港口工程概論

港口工程一簡述港口是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陸域供船舶出入和停泊，可以為船舶提供安全?？?、作業(yè)的設施以及提供補給、修理等技術服務和生活服務。天津港碼頭岸線長近20km，現(xiàn)有客貨運生產泊位59個。其中，深水泊位47個。天津港海岸為軟土地基，這里的碼頭結構多采用高樁梁板式。1993年建成的長1,122m，6個泊位的天津港東突堤北側碼頭，為在經過水泥深層攪拌的地基上建造的沉箱重力式碼頭，開辟了國內在軟基上建重力式碼頭的先河。1986年建成的毛里塔尼亞友誼港有總長585.1m的碼頭，（含3個萬噸級泊位）,長750m的引橋,797m斜坡式防波堤，500m堵口防沙堤及相應的配套設施。碼頭、引橋為鋼樁梁板式結構。丹東港自1986年至1994年建成的一、二期工程共有4個萬噸級以上的泊位及相應的配套項目。碼頭結構為高樁梁板式。港口可按多種方法分類。按所在位置分：海岸港、河口港和內河港，海岸港和河口港統(tǒng)稱為海港；按用途分：商港、軍港、漁港、工業(yè)港和避風港；按成因分：天然港和人工港；按港口水域在寒冷季節(jié)是否凍結分：凍港和不凍港；按潮汐關系、潮差大小，是否修建船閘控制進港分：閉口港和開口港；按對進口的外國貨物是否辦理報關手續(xù)分：報關港和自由港。港口建設的步驟一般分為規(guī)劃、設計、施工三個階段。根據交通部《港口工程技術規(guī)范》及有關規(guī)定，在港口建設中要執(zhí)行如下基本準則：（1）港口建設必須符合和交通運輸系統(tǒng)發(fā)展相適應。（2）港口建設應統(tǒng)一規(guī)劃、遠近分發(fā)揮現(xiàn)有港口的作用。國民經濟發(fā)展的需要，應當與經濟布局、城市規(guī)劃結合、合理布置，重視老港技術改造，充（3）港口建設應貫徹節(jié)約用地方針，少占或不占良田。（4）港口建設應因地制宜、就地取材，并應積極慎重地采用符合我國國情的新技術、新結構、新工藝、新材料、新設備。（5）必須注意環(huán)境保護，防治污染。港口建設應與環(huán)境保護同步規(guī)劃、同步實施、同步發(fā)展。（6）港口建設必須認真貫徹節(jié)能方針，推廣先進節(jié)能技術，節(jié)約能源合理利用能源，降低能耗。（7）港口水工建筑物的等級主要根據港口政治、經濟、國防等方面的重要性和建筑物在港口中的作用，劃分為三級；重要港口的主要建筑物，破壞后會造成重大損失者為Ⅰ級建筑物，Ⅱ級建筑物為重要港口的一般建筑物或一般港口的主要建筑物；Ⅲ級建筑物為小港中的建筑物或其它港口的附屬建筑物。第一節(jié)港口規(guī)劃與布置－港口組成港口由水域和陸域兩大部分組成。水域包括進港航道、港池和錨地。港口水域可分為港外水域和港內水域。港內水域包括港內航道、轉頭水域、港內錨地和碼頭前水域或港池。在內河港口，為便于控制，船舶逆流靠離岸。當船舶從上游駛向順岸碼頭時，先調頭，再靠岸；當船舶離開碼頭駛往下游時，要逆流離岸，然后再調頭行駛。為此，要求順岸碼頭前水域有足夠寬度。河港中船舶靠離碼頭的方法港口陸域則由碼頭、港口倉庫及貨場、鐵路及道路、裝卸及運輸機械、港口輔助生產設備等組成。第一節(jié)港口規(guī)劃與布置－港口規(guī)劃規(guī)劃是港口建設的重要前期工作，規(guī)劃涉及面廣，關系到城市建設、鐵路公路等線路的布局。規(guī)劃之前要擬定新建港口或港區(qū)的性質、規(guī)模，選擇具體港址，提出工程項目、設計方案，然后進行經濟技術論證，分析判斷建設項目的技術可行性和經濟合理性。