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海港工程

海港工程是指为沿海兴建水陆交通枢纽和河口兴建海河联运枢纽所修造的各种工程设施。主要包括防波堤、码头、修造船建筑物,陆上装卸、储存、运输设施和港池、进港航道及其水上导航设施等。

主要包括防波堤、码头、修船造船建筑物,陆上装卸、储存、运输设施和港池、进港航道及其水上导航等项建筑工程。

海港包括水域和陆域两部分。可分为海岸港和河口港。前者位于海滨或海湾内,后者位于河口段内。按用途又可分为商港、军港、渔港、工业港和避风港等,各有其建港要求。商港对水深和港内水域平稳的要求较高;军港要求有良好的掩蔽和几个口门;渔港要求有足够的水域和较好的天然掩护,水面较平稳,尽量靠近渔场;工业港要求靠近大型工矿企业;避风港应尽量利用有天然掩护的水域。许多海港通常根据多种用途合理布置。水域供船舶航行、回转、锚泊和水上过驳等,包括进港航道、港口口门、港池、回旋池、泊池等。各部分的控制水深称为港口水深,表明港口条件可接纳最大船舶的基本界限,它应保证在设计低水位时来港最大船舶的龙骨与港底有必要的安全距离。

①防波堤。有的内侧兼用为码头。

②码头建筑物。码头平面轮廓有顺岸式、突堤式和墩式等3种。海港广泛采用直立式码头,它前缘临深水,便于船舶靠拢和装卸作业。直立式码头又分为重力式、板桩和高桩等多种结构。

③修造船建筑物。包括滑道船台、干船坞、浮船坞等型式。船台是修造船用的场地,设有供船舶上下水的滑道;干船坞是坞底低于水面的水池式建筑物,坞壁三面封闭,临水一面为坞首,设有可开启的坞门;浮船坞又称浮坞,是由侧墙及坞底板构成的特殊槽形船体,在其中检修船舶。

现代世界海运航线网和众多港口形成于19世纪后半期,但最初的航海和筑港在公元前约1000年即已开始。当时地中海沿岸的腓尼基、迦太基、埃及、希腊、罗马等曾拥有相当大的海上船队。腓尼基曾在其商业中心建立了古代的海上碇泊区,采用砌石堤防护;迦太基有石头建造的海船码头。中国公元前306~前220年建成了碣石(秦皇岛附近)、转附(芝罘附近)、琅(青岛以南)等海港;会稽(今宁波)、泉州、番禺等海港则分别建于汉、唐以后。近代中国建港开展较迟,但后来发展较快,至20世纪80年代初已有 100多个大小港口,年吞吐量达2亿多吨。

海港主要承担海上运输和内陆运输的转载,货物和旅客的集散,可分为海岸港和河口港。海岸港位于海滨或海湾内,为海上运输服务,如中国大连港、美国纽约港。河口港位于河口段内,既为海运服务,又为河运服务,是海-河联运的枢纽,如中国上海港、荷兰鹿特丹港。海港按用途不同又可分为商港、军港、渔港、工业港和避风港等。用途不同,建港的要求也有所不同。如商港对水深和港内水域平稳的要求较高;军港要有良好的掩蔽和几个口门;渔港需要足够的水域和较好的天然掩护,港内水面较平稳,并尽量靠近渔场;工业港须靠近大型工矿企业;避风港应尽量利用具有天然掩护的水域。港口范围包括水域和陆域(图1)。港口水域供船舶航行、回转、锚泊和水上过驳等,要求具备适当的面积和水深,且水面稳静,水流平缓。水域包括进港航道、港口口门、港池、回旋池、泊池等。各部分的控制水深称为港口水深,是港口的重要标志之一,它表明港口条件和可接纳最大船舶的基本界限。港口各处水深根据使用要求、水工建筑物造价及维持费用分别考虑,不完全一致。有潮港进港航道的开挖量较大时,可考虑船舶乘潮入港。总之,港口水深应保证在设计低水位时,来港的最大船舶龙骨与港底有必要的安全距离。

港址的选择是根据港口吞吐量和主要运输船型,进港航道、港口水域和陆域的条件,公路、铁路、水路等集疏运条件和筑港材料来源等;查明潮汐、波浪、水流、泥沙、气象、地质地貌等环境因素的特征;并结合当地经济地理环境的具体条件进行分析、论证、比较后加以确定。

