐水流模型研究水流運動n

5、1936年，荷蘭建造波浪水槽進(jìn)行波浪爬高和越頂試驗?zāi)辏商m建造波浪水槽進(jìn)行波浪爬高和越頂試驗n1952年中國試制第一臺沖擊式生波機(jī)年中國試制第一臺沖擊式生波機(jī)n1869年和年和1914年蘇伊士運河和巴拿馬運河相繼完工年蘇伊士運河和巴拿馬運河相繼完工n18世紀(jì)倫敦港成為世界最大港口世紀(jì)倫敦港成為世界最大港口(1588-1894年年)n1894年，美國超英、德，工業(yè)產(chǎn)值第一，紐約港成為年，美國超英、德，工業(yè)產(chǎn)值第一，紐約港成為世界最大港（世界最大港（1894-1962年），二次世界，各大港口年），二次世界，各大港口衰落，紐約港依舊繁華。衰落，紐約港依舊繁華。n清光緒二十四年，自行開放秦皇島港，是目

6、前世界最清光緒二十四年，自行開放秦皇島港，是目前世界最大煤炭輸出港大煤炭輸出港土木工程概論土木工程概論現(xiàn)代港口工程現(xiàn)代港口工程1、建材，理論研究（計算機(jī)，模型試驗）、施建材，理論研究（計算機(jī)，模型試驗）、施工技術(shù)（工業(yè)化和大規(guī)?，F(xiàn)代化）發(fā)展帶動港工技術(shù)（工業(yè)化和大規(guī)?，F(xiàn)代化）發(fā)展帶動港口工程發(fā)展口工程發(fā)展2、日本科教興國，貿(mào)易立國，迅速崛起，橫濱、日本科教興國，貿(mào)易立國，迅速崛起，橫濱港成為世界第一大港（港成為世界第一大港（1962-1986）3、歐洲的長足發(fā)展使鹿特丹港成為世界最大港，年、歐洲的長足發(fā)展使鹿特丹港成為世界最大港，年吞吐量達(dá)吞吐量達(dá)3億噸（億噸（1986-2005年年)4、20

7、05年后，上海憑借中國經(jīng)濟(jì)龍頭的優(yōu)勢，一年后，上海憑借中國經(jīng)濟(jì)龍頭的優(yōu)勢，一舉成為世界第一大港口，寧波舉成為世界第一大港口，寧波-舟山，廣州港，天津舟山，廣州港，天津港也已邁入世界前十大港口港也已邁入世界前十大港口土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論洋山深水港工程 洋山深水港工程是建設(shè)上海國際航運中心的核心，是洋山深水港工程是建設(shè)上海國際航運中心的核心，是第一個海島港，是離上海港最近的深水港，而東海大第一個海島港，是離上海港最近的深水港，而東海大橋作為洋山港區(qū)連接上海陸地的唯一通道，如同上海橋作為洋山港區(qū)連接上海陸地的唯一通道，如同上海國際航運中心的一大國際航運中心的一大“動脈動脈

8、”，在洋山港一期工程啟，在洋山港一期工程啟動時，東海大橋的貫通，改寫了上海不動時，東海大橋的貫通，改寫了上海不“上海上?！钡臍v的歷史。史。2005年年12月，一期工程竣工。月，一期工程竣工。 土木工程概論土木工程概論港口工程建設(shè)港口工程建設(shè)土木工程概論土木工程概論l 港口分類港口分類n 按所在位置分按所在位置分海港海港河港河港湖港湖港n 按用途分按用途分商港商港軍港軍港漁港漁港工業(yè)港工業(yè)港避風(fēng)港避風(fēng)港n 按成因分按成因分天然港天然港人工港人工港土木工程概論土木工程概論1 1、港口組成、港口組成l 水域：供船舶航行、運轉(zhuǎn)、錨泊和停泊裝卸之用，要求有適當(dāng)水域：供船舶航行、運轉(zhuǎn)、錨泊和停泊裝卸之用，

9、要求有適當(dāng)?shù)纳疃群兔娣e，水流平緩，水面穩(wěn)靜。的深度和面積，水流平緩，水面穩(wěn)靜。( (港口水域可分為港外水域和港港口水域可分為港外水域和港內(nèi)水域。港內(nèi)水域包括港內(nèi)航道內(nèi)水域。港內(nèi)水域包括港內(nèi)航道 、轉(zhuǎn)頭水域、港內(nèi)錨地和碼頭前水域或港池。、轉(zhuǎn)頭水域、港內(nèi)錨地和碼頭前水域或港池。在內(nèi)河港口，為便于控制，船舶逆流靠離岸。當(dāng)船舶從上游駛向順岸碼頭時，在內(nèi)河港口，為便于控制，船舶逆流靠離岸。當(dāng)船舶從上游駛向順岸碼頭時，先調(diào)頭，再靠岸；當(dāng)船舶離開碼頭駛往下游時，要逆流離岸，然后再調(diào)頭行駛。先調(diào)頭，再靠岸；當(dāng)船舶離開碼頭駛往下游時，要逆流離岸，然后再調(diào)頭行駛。為此，要求順岸碼頭前水域有足夠?qū)挾取榇?，要求順?/p>