對經濟和自然條件進行全面的調查和必要的勘測，連云港，在開敞海岸建港，利用岬角或島嶼掩護可以減少防波堤工程量，但要防止在泥沙活躍地區(qū)，島后蔭避區(qū)可能發(fā)生的嚴重淤積。一個港口每年從水運轉陸運和從陸運轉水運的貨物數(shù)量總和（以噸計），稱為該港的貨物吞吐量，它是港口工作的基本指標。在港口錨地進行船舶轉載的貨物數(shù)量（以噸計）應計入港口吞吐量。港口吞吐量的預估是港口規(guī)劃的核心。港口的規(guī)模、泊位數(shù)目、庫場面積、裝卸設備數(shù)量以及集疏運設施等皆以吞吐量為依據進行規(guī)劃設計。船舶的性能、尺度及今后發(fā)展趨勢也是港口規(guī)劃設計的主要依據。規(guī)劃一般分為選址可行性研究和工程可行性研究兩個階段。港址選擇是港口設計工作的先決條件。一個優(yōu)良港址應滿足下列基本要求：1.有廣闊的經濟腹地。2.與腹地有方便的交通運輸聯(lián)系。3.與城市發(fā)展相協(xié)調。4.有發(fā)展余地。5.滿足船舶航行與停泊要求。域面積，用以6.有足夠的岸線長度和陸布置前方作業(yè)地帶、庫場、鐵路、道路及生產輔助設施。7.應注意能滿足船艦調動的迅速性，航道進出口與陸上設施的安全隱蔽性以及疏港設施及防波堤的易于修復性等。8.對附近水域生態(tài)環(huán)境和水、陸域自然景觀盡可能不產生不利影響。9.盡量利用荒地劣地，少占或不占良田，避免大量拆遷。煙臺港位于山東半島北側、芝罘灣內，隔海與遼東半島相望。港北有芝罘島與市區(qū)相連，形成天然屏障。港區(qū)水域面積867.4平方公里，水深域闊，不凍不淤。港口，是國家正在建設的同江至三亞沿海南北大通道的要地位。煙臺港是國家水路運輸?shù)闹鳂屑~港和國內沿海重要的對外開放重要結點，在全國綜合運輸網中居于重第一節(jié)港口規(guī)劃與布置－港口工程可行性研究工程可行性研究，從各個側面研究規(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建設方案服務，對項目進行技術經濟論證和方案比較，通過不同方案的研究，找到投資少、建設工期短、成本低、利潤大、綜合效益最好的方案。工程可行性研究主要研究內容包括：1．現(xiàn)狀評價，指出生產能力“瓶頸”所在，提出加強薄弱環(huán)節(jié)的措施；2．預測運量發(fā)展，論述運輸發(fā)展的經濟合理性及建設項目的必要性與緊迫性；3．建設的合理規(guī)模；4．結合自然條件論證技術的可能性，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；5．進行平面布置設計，確定項目范圍、裝卸工藝和設備、主要水工建筑工程；6．建設期的三通（水、電、路），征地拆遷和建材供應問題；7．施工條件與工期安排；8．企業(yè)組織管理和人員編制；9．投資估算及效益分析；10．結論及建議。太倉港工程可行性研究是確定項目是否可行的最后研究階段，是編制設計任務書的依據，因此工程投資估算的精確度應控制在±10％以內。（一般初步可行性研究投資估算精度控制為±（20～30）％），以后完成的設計概算若超出任務書投資的10％，則必須重新立項編報任務書。第一節(jié)港口規(guī)劃與布置－港口布置港口布置基本類型港口布置必須遵循統(tǒng)籌安排、合理布局、遠近結合、分期建設等原則。港口布置方案在規(guī)劃階段是最重要的工作之一，不同的布置方案在許多方面會影響到國家或地區(qū)發(fā)展的整個進程。