新型碼頭結構在我國港口工程中的運用

吉增光

摘 要：港口工程是我國的重點工程項目，直接關系港口運輸效率和港口安全。受到地質因素和現(xiàn)代航運要求，傳統(tǒng)碼頭結構逐漸不能滿足當前港口工程的基本需求，容易誘發(fā)安全隱患，不利于航運發(fā)展。故此，展開對新型碼頭結構的研究，并對新型碼頭結構在港口工程中的運用展開分析，旨在提升港口工程的質量與安全，發(fā)揮港口工程功能，推動航運的持續(xù)健康發(fā)展。

關鍵詞：新型碼頭結構；港口工程；運用；重力式墩碼頭

中圖分類號：TV3 文獻標識碼：B 文章編號：1006—7973（2018）01-0063-03

碼頭結構對港口工程的整體安全性與可靠性具有直接的影響，如果港口工程的碼頭結構出現(xiàn)問題，則會造成碼頭的整體安全問題。不同的地質類型和自然條件，會對碼頭的結構選擇造成不良影響，如果選型失誤，必然導致隱患。當前，新型碼頭結構的研究不斷深入，各類碼頭結構得到不同程度的運用，需因地制宜，展開新型碼頭結構的選擇?；诖耍疚膶π滦痛a頭結構的類型展開研究，并結合實例，對幾種新型碼頭結構的應用實踐展開研究，詳細內容如下。

1 新型碼頭結構的簡單概述

港口工程是關系到港口經濟的關鍵，在具體的港口碼頭施工中，受到港口本身地質因素的影響，則造成傳統(tǒng)碼頭結構無法適應。如果仍舊按照常規(guī)碼頭結構施工，必然會造成安全隱患，威脅碼頭的安全與穩(wěn)定?，F(xiàn)階段，國內對新型碼頭結構的研究不斷深入，各類新型碼頭結構不斷應用到港口工程施工中。例如：桶式基礎結構碼頭、重力式碼頭、雙排大管樁碼頭等。

（1）桶式基礎結構碼頭。該類碼頭結構的效果較為理想，可提高軟土與結構的相互作用力，共同承擔上部結構所傳遞的荷載，其具體優(yōu)勢較為明顯。包括：①可工廠化預制，具體的施工中，可擇取預制構件的方式展開施工，且水上工藝相對簡單，無需運用繁瑣的下沉工藝，不用借助大型水上船只，僅僅依靠排水排氣能夠完成施工，不會對環(huán)境造成污染。②施工周期相對較短，且建設中所需施工材料相對較少，資源利用率高，符合綠色施工的基本需求。③可借助充氣的方式，將其拔出海面，可實現(xiàn)重復利用。桶式基礎結構可作為一種新型的軟基處理工藝，可有效提升淤泥地基的處理，使得地基的強度可得到保障，可廣泛用于淤泥質海岸港口。

（2）重力式碼頭。當前，港口工程中，碼頭結構選擇最多的結構為重力式結構。重力式碼頭主要是借助結構本身及填料的重力，保持結構的穩(wěn)定，降低結構發(fā)生滑移和傾覆的風險。通常情況下，可將重力式碼頭分為沉箱碼頭、方塊碼頭、現(xiàn)澆混凝土碼頭等。但是，重力式碼頭也存在一定的缺陷，由于其借助自身重力實現(xiàn)穩(wěn)定，其對基礎的承載能力要求相對較高。且由于大型化的特性，使得新型重力式碼頭容易出現(xiàn)質量問題。但借助有效的施工質量控制，可全面提升重力式碼頭的應用效果。

（3）新型雙排大管樁碼頭。這類碼頭主要是借助預應力混凝土的大直徑管樁，這類管樁具有良好的承載能力和抗彎強度，且抗腐蝕能力與耐久性較為理想，可廣泛用于不同類型的港口工程施工中。

2 新型碼頭結構在我國港口工程中的運用

新型碼頭結構對改善港口工程的質量和安全具有十分積極的作用，推動港口工程發(fā)揮與航運發(fā)展?，F(xiàn)針對上述三種新型碼頭結構為例，結合工程實例，對上述三種碼頭結構的運用展開研究，詳細內容如下。

2.1 桶式基礎結構碼頭的運用

對于桶式基礎結構，本文結合連云港港口工程的基本情況，分析其具體運用實踐。連云港是典型淤泥質海岸，且港口工程的自然環(huán)境復雜，為保障港口的建設，該港口工程中，對桶式基礎結構碼頭進行運用，達到發(fā)揮淤泥質土特性，增強地基承載能力的目的。

