港口工程及水工建筑物.pdf

章港口工程及水工建筑物概述港口是具有水陆联运设备和条件，供船舶安全进出和停泊的运输枢纽。港口工程是兴建港口所需的各项工程设施的工程技术，包括港址选择、工程规划设计及各项设施(如各种建筑物、装卸设备、系船浮筒、航标等)的修建。港口工程也指港口的各项设施。港口工程原是土木工程的一个分支，随着港口工程科学技术的发展，已逐渐成为相对独立的学科。但仍和土木工程的许多分支，如水利工程、道路工程、铁路工程、桥梁工程、房屋工程、给水和排水工程等分支保持密切的联系。2.发展简史最原始的港口是天然港口，有天然掩护的海湾、水湾、河口等场所供船舶停泊。港口的发生时从古代渔捞开始的，一般都是天然港湾，只是为了单纯的停泊渔船或是安全避险。那时还没有港口的概念，所有的港口都是天然港口。随着时间的推进和人类生产力的发展，天然港口已经越来越不能满足人类自身发展的需要，须兴建具有码头、防波堤和装卸机具设备的人工港口，这是港口工程建设的开端。中国是人工港口出现最早的国家之一，在秦汉时期就出现了山阴港等人工海港。时间来到近代（17世纪中叶——20世纪中叶），随着资本主义的发展和商品经济的崛起，船舶的迅速大型化。由原来的石材和木料为主的港口工程逐渐被以钢材和混凝土结构所取代，在工程的理论方面也有巨大的创新，从而保证了工程结构物的安全性。我们所熟知的港口工程是现代港口工程（20世纪中叶以后）。第二次世界大战以后，现代科学技术推进了建筑材料的发展、建筑理论技术的更新，加上施工过程的工业化和规模化。出现了一大批大型的海港，如荷兰的鹿特丹海港、中国的上海港等。8-1荷兰鹿特丹海港图8-2中国上海港3.港口工程规划港口工程建设牵涉面广，关系到临近的铁路、公路和城市建设，关系到国家的工业布局和工农业生产的发展。因此，必须按照统筹安排、合理布局、远近结合、分期建设的原则制订规划，特别是沿海港口的建设规划。贯彻深水深用、浅水浅用的原则，合理开发利用或保护好国家的港口资源。制订规划要做好港口腹地的社会经济调查，弄清建港的自然条件，选择好港址，确定合理的工程规模和总规划，进行可行性研究后，制订实施规划。港口工程的规划包括选址、规模、布置方案。港口的选址是港口设计最为重要的工作，它不仅要考虑港口经济腹地范围内的工农生产、交通运输，还要考虑港口自身和附近环境因素。港口的规模以吞吐量为依据进行设计；远景货物吞吐量、船舶的性能、尺度及今后发展趋势也是港口规划设计的主要依据。港口布置遵循原则：统筹安排、合理布局、远近结合和布置方案是规划阶段最重要的工作之一，港口布置的基本类型：自然地形布置（天然港）、挖入内陆和填筑式。港口规划的一般程序如下图所示。图8-3港口规划的一般程序港口工程设计港口工程设计的基本内容包括以下几个方面：①客货运量的调查和预测；②港址选择；③船型及其运输组织形式的确定；④岸线使用的分配；⑤装卸工艺的确定；⑥泊位数和库场面积等的确定；⑦高程设计；⑧港口总平面布置；⑨港口水工建筑物和陆域建筑物的设计；⑩推荐科学的管理机构和合理的人员编制，施工方案的确定以及投资及其效益的估计。5.港口工程特点港口工程施工有许多地方与土木工程相同，但有自己的特点。港口工程往往在水深浪大的海上或水位变大的江河上施工，水上工程量大、质量要求高、施工周期短，我国和其他国家的一些海港还受台风或其他风暴的袭击。因此，要求尽可能采取装配化程度高、施工速度快的工程施工方案，尽量缩短水上作业时间；并采取切实可行的措施保证建筑物在施工期间的稳定性，防止滑坡或其他形式的破坏。港口工程常遇到软土地基，使在软土上建造的港口建筑物出现各种工程事故，造成巨大损失。应从软土地基加固、改善地基应力状态、建筑物的结构和基础类型等方面着手，保证工程建成后的正常使用。港口建设发展趋势是：①石油、煤炭、矿砂、粮食等专用码头的兴建；②在风浪条件不是太差的开敞海域，不用防波堤掩护，兴建开敞式码头；③专供装卸、存放集装箱用的码头的发展；④填海造地工程的开展；⑤港口建设与城市工业区的发展密切配合，大力发展工业港；⑥大力发展海河联运和水水中转作业，在原港口中增建内河港地。这些趋势促使港口工程：①大力开辟深水航道和开挖深水港池，大量建设深水泊位；②结合港口疏浚吹填造陆，使软基加固技术得到很大发展；③码头结构向构件大型化、结构简单化方向发展；④防波堤向深水发展；⑤码头装卸设备向大型化、高效率和专业化方向发展；⑥电子计算机和其他先进技术在港口勘测、设计、施工和经营管理等方面日益广泛应用；⑦在波浪预报、波浪理论和不规则波浪作用力的研究，泥砂淤积研究及模型试验，防波堤人工块体的研究等方面，都有很大发展。1.按地理位置分港口按地理位置可分为河港、海港和河口港。（1）内河港：指位于天然河流或人工运河上的港口，包括湖泊港和水库港。湖泊港和水库港水面宽阔，有时风浪较大