三種基本類型為：1．自然地形的布置2．挖入內陸的布置種的土地時，宜采用這種建港型式。3．填筑式的布置岸線已充分利用，泊位長度已無法延伸，但仍未能滿足增，可稱為天然港；適用于疏浚費用不太高的情況。，為合理利用土地提供了可能性；在泥沙質海岸，當有大片不能耕，如果港口加泊位數(shù)的要求時可采用。大連港碼頭第二節(jié)碼頭建筑碼頭的布置形式常規(guī)碼頭的布置型式有以下三種：1.順岸式。碼頭的前沿線與自然岸線大體平行，在河港、河口港及部分中小型海港中較為常用。其優(yōu)點是陸域寬闊、疏運交通布置方便，工程量較小。2.突堤式。碼頭的前沿線布置成與自然岸線有較大的角度，如大連、天津、青島等港口均采用了這種型式。其優(yōu)點是在一定的水域范圍內可以建設較多的泊位，缺點是突堤寬度往往有限，每泊位的平均庫場面積較小，作業(yè)不方便。3.挖入式。港池由人工開挖形成，在大型的河港及河口港中較為常見，如德國漢堡港、荷蘭的鹿特丹港等。挖入式港池布置，也適用于瀉湖及沿岸低洼地建港，利用挖方填筑陸域，有條件的碼頭可采用陸上施工。近年來日本建設的鹿島港、中國的唐山港均屬這一類型。深圳蛇口客運站碼頭工程黃島油碼頭工程青島港新建工程天津石化碼頭由于現(xiàn)代碼頭要求有較大陸域縱深（如集裝箱碼頭縱深達350～400m）和庫場面積，國內新建碼頭的陸域縱深有加寬的趨勢，天津新港東突堤的平均寬度已達650m。隨著船舶大型化和高效率裝卸設備的發(fā)展，外海開敞式碼頭已被逐步推廣使用，并且已被應用于大型散貨碼頭，我國石臼港煤碼頭和北侖港礦石碼頭均屬這種類型。此外，在岸線有限制或沿岸淺水區(qū)較寬的港口以及某些特殊要求的企業(yè)（如石化廠），島式港方案已在開始發(fā)展，日本建成的神戶島港屬于這一類型。碼頭形式碼頭按其前沿的橫斷面外形有直立式、斜坡式、半直立式和半斜坡式。直立式碼頭岸邊有較大的水深，便于大船系泊和作業(yè)，不僅在海港中廣泛采用，在水位差不太大的河港也常采用。斜坡式適用于水位變化較大的情況，如天然河流的上游和中游港口。半直立式適用于高水時間較長而低水時間較短的情況，如水庫港。半斜坡式適用于枯水時間較長而高水時間較短的情況，如天然河流上游的港口。碼頭按結構形式可分為重力式、板樁式、高樁式和混合式。重力式碼頭是靠自重（包括結構重量和結構范圍內的填料重量）來抵抗滑動和傾復的。這種結構一般適用于較好的地基。板樁式碼頭是靠打入土中的板樁來擋土的，它受到較大的土壓力。所以板樁式碼頭目前只用于墻高不大的情況，一般在10米以下。高樁式碼頭主要由上部結構和樁基兩部分組成。高樁式碼頭一般適用于軟土地基。除上述主要結構型式外，根據當?shù)氐牡刭|、水文、材料、施工條件和碼頭使用要求等，也可采用混合式結構。例如，下部為重力墩，上部為梁板式結構的重力墩式碼頭，后面為板樁結構的高樁棧橋碼頭，由基礎板、立板和水平拉桿及錨碇結構組成的混合式碼頭。碼頭又可分為岸壁式和透空式兩大類。岸壁背面有回填土，受土壓力作用，如順岸重力式碼頭和板樁碼頭。透空式碼頭建筑在穩(wěn)定的岸坡上，一般沒有擋土部分，或有獨立擋土結構，如高樁式碼頭（前板樁高樁碼頭除外）和墩式棧橋碼頭等。第三節(jié)防波堤－防波堤的平面布置防波堤的平面布置防波堤的平面布置，因地形、風浪等自然條件及建港規(guī)模要求等而異，一般可分有四大類型：珠海高欄港煤碼頭防波堤全長1,400米1.單突堤當波浪頻率比較集中在某一方位，采用A1或A2式。但在沿岸泥沙活躍地區(qū)，不宜采用。其水域已足以滿足情況。2.