基于水運工程重力式碼頭設計施工的研究

　　摘要：作為水陸運輸間的相互交換平臺，港口碼頭對推動(dòng)國民經(jīng)濟的發(fā)展起著(zhù)重要的作用。重力式碼頭是港口碼頭中的一種重要的碼頭形式。它因具有較強的抗凍性而被廣泛使用。隨著(zhù)重力式碼頭的不斷發(fā)展，對重力式碼頭的建設提出了更多、更高的要求，因此對重力式碼頭的設計施工要進(jìn)行深入的研究，推動(dòng)其向深水化、大型化的方向發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞：水運工程 設計施工 研究 重力式碼頭

　　現階段我國的碼頭結構主要有板樁碼頭、高樁碼頭以及重力式碼頭三種形式，其中使用較廣泛的是重力式碼頭。重力式碼頭主要是依靠本身的結構重力和填料重力等維持碼頭的穩定。重力式碼頭根據使用要求的不同，在平面布置方面可分為重力式岸壁碼頭和重力墩式碼頭。重力式碼頭憑借自身的諸多優(yōu)點(diǎn)為我國的對外貿易、碼頭建設等做出了重要的貢獻。

　　1、重力式碼頭設計組成

　　1.1重力式碼頭特點(diǎn)

　　重力式碼頭主要由基礎、墻身、胸墻、棱體、倒濾層、回填料、面層、碼頭設施等部分組成。重力式碼頭的優(yōu)點(diǎn)是由混凝土工藝筑造而成，其岸壁具有耐久性高、結構堅固牢靠等優(yōu)點(diǎn)，一般情況下不需要維修。但是重力式碼頭主要依靠自身的重力來(lái)維持碼頭的穩定，所以重力式碼頭主要適用于巖石、堅硬粘土和砂質(zhì)等地基類(lèi)型，在砂石料較容易獲得的地方，重力式碼頭的造價(jià)相對要便宜一些。因此，重力式碼頭的缺點(diǎn)就是砂石用量較大，墻前波浪反射較大。

　　1.2重力式碼頭設計條件

　　在良好的地基上，例如：巖基、砂土、密實(shí)的粘土等地基是重力式碼頭修建的最佳選擇。重力式碼頭的設計條件需要考慮四個(gè)方面，首先是自然條件，其中包括水文中的潮位、波浪、風(fēng)、冰等條件，地質(zhì)中的地形、地質(zhì)、地震等因素。其次是使用要求，需要考慮泊位的噸級、船舶的尺度、裝卸的工藝、作業(yè)的要求、水電的供應、環(huán)保消防等使用要求。再次是材料的來(lái)源，其中包括：塊石、回填料、材料單價(jià)等。最后是施工條件，包括預制場(chǎng)、船機、作業(yè)天數以及工期等。重力式碼頭的設計需要考慮到自然環(huán)境問(wèn)題，碼頭的具體使用要求問(wèn)題，碼頭的建筑材料問(wèn)題以及施工條件，只有做好充分的實(shí)地調查研究和準備工作，才能保證重力式碼頭能夠科學(xué)合理的設計，保證重力式碼頭的施工質(zhì)量。

　　1.3重力式碼頭結構

　　重力式碼頭按照墻身結構劃分可分為：方塊碼頭、沉箱碼頭、扶壁碼頭、圓筒碼頭四種形式。方塊碼頭的特點(diǎn)是結構堅固具有持久性，施工比較簡(jiǎn)單，維修量較小，鋼材需要量小，除卸荷板外其他部位基本不用。但是方塊碼頭的水下安裝工作量較大、整體性較差、砂石料等材料的用量較大;沉箱碼頭的特點(diǎn)是施工速度快，整體性較好，水上安裝工作量小，材料費用較小。但是沉箱碼頭的耐久性較差，鋼材用量較大，同時(shí)需要有預制場(chǎng)和大型設備;扶壁碼頭的特點(diǎn)是混凝土和鋼材用量少，不需要有預制場(chǎng)和下水設施，水下安裝量小，施工速度快。但是施工期抗浪性較差，整體性較差;圓筒碼頭的特點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單，受力條件好，鋼材混凝土用量少。但是耐久性較差，需要大型船機等設備。

　　2、重力式碼頭設計標準要求

　　2.1設計標準

　　重力式碼頭的設計施工必須要按照《重力式碼頭設計與施工規范》(JTJ290-98)、《海港水文規范》(JTJ213-98)與《港口工程荷載規范》(JTJ215-98)、《港口工程地基規范》(JTJ250-98)及《港口工程混凝土結構設計規范》(JTJ267-98)的要求進(jìn)行設計和施工，以此保證重力式碼頭的科學(xué)設計、合理施工。