在沿海选择港址,必须研究海岸岸滩演变和河口河床演变的规律,及其对建港可能产生的影响。根据岩质、沙质、淤泥质海岸和入海河口的不同特点,采取不同的工程设施。岩质海岸大多岸线曲折,岸坡陡、水深大、泥沙少、地基好,易建成天然良港。但基岩可能较高,陆域开挖的石方量过大,会提高建港造价。沙质海岸岸线较平直,岸坡较缓,常需建造防波堤形成人工掩蔽水域,减少泥沙淤积。淤泥质海岸岸线平直,岸坡平坦,深水离岸很远,地基条件差,所需防波堤的工程量大,港口建成后回淤严重,在此选址必须慎重。河口内建港,掩蔽条件好,但常常遇到河口拦门沙,航道水深不足,影响航行,需要采取相应的工程设施才能改善。

主要包括防波堤、码头、修造船建筑物。

防波堤  位于港口水域外围,用以抵御波浪侵袭,保证港内具有平稳的水面。堤头处为港口口门,其宽度应满足船舶出入航行的要求,有的防波堤也兼防泥沙、浮冰入侵,内侧有时也兼做码头。

供船舶停靠、装卸货物和上下旅客用的水工建筑物。按码头平面轮廓可分成顺岸式、突堤式和墩式。海港中广泛采用直立式码头,前缘临深水,便于船舶停靠和进行装卸作业。直立式码头又有重力式、板桩、高桩等多种结构形式。①重力式码头,以码头本身重量来保持稳定的一种码头型式。主要由上部结构、墙身、基床及墙后回填等部分组成。按其墙身结构,有方块砌筑、混凝土整体浇筑、沉箱式和扶壁式等形式,其结构特点是整体性强和坚固耐久,适用于地基稳固、砂石料充足的地区。②板桩码头,由板桩、帽梁、导梁、锚杆和锚碇结构物等构筑而成,依靠板桩入土部分的土压力和上部锚碇结构的拉力维持其整体稳定性。通常采用钢筋混凝土板桩或钢板桩,结构简单,施工速度较快,除特别坚硬和过于软弱的地基外,一般地基都能适应。③高桩码头,由基桩和桩台组成,通过桩台将作用于码头上的荷载分配给下部基桩并传到地基中去,以维持码头的稳定。一般说来,高桩码头预制装配的程度高,结构自重轻,适用于较软弱的地基。

供船舶上下水和船体露出水面进行修造用的建筑物,也称船厂水工建筑物。按移船的工作方式,建筑物有滑道船台、干船坞、浮船坞等型式。①船台是专供修造船用的场地,设有供船舶上下水的滑道。修船时,用移船车架沿滑道曳船上岸,再用船台小车将船移入船台。修好后则按相反操作程序将船沿滑道送回水中。按船舶移动方向可分为纵向滑道(图2)和横向滑道。②干船坞是坞底低于水面的“水池”式建筑物,坞壁三面封闭,临水一面为坞首,设有可开启的坞门(图3)。船坞还配备起重机械、灌排水系统、拖曳系纤装置等。修船时,将坞门打开,待坞内外水位平齐后引船入坞,再关门把坞内水抽干,船舶即可坐落坞墩进行检修。修好后按相反操作程序引船出坞。③浮船坞亦称浮坞,是由侧墙及坞底板构成的一种特殊槽形船体,有钢结构和钢筋混凝土结构两类。检修船舶时,将浮坞舱内灌水,使坞沉到所需深度,把待修船舶拖入,然后排去舱内水,坞即连船一同浮起,并使船底露出水面。浮坞常系泊在船厂附近,也可用拖船拖到需要修船的地方。  由于船舶日趋大型化,先进的巨型油轮、矿石船等抗御风浪的能力强,所要求的泊稳条件较低,无掩护的深水码头得到很快的发展,如栈桥式码头,岛式码头及单点系泊等。栈桥式码头以狭长的栈桥与岸相连,栈桥上敷设油管或皮带式输送机,用以输送石油或矿石。岛式码头由独立的靠船墩、系缆墩和装卸平台组成。单点系泊是将船首缆系于浮筒或固定塔架上一点的船舶系泊方式。浮筒或固定塔架设置在离岸较远的深水海面上,通过海底输油管道装卸油轮。

海事结构外观是设计的重要一环,因为外观可能会对海港周围环境景观造成影响。由于结构外观影响到期后的设计方针,因此,设计初期就应对此加以考虑。


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