深水碼頭建設(shè)問題的探討與研究

【摘 要】本文通過介紹我國深水碼頭的建設(shè)情況，著重講解了深水碼頭的結(jié)構(gòu)形式，并從深水碼頭的樁基結(jié)構(gòu)形式、沉箱式結(jié)構(gòu)、導(dǎo)管架式做了詳細的介紹，最后對我國深水碼頭的建設(shè)作了展望，得出見浪式高樁深水碼頭將會成為今后深水碼頭建設(shè)的重點，并提出了一些建議，供讀者參考

【關(guān)鍵詞】深水碼頭；樁基—沉箱式結(jié)構(gòu)；導(dǎo)管架式結(jié)構(gòu)；削浪高樁

1.引言

雖然我國的港口碼頭建設(shè)有了如此規(guī)模，但是由于供求關(guān)系失調(diào)，港口的吞吐能力得不到更大的提升，同時不能滿足運量的需求。改革開放后的30年，環(huán)境條件較好的海岸線得到了充分的開發(fā)與利用，因此在此情況下急需對一些自然條件相對惡劣的海岸線進行開發(fā)利用，以緩解我國海港碼頭供不應(yīng)求的現(xiàn)狀。為了使得大型船舶能夠?？繂?，就需要根據(jù)實際情況建設(shè)深水碼頭，由于建設(shè)深水碼頭的消耗資源過高，通常采用開敞式深水的建設(shè)形勢，這樣的結(jié)構(gòu)形式一般建設(shè)在沒有防堤護的海岸線，因此受到的海上的作用力較大，一般適合一些裝卸標準較低的碼頭處。

2.深水碼頭結(jié)構(gòu)形式

通常情況下，開敞式深水碼頭分為兩種，一種是完全固定深水碼頭，另一種是靠泊深水碼頭。完全固定深水碼頭又稱固定深水碼頭，一般有樁基式和沉箱式兩種，靠泊式深水碼頭又可分為多點和單點式兩種。現(xiàn)在我國比較常用的是樁基式，同時工程上有時會把樁基和沉箱兩種進行結(jié)合，形成一種新的結(jié)構(gòu)形式樁基—沉箱式。

2.1深水碼頭中樁基結(jié)構(gòu)形式

樁基梁板的基礎(chǔ)主要是樁基，其上一般通過澆注的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)組成，有兩個方向的梁和整個板。外界荷載的大小決定了使用樁的類型。通常情況下，在外界傳來的力不大時，可以使用性價比較高的預(yù)應(yīng)力混凝土樁，在外界傳來的力較大時，可以使用鋼管樁來適應(yīng)深水碼頭，因此考慮各種因素的前提下選用不同的樁基形式對深水碼頭的建設(shè)至關(guān)重要。如常見的高樁深水碼頭，其相對波浪條件反應(yīng)較好，同時用材料的量較少，因此總造價較低，當同時，其整體荷載承載力相對較低，對于碼頭一些大型裝卸任務(wù)適應(yīng)性差，同時此樁基耐久性較差，是因為很多面積暴漏在浪濺區(qū)，海水的腐蝕較為嚴重，因此提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的深水碼頭建設(shè)受到了重視，這種高樁式樁基一般用在傳送作業(yè)等方面上，其與樁臺共同構(gòu)成了高樁橋的結(jié)構(gòu)形式。

2.2深水碼頭樁基—沉箱式結(jié)構(gòu)

樁基—沉箱式結(jié)構(gòu)是一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，其結(jié)合了樁基與沉箱的共同的優(yōu)點，其一般的結(jié)構(gòu)形式是最下部為沉箱部分，沉箱上部為鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)，用來承受上部荷載。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)主要是利用樁基礎(chǔ)，使得在海水中的結(jié)構(gòu)面積較小，受到的海水作用力較小，這種結(jié)構(gòu)形式受力較為合理，主要是通過結(jié)構(gòu)的力的傳遞來進行荷載轉(zhuǎn)移，而不是傳統(tǒng)的通過自重的穩(wěn)定性來保持結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。通過這種結(jié)構(gòu)形式，在深水碼頭的設(shè)計與施工過程中隨著水深的增加，其整體的重量不會像傳統(tǒng)的基礎(chǔ)形式過大，這樣減少了整體造價。因此這種復(fù)合結(jié)構(gòu)非常適用于施工條件不好的深水碼頭。