　　2.2設計參數

　　設計潮位可參照設計高水位、設計低水位、極端高水位以及極端低水位。設計波浪施工期考慮5-10年，重現期50年。波高累積頻率，結構穩定及強度：H1%;基床護肩、護底塊石穩定驗算：H5%。設計離泊風(fēng)速的情況是在港內取 V=22m/s。緊急離泊波高要根據碼頭、船舶、拖輪等進(jìn)行綜合確定。一般情況取H=1.5～2.0m。船舶的法向靠岸速度要根據船舶的滿(mǎn)載排水量、泊位的掩護情況，按照《港口工程荷載規范》要求選取。地震設計烈度要采用《中國地震烈度區劃圖》規定的基本烈度作為設計烈度，但是在采用高于或低于基本烈度作為基本參照時(shí)，需要有關(guān)部門(mén)進(jìn)行審核批準。地基土物理力學(xué)指標，需要對建筑材料、回填材料的物理力學(xué)指標進(jìn)行檢測，檢測合格后才能確定。碼頭水深、頂面高程等總體布置參數，以及碼頭工藝布置尺度及荷載也是碼頭設計施工的重要參數。

　　3、重力式碼頭結構建設

　　3.1基槽開(kāi)挖準備

　　在基槽開(kāi)挖之前，為保證基槽內的水位低于基槽開(kāi)挖的底面，要在基槽開(kāi)挖的邊緣建設泵站，泵站建好以后在港口的輪渡上和檢修的碼頭上，進(jìn)行圍堰填筑以及鋼板樁的打設工作，此外為便于基槽的開(kāi)挖需要做出一條施工通道。

　　3.2基槽開(kāi)挖

　　基槽的開(kāi)挖施工采用石渣和其他材料在基槽內進(jìn)行通道的鋪設，使用挖掘機進(jìn)行土方開(kāi)挖施工，隨時(shí)測量基槽的標高和位置對發(fā)現問(wèn)題要及時(shí)解決。

　　3.3基床拋石處理

　　使用挖掘機和運送石料的卡車(chē)進(jìn)行基床拋石施工，施工過(guò)程要保證基床的平整。

　　3.4基床夯實(shí)處理

　　按照相關(guān)規范設計要求，基床做夯實(shí)處理前要確定好基床的長(cháng)寬比，夯實(shí)完成后進(jìn)行平整，并進(jìn)行砼墊層工程施工。

　　4、重力式碼頭施工

　　4.1基槽回淤控制方法

　　基槽挖泥的施工船型要認真選擇，開(kāi)挖的深度和寬度要依照相關(guān)規范要求進(jìn)行，對基槽開(kāi)挖施工工序要進(jìn)行及時(shí)的驗收，以此保證基槽的平面位置的正確性和合理性�；�槽施工中的回淤問(wèn)題需要引起重視，并及時(shí)進(jìn)行疏通，保證基槽施工的順利進(jìn)行�；�槽開(kāi)挖工作結束后要進(jìn)行拋石平整，對回淤的沉積物進(jìn)行及時(shí)的清理。

　　4.2軌道位移、沉降控制

　　碼頭施工中，對軌道位移和沉降要進(jìn)行認真仔細的研究和分析，為碼頭留出一定的沉降和位移量，施工人員要及時(shí)了解基槽內的沉積物厚度和含水量，防止軌道位移和沉降的發(fā)生。在實(shí)際的使用中，軌道位移和沉降是避免不了的，因此要在施工中，利用比較容易調整的軌道，通過(guò)調整軌道盡量減少軌道位移和沉降的發(fā)生。

　　4.3拋填棱體頂高程偏低質(zhì)量控制

　　設計人員和施工人員能否進(jìn)行良好的溝通和配合，關(guān)系著(zhù)工程施工的質(zhì)量和進(jìn)度。因此施工人員和設計人員要進(jìn)行良好的溝通和協(xié)調，根據工程的實(shí)際情況和棱體材料的情況進(jìn)行設計和施工。施工中可以適度調高頂高程的高度，這樣可以大大降低胸腔施工的難度，提高工作效率，保證施工順利進(jìn)行。同時(shí)，在碼頭投入使用后的作業(yè)過(guò)程中，由于頂高程高度的調高提升了碼頭的整體減壓效果。

　　5、結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)我國重力式碼頭的不斷發(fā)展，各類(lèi)新技術(shù)的不斷出現，對重力式碼頭的建設提出了更高的要求。重力式碼頭在設計和施工過(guò)程中，各種問(wèn)題不斷出現，所以需要在實(shí)踐中不斷的總結和提煉經(jīng)驗，同時(shí)對重力式碼頭的設計施工進(jìn)行深入的研究，以此促進(jìn)我國重力式碼頭設計和建設水平的不斷提高，推動(dòng)我國的港口運輸和經(jīng)濟不斷的發(fā)展。

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