雙突堤：雙突堤系自海岸兩邊適當?shù)攸c，各筑突堤一道伸入海中，線，兩堤末端形成一突出深水的口門，以圍成較大水域，保持港內航道B1式雙突堤用于海底平坦的開敝海岸。但此種堤式只適用于中、小型海港。海底坡度較陡，希望形成較寬港區(qū)的B3式多建于迎面風浪特大，海底坡度較陡而水深之海岸。B4式為海岸已有天然灣澳，灣口中央為深水的情況，筑堤費用亦較省。同海島，專攔迎面襲來的波浪與漂沙。堤身軸線可以是直線、：系在海岸適當?shù)攸c筑堤一條，伸入海中，使堤端達適當深水處。港區(qū)一側已有天然屏障時可A3式適用于海岸已有天然灣澳，泥沙運動方向單一，或港區(qū)使用的遙相對峙，而達深水水深。B2式用于中型海港。3.島堤：島堤系筑堤海中，形折線或曲線。C1式島堤堤身與岸平直、水深足夠、風浪迎面而方向變化范圍不大的情況。C2式適用于港址海岸夠時，C2式堤比C1式距岸較遠，可以增加港內水域面積。C3式堤用水域之灣澳，兩岸水較深而灣口有暗礁或沙洲。4.組合堤：亦稱混合堤系由突堤與島堤混合應用而成。大型海港多用此類堤式。D1式堤系因突堤端有回浪而必須再建島堤以阻擋。D2式系島堤建于雙突堤口外，以阻擋強波侵入港內。D3式適合于岸邊水深大，海底坡度甚陡的地形。D4式適用于岸邊水深不大，海底坡度平緩，須借防浪堤在海中圍成大片港區(qū)的情況。D5式適用于已有良好掩護并足夠開闊的天然灣澳。行，可形成窄長港區(qū)，適用于海岸平稍具灣形而水深的情況。港內水域進深長于已有足夠寬的度不防波堤類型防波堤按其構造形式（或斷面形狀）及對波浪的影響有斜坡式、直立式、混合式、透空式和浮式，以及噴氣消波設備和噴水消波設備等多種類型。斜坡式防波堤：1.分級堆石堤2.混凝土方塊護面堤3.四角輘體護面堤1996年竣工的廣東臺山電廠東防波堤及東護岸，采用爆炸擠淤拋石新技術施工，防波堤長1,370m，護岸1,250m。護面為10t～21t扭工字塊。斜坡式防波堤在我國使用最廣泛，一般適用于地基土壤較差，水深較小及當?shù)厥a石料的情況。主要優(yōu)點在于：它對地基承載力的要求較低；施工比較簡單，在施工過程中或建成之后，如有損壞，修復較易；在使用方面，由于波浪在坡面上破碎和較少反射，所以消波性能良好。缺點是：需要的材料數(shù)量大，斜坡上的護面石塊或人工塊體如重量不足，將受波浪作用而滾落走失，需要經常修補；在使用方面，堤的內側不能用作靠船碼頭。直立式防波堤（也稱為直墻式）一般比較適用于海底土質堅實，地基承載能力較好和水深大于波浪破碎水深的情況。優(yōu)點在于：當水深較大時，它所需的材料比斜坡式堤節(jié)省；在使用上，其內側可兼供靠船之用。缺點是：由于波浪在墻面反射，消波的效果較差，影響港內水面平靜；同時，直立式堤的地基應力較大，不均勻沉降可使堤墻產生裂縫；建成后如發(fā)生損壞，較難修復。混合式防波堤是直立式上部結構和斜坡式堤基的綜合體，適用于水深較大的情況，比較經濟合理。透空式防波堤在材料使用上和經濟上看來都較為合理，特別適用于水深較大、波浪較小的條件。但透空式堤不能阻止泥沙入港，也不能減小水流對港內水域的干擾。浮式防波堤較適合于波浪較陡和水位變化幅度較大的場合，又由于它易于拆遷，因而可以用作臨時工程的防浪措施。1988年竣工的營口港鲅魚圈港區(qū)長793m北防波堤工程。結構型式是以堤心石、墊層石為塊石棱體，外側護混凝土扭工字塊，內側護混凝土四腳空心塊和壓腳棱體的斜坡式防波堤。防波設備防波設備有以下幾種：噴氣消波設備是利用水下管中噴出的空氣與水摻和所形成的空氣簾幕來削減波浪的。