10、碼頭前水域有足夠?qū)挾取?)l 陸域：供旅客上下船、貨物裝卸、貨物堆存和轉(zhuǎn)載之用，要求陸域：供旅客上下船、貨物裝卸、貨物堆存和轉(zhuǎn)載之用，要求有適當(dāng)?shù)母叱獭毒€長度和縱深。岸邊建有碼頭，岸上設(shè)港口倉有適當(dāng)?shù)母叱?、岸線長度和縱深。岸邊建有碼頭，岸上設(shè)港口倉庫、堆場、港區(qū)鐵路和道路，并配有裝卸和運輸機(jī)械，以及其它庫、堆場、港區(qū)鐵路和道路，并配有裝卸和運輸機(jī)械，以及其它各種輔助設(shè)施和生活設(shè)施。各種輔助設(shè)施和生活設(shè)施。土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論港口的特征參數(shù)港口的特征參數(shù)n1、港口深度：大型油輪碼頭、港口深度：大型油輪碼頭10-20mn2、碼頭泊位數(shù)：裝卸貨物和上下旅客泊位以、碼頭泊

11、位數(shù)：裝卸貨物和上下旅客泊位以及輔助船舶和修船碼頭泊位及輔助船舶和修船碼頭泊位n3、碼頭線長度：泊位數(shù)和每個泊位長度，安、碼頭線長度：泊位數(shù)和每個泊位長度，安全間距全間距n4、港口陸域高程：根據(jù)設(shè)計高水位加超高值、港口陸域高程：根據(jù)設(shè)計高水位加超高值確定，要求在高水位時不淹沒港區(qū)。確定，要求在高水位時不淹沒港區(qū)。土木工程概論土木工程概論2 2、港口布置基本類型、港口布置基本類型l 自然地形的布置，可稱為天然港；適用于疏浚費自然地形的布置，可稱為天然港；適用于疏浚費用不太高的情況。用不太高的情況。l 挖入內(nèi)陸的布置，為合理利用土地提供了可能性；挖入內(nèi)陸的布置，為合理利用土地提供了可能性；在泥沙質(zhì)

12、海岸，當(dāng)有大片不能耕種的土地時，宜采在泥沙質(zhì)海岸，當(dāng)有大片不能耕種的土地時，宜采用這種建港型式。用這種建港型式。l 填筑式的布置，如果港口岸線已充分利用，泊位填筑式的布置，如果港口岸線已充分利用，泊位長度已無法延伸，但仍未能滿足增加泊位數(shù)的要求長度已無法延伸，但仍未能滿足增加泊位數(shù)的要求時可采用。時可采用。土木工程概論土木工程概論突出式突出式 挖入式挖入式Y(jié) Y形挖入式航道形挖入式航道平行挖入式航道平行挖入式航道土木工程概論土木工程概論老港口增加人工港島老港口增加人工港島 天然港的建設(shè)天然港的建設(shè)天然離岸島的建設(shè)天然離岸島的建設(shè) 河口港的建設(shè)河口港的建設(shè)土木工程概論土木工程概論3 3、我國港口

13、建設(shè)項目的建設(shè)程序、我國港口建設(shè)項目的建設(shè)程序 土木工程概論土木工程概論 工程可行性研究，從各個側(cè)面研究規(guī)劃實現(xiàn)的可能性，把港口工程可行性研究，從各個側(cè)面研究規(guī)劃實現(xiàn)的可能性，把港口的長期發(fā)展規(guī)劃和近期實施方案聯(lián)系起來。工程可行性研究為近期的長期發(fā)展規(guī)劃和近期實施方案聯(lián)系起來。工程可行性研究為近期建設(shè)方案服務(wù)，對項目進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證和方案比較，通過不同方建設(shè)方案服務(wù)，對項目進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證和方案比較，通過不同方案的研究，找到投資少、建設(shè)工期短、成本低、利潤大、綜合效益案的研究，找到投資少、建設(shè)工期短、成本低、利潤大、綜合效益最好的方案最好的方案. .工程可行性研究是確定項目是否可行的最后研究階