這種復(fù)合結(jié)構(gòu)施工條件要求不高，海上浪與風對于施工影響不大，因此便與施工通常情況下施工順序如表1。

通過施工順序可以看出，很大一部分的施工過程是在預(yù)制過程中，只有一少部分通過現(xiàn)場施工完成，因此這種結(jié)構(gòu)形式不僅大大的節(jié)約了施工工期，而且在一定程度上減少了施工成本，對于深水碼頭建設(shè)意義重大。

2.3深水碼頭導(dǎo)管架式

導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)如同鋼管桁架一樣，整體類似鋼管組成的框架結(jié)構(gòu)，其樁主要是通過鋼樁構(gòu)成，樁與樁之間通過鋼管進行有效的連接，這種結(jié)構(gòu)在海中的面積較小，所受海浪和風的作用較小，同樣的是通過結(jié)構(gòu)進行傳力，而不是通過自重來進行自我穩(wěn)定，因此其結(jié)構(gòu)形式較為合理，也在一定程度上節(jié)約了造價。

深水碼頭用的導(dǎo)管框架主要是通過平臺、支撐體系以及基礎(chǔ)構(gòu)成。其上部主要是通過平臺來給機械工作和認為工作提供一個穩(wěn)定的平臺；支撐體系主要是通過連接上的鋼管進行力的傳遞，主要承受各方面?zhèn)鱽淼暮奢d，有風荷載，海水的作用以及上部傳來的荷載等，因此鋼管的焊接施工過程十分重要；基礎(chǔ)主要是將中間的支撐體系與海底進行有效的連接，根據(jù)海底的巖層的不同來合理的選擇連接結(jié)構(gòu)。通過以上的結(jié)構(gòu)組成形式可以看出，導(dǎo)管框架結(jié)構(gòu)形式在深水碼頭的運用過程中，中間的支撐體系起著承上啟下的作用，在整體施工過程中，要特別注意支撐體系鋼管之間連接的質(zhì)量問題。

3.深水碼頭建設(shè)的發(fā)展趨勢

國外對深水碼頭的建設(shè)有了豐富的經(jīng)驗，我國雖然對建設(shè)深水碼頭的齡期較短，但在近些年的努力下，對深水碼頭的設(shè)計以及施工問題上也積累了不少的經(jīng)驗，為以后大力發(fā)展深水碼頭建設(shè)提供了很多的理論數(shù)據(jù)和實踐經(jīng)驗。通過展望可以得知，削浪高樁深水碼頭的建設(shè)將成為一種主流的深水碼頭建設(shè)類型。

削浪高樁深水碼頭主要是通過對碼頭基礎(chǔ)設(shè)施假設(shè)一種阻擋結(jié)構(gòu)深入海水中，通過這種結(jié)構(gòu)的阻擋作用，可以有效的防止海浪對危險水域的影響，因此這種高樁深水碼頭不僅可以提供船舶的?？?，而且還可以有效的進行擋浪。由于這種高樁碼頭上部結(jié)構(gòu)增加了擋浪的結(jié)構(gòu)，因此海浪對這種高樁碼頭的作用力通過浪的作用傳給整個碼頭，因此碼頭受到總體的力會更大。通過這種受力方式，在設(shè)計時需要把這種高樁碼頭的剛度設(shè)計的更大，以滿足受力要求，下面介紹了這種高樁碼頭的優(yōu)點：

1、兼有靠泊和防浪兩種功能：對于一些防浪要求高、工程規(guī)模較小、在技術(shù)和經(jīng)濟上均不具備建造防波堤的工程，只須在碼頭結(jié)構(gòu)上設(shè)置防浪設(shè)施，稍微增加一些工程投資，就可以替代防波堤，達到靠泊和防浪雙重目的，大大減少工程投資。

2、工程量要少，工程投資?。簩τ谲浲恋鼗鶃碚f，建造重力式結(jié)構(gòu)要采用工程措施進行地基基礎(chǔ)處理，而這種技術(shù)處理所花費的代價， 和采用樁基結(jié)構(gòu)相比， 往往是事倍功半， 在經(jīng)濟上不合理。

3、最大限度的保持自然狀態(tài)：對工程所處水域的水流狀況、沖淤等自然條件影響較小，特別是在江河人?？诘貐^(qū)，為保持水流自然狀況，不允許建造實體結(jié)構(gòu)切斷水流，那么采用透空式結(jié)構(gòu)就是最佳的技術(shù)方案了。參考文獻

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