最大優(yōu)點是：當噴氣管安設在足夠的水深時，船舶可以經越其上駛入港內，暢航無阻。噴氣消波設備的初期投資小，造價與水深無關，施工簡單，拆遷方便。缺點是：運轉費用較高。噴水消波設備的消波作用是利用逆著波向的噴射水流，阻礙波浪前進，使波長縮短，能量，使波高減小。浮毯等形式。質點的軌道運動。波浪破碎，從而消耗波浪的新式防波設備，還有塑料簾幕和簾幕破壞波浪水浮毯利用浮體運動和波浪運動的相位差以迫使波浪衰減，按其作用原理來說，與浮式防波堤類似。營口港鲅魚圈滾裝碼頭護岸工程1996年竣工的珠海電廠5萬噸碼頭防波堤，堤長1,400m為拋石斜波堤四腳空心塊護面結構。施工采用爆炸擠淤填石法和爆夯理坡新技術。第四節(jié)護岸建筑－護岸建筑簡述護岸建筑綜述天然河岸或海岸，因受波浪、潮汐、水流等自然刷和侵蝕現(xiàn)象。因此，要修建護岸建筑物，用于防護海岸或河岸免遭波浪或水流的沖刷。力的破壞作用，會產生沖護岸方法可分為兩大類：一類是直接護岸，即利用護坡和護岸墻等加固天然岸邊，抵抗侵蝕；另一類是間接護岸，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。1986年竣工的營口港鲅魚圈港區(qū)西防波南半段長332.5m。北堤頭上部設一堤頭燈。該工程結構為越浪斜坡島式防波堤。正在施工中的海堤防護工程(堤心為沙袋,干砌塊石護坡,砼格柵消浪)在某些情況下岸邊是不允許被沖刷及等待其自然平衡的，如：堤工程，堤長904m，堤身軸線呈折線型。北半段長187.5m，例1．在岸坡變化的范圍內建有重要的建筑物；2．沿岸有鐵路、公路路基或橋梁、涵洞等建筑物；3．在遭受侵蝕的岸邊地帶附近，有突堤、碼頭等。4．在內河中毗鄰船閘等建筑物的地帶。斜面式護坡和直立式護岸墻，是直接護岸方法所采用的兩類建筑物。護坡一般是用于加固岸坡。護坡坡度常較天然岸坡為陡，以節(jié)省工程量，但也可接近于天然岸坡的坡度。消浪的砼扭工字塊護坡東鹽場圍海堤擋潮圍堰護岸墻多用于保護陡岸。以往常將墻面做成垂直或接近垂直的，當波浪沖擊墻面時，激濺很高，下落水體對于墻后填土有很大的破壞力。而凹曲墻面，使波浪回卷，這對于墻后填土的保護和岸上的使用條件都較為有利。此外，護坡和護岸墻的混合式護岸也頗多采用，在坡岸的下部做護坡，在上部建成垂直的墻，這樣可以縮減護坡的總面積，對墻腳也有保護。直接護岸建筑潛堤:利用潛堤促淤就是將潛堤布置在波浪的破碎水深以內而臨近于破碎水深之處，大致與岸線平行，堤頂高程應在平均水位以下，并將堤的頂面作成斜坡狀，這樣可以減小波浪對堤的沖擊和波浪反射，而越過堤頂?shù)乃枯^多。修筑潛堤的作用不僅是消減波浪，也是一種積極的護岸措施。丁壩:自岸邊向外伸出，對斜向朝著岸坡行進的波浪和與岸平行的沿岸流都具有阻礙作用，同時也阻礙了泥沙的沿岸運動，使泥沙落淤在丁壩之間，使灘地增高，原有岸地就更為穩(wěn)固。在波浪方向經常變化不定的情況下，丁壩軸線宜與岸線正交布置；否則，丁壩軸線方向應略偏向下游。丁壩的結構型式很多，有透水的，有不透水的；其橫斷面形式有直立式的，有斜坡式的。采用砼泵現(xiàn)澆的模袋砼護坡上海浦東新區(qū)931工程沙袋圍堤工程施工現(xiàn)場第五節(jié)港口倉庫與貨場－倉庫與貨場倉庫與貨場倉庫、貨場是港口的儲存系統(tǒng)，其主要作用是加速車船周轉，提高港口吞吐能力。貨場主要用來存放不怕雨淋、日曬和氣溫變化影響的貨物，如煤、礦石、某些建筑材料等。倉庫用來保管貴重的貨物，不使它們受到降水和日曬的影響。港口倉庫可分為普通倉庫和特種倉庫（筒倉、油罐等）。普通倉庫又可分為單層庫和多層庫.港口的倉庫與貨場應滿足以下要