14、段，工程可行性研究是確定項目是否可行的最后研究階段，是編制設(shè)計任務(wù)書的依據(jù)，因此工程投資估算的精確度應(yīng)控制在是編制設(shè)計任務(wù)書的依據(jù)，因此工程投資估算的精確度應(yīng)控制在1010以內(nèi)。以內(nèi)。【一般初步可行性研究投資估算精度控制為一般初步可行性研究投資估算精度控制為（20203030）】，以后完成的設(shè)計概算若超出任務(wù)書投資的，以后完成的設(shè)計概算若超出任務(wù)書投資的1010，則必須，則必須重新立項編報任務(wù)書。重新立項編報任務(wù)書。 土木工程概論土木工程概論工程可行性研究主要研究內(nèi)容包括：工程可行性研究主要研究內(nèi)容包括：1 1 現(xiàn)狀評價，提出加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)的措施；現(xiàn)狀評價，提出加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)的措施；2 2 預(yù)測運

15、量發(fā)展，論述運輸發(fā)展的經(jīng)濟(jì)合理性及建設(shè)項目的必要性與緊迫性；預(yù)測運量發(fā)展，論述運輸發(fā)展的經(jīng)濟(jì)合理性及建設(shè)項目的必要性與緊迫性；3 3 建設(shè)的合理規(guī)模；建設(shè)的合理規(guī)模；4 4 結(jié)合自然條件論證技術(shù)的可能性，提出推薦方案，同時論證各方案的優(yōu)缺點結(jié)合自然條件論證技術(shù)的可能性，提出推薦方案，同時論證各方案的優(yōu)缺點及其對環(huán)境的影響；及其對環(huán)境的影響；5 5 進(jìn)行平面布置設(shè)計，確定項目范圍、裝卸工藝和設(shè)備、主要水工建筑工程；進(jìn)行平面布置設(shè)計，確定項目范圍、裝卸工藝和設(shè)備、主要水工建筑工程；6 6 建設(shè)期的三通（水、電、路），征地拆遷和建材供應(yīng)問題；建設(shè)期的三通（水、電、路），征地拆遷和建材供應(yīng)問題；7 7

16、 施工條件與工期安排；施工條件與工期安排；8 8 企業(yè)組織管理和人員編制；企業(yè)組織管理和人員編制；9 9 投資估算及效益分析；投資估算及效益分析；1010結(jié)論及建議。結(jié)論及建議。土木工程概論土木工程概論n設(shè)計工作階段（一般為二階段設(shè)計）設(shè)計工作階段（一般為二階段設(shè)計）土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論4 4 、設(shè)計前的資料收集工作、設(shè)計前的資料收集工作n自然條件資料自然條件資料 包括地形、地貌資料、地質(zhì)資料、水文氣象資料及河床演變資包括地形、地貌資料、地質(zhì)資料、水文氣象資料及河床演變資料等。（碼頭型式選擇，碼頭選址及平面布置）料等。（碼頭型式選擇，碼頭選址及平面布置）n技術(shù)、經(jīng)濟(jì)

17、資料技術(shù)、經(jīng)濟(jì)資料 貨種、貨物規(guī)格及包裝形式，年不均衡系數(shù)，入庫場系數(shù)、設(shè)貨種、貨物規(guī)格及包裝形式，年不均衡系數(shù)，入庫場系數(shù)、設(shè)計船型尺寸、空載滿載吃水、排水量等。（碼頭總平面布置、裝卸計船型尺寸、空載滿載吃水、排水量等。（碼頭總平面布置、裝卸工藝、庫場面積等）工藝、庫場面積等）n使用條件和施工條件使用條件和施工條件 正確選擇結(jié)構(gòu)上的作用（載荷），結(jié)構(gòu)型式，使用的構(gòu)造要求。正確選擇結(jié)構(gòu)上的作用（載荷），結(jié)構(gòu)型式，使用的構(gòu)造要求。滿足業(yè)主的使用要求。施工單位的設(shè)備，能力和施工水平。滿足業(yè)主的使用要求。施工單位的設(shè)備，能力和施工水平。土木工程概論土木工程概論n我國大陸海岸線約我國大陸海岸線約180

18、00km18000km；n大小島嶼大小島嶼65006500多個，多個， 島嶼岸線約島嶼岸線約14000km14000km；n流域面積在流域面積在100km100km2 2以上的以上的江河江河57005700余條，總長余條，總長430,000km430,000km；二、我國港口建設(shè)概況二、我國港口建設(shè)概況土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論n4040多年來，港口水工建筑物（碼頭）的結(jié)構(gòu)型式有了很大的變化：多年來，港口水工建筑物（碼頭）的結(jié)構(gòu)型式有了很大的變化： n重大技術(shù)技術(shù)成就和具有國際水平的創(chuàng)新成果：大型格型鋼板樁碼頭重大技術(shù)技術(shù)成就和具有國際水平的創(chuàng)新成果：大型格型鋼板樁碼頭結(jié)

19、構(gòu)、大直徑預(yù)應(yīng)力砼管柱（武漢外貿(mào)碼頭）和大園筒的應(yīng)用等。結(jié)構(gòu)、大直徑預(yù)應(yīng)力砼管柱（武漢外貿(mào)碼頭）和大園筒的應(yīng)用等。土木工程概論土木工程概論n問題：問題：連云港連云港土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論1 1、碼頭：供船舶系靠、碼頭：供船舶系靠、裝卸貨物或上下旅客的裝卸貨物或上下旅客的建筑物的總稱。建筑物的總稱。土木工程概論土木工程概論碼頭的分類碼頭的分類土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論3 3、按斷面形式分類、按斷面形式分類土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論4 4、按結(jié)構(gòu)型式分類、按結(jié)構(gòu)型式分類 實體式（重

20、力式，板樁式），透空式，混合式。實體式（重力式，板樁式），透空式，混合式。土木工程概論土木工程概論l板樁式板樁式土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論透空式透空式土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論架空斜坡式架空斜坡式長江萬州紅花地碼頭長江萬州紅花地碼頭土木工程概論土木工程概論混合式混合式土木工程概論土木工程概論碼頭的組成部分碼頭的組成部分 結(jié) 構(gòu) 型 式組 成 部 分重 力 式板 樁 式高 樁 式上 部 結(jié) 構(gòu)胸 墻帽 梁 或 胸 墻承 臺 或 梁 板 及 靠 船 構(gòu) 件下 部 結(jié) 構(gòu)墻 身板 樁 墻樁基 礎(chǔ)拋 石 基 床主體結(jié)構(gòu)其 它墻 后 回 填 料拉 桿 、 錨

21、碇 結(jié) 構(gòu)擋 土 結(jié) 構(gòu)碼 頭 設(shè) 備系 船 設(shè) 施 、 防 沖 設(shè) 施 、 工 藝 設(shè) 施 、 安 全 設(shè) 施 、 路 面 等土木工程概論土木工程概論2 2、防波堤、防波堤 防波堤：為港口提供掩護(hù)條防波堤：為港口提供掩護(hù)條件，阻止波浪和漂沙進(jìn)入港件，阻止波浪和漂沙進(jìn)入港內(nèi)，保持港內(nèi)水面的平穩(wěn)和內(nèi)，保持港內(nèi)水面的平穩(wěn)和所需的水深，同時，兼有防所需的水深，同時，兼有防沙、防冰的作用，沙、防冰的作用，土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程

22、概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論土木工程概論l 防波堤的類型斜坡式直立式混合式透空式浮式噴氣消波設(shè)備噴水消波設(shè)備土木工程概論土木工程概論營口港鲅魚營口港鲅魚圈滾裝碼頭圈滾裝碼頭護(hù)岸工程護(hù)岸工程 19961996年竣工的珠海年竣工的珠海電廠電廠5 5萬萬t t碼頭防波碼頭防波堤，堤長堤，堤長1,400m1,400m為為拋石斜波堤四腳空拋石斜波堤四腳空心塊護(hù)面結(jié)構(gòu)。心塊護(hù)面結(jié)構(gòu)。 土木工程概論土木工程概論3 3、護(hù)岸建筑、護(hù)岸建筑 l 護(hù)岸方法護(hù)岸方法 一類是直接護(hù)岸，即利用護(hù)坡和護(hù)岸墻等加固天然岸邊，抵抗侵蝕。 一類是間接護(hù)岸，即利用在沿岸建筑的丁壩或潛堤，促使岸灘前發(fā)生淤積，以形成穩(wěn)定的新岸坡。土木工程概論土木工程概論l 直接護(hù)岸建筑：斜面式護(hù)坡、直立式護(hù)岸墻、混合式護(hù)岸墻斷面圖土木工程概論土木工程概論護(hù)坡和護(hù)岸墻的混合結(jié)構(gòu)土木工程概論土木工程概論l 間接護(hù)岸建筑間接護(hù)岸建筑 潛堤：利用潛堤促淤就是將潛堤布置在波浪的破碎水潛堤：利用潛堤促淤就是將潛堤布置在波浪的破碎水深以內(nèi)而臨近于破碎水深之處，大致與岸線平行，堤頂深以內(nèi)