2.1.1 桶式基礎結構形式

桶式基礎結構不同于大圓筒結構，且與吸附錨結構也存在明顯差異。桶式基礎結構可分為筒型結構與扶壁結構，如下圖1所示，為桶式基礎結構的剖面圖。

這兩種結構形式下部結構沒有差異，且力學原理相同，均是借助殼體空間將軟土封在體內，直接將外部荷載傳遞到結構底部。筒型結構形式運用蓋板，將上部結構與下部結構連接，這種連接方式可以理解為剛性連接，而扶壁結構則是借助一個平面與基礎桶蓋接觸，運用該平面，將所產生的水平力與豎向力傳遞到筒體，但不會傳遞彎矩。為保持扶壁結構的穩(wěn)定性，具體扶壁結構構建中，運用壓重與其重量實現(xiàn)穩(wěn)定。在實際結構形式運用中，需結合因地制宜的原則，展開對結構形式的選擇。

2.1.2 結構使用功能

在研究桶式基礎結構形式后，對其具體功能展開研究?？蓪⑼笆交A結構分為防波堤結構和岸壁結構。在實際的港口工程施工中，如僅僅需求防波和減淤的能力，則選擇桶式基礎波堤結構，這樣可順利減輕波浪對港口的干擾。具體運用中，下部結構插入淤泥，但不進入土層。桶式基礎岸壁結構，能承擔水平土壓力，需進入土層，結合位移情況展開設計，可使之適應土體蠕變。

2.1.3 應用實例

以連云港港口工程為例，對其具體運用展開研究。具體分為防波堤工程和港區(qū)岸壁工程。

（1）防波堤工程可分為東堤與西堤兩個部分，其長度分別為12206.18m與9561.56m，借助詳細的地質勘察工作，獲取區(qū)域地質信息。得到淤泥層厚度8.5m，平均潮位下水深8m，現(xiàn)將防波堤設置在-3～5m的等深線。具體施工中，如果選擇斜坡堤結構，不僅會導致服務年限降低，還會造成造價增高，不利于工程需求。故此，擇取桶式基礎防波堤結構，其可在降低成本的基礎上，增強防波堤效果，較比斜坡防波堤，成本可以節(jié)省2.3億元，工期縮減14個月，效果顯著。

（2）岸壁工程中的運用。港區(qū)內擇取環(huán)抱式防波堤掩護，可形成一個岸線長達33.5km的碼頭岸線。對于港區(qū)內的岸線，則選擇桶式基礎岸壁結構，在具體的施工中，運用這類碼頭結構，可節(jié)省工程造價10億元。

由此可見，連云港碼頭運用新型桶式基礎結構，其在適應連云港淤泥質土的基礎上，可有效降低港口工程的工程造價，效果顯著。endprint

2.2 重力式碼頭結構的運用

重力式碼頭結構是當前碼頭建筑中使用較為普遍的碼頭結構，借助碼頭結構本身和填料的重力，規(guī)避結構滑移與傾覆?，F(xiàn)本文結合某一具體港口工程對其運用展開研究。該工程二期設計年吞吐量100萬t，三期設計140萬t，設計最低水位17.5m，碼頭面高程26m。其地質資料中，③層粉質粘土qf為45，qR為1100，fak為180。通過詳細對區(qū)域地質研究，得到港口未出現(xiàn)不良地質因素，穩(wěn)定性、承載力良好，可展開重力式碼頭結構運用。

該港口工程，擇取重力式碼頭結構，墻身與蓋板均為現(xiàn)澆結構，墻身斷面形式選擇有底單層空心塊體，界面形式為III字形，并間隔15展開變形縫設置，墻身厚度0.8m，底部壁厚0.8m，蓋板厚度0.6m。選擇混凝土墊層，厚度控制在0.15m。如下圖2所示，為本工程具體的重力式碼頭結構圖。

本工程選擇重力式空箱結構，具有施工簡單、快捷、造價低廉等特點，盡管會出現(xiàn)一些沉降和排水等問題，但比傳統(tǒng)高框架結構的鉆孔灌注樁施工，效果更為顯著，適應本工程的基本需求。

此外，在具體重力式結構碼頭運用中，需展開有效的結構計算工作，具體的計算內容包括：自重力，船舶系纜力與撞擊力、地基承載力、抗傾系如表1所示，為荷載及相關力的計算結果。

在具體施工中，結合具體地質條件和開挖方式，確認開挖高度，規(guī)避淤泥回淤。在底板和胸腔澆筑中，需注意裂縫處理，強化監(jiān)控，保障結構穩(wěn)定。為避免沉降和位移，施工過程中，需預留位移與沉降量，確保重力式結構碼頭的穩(wěn)定可靠。

2.3 新型雙排大管樁碼頭

這類結構具體運用中，先前后兩排大管樁施工，設置鋼連桿連接，給予分層拋沙，深層攪拌加固處理拋沙體與自然地基，從而達到加固目的?？煞譃槿位靥钌埃⒔o予有效加固。這類碼頭結構在具體運用中，具有其本身的特點，包括降低樁側壓力，促使港口工程可以在水深較大，噸位較大與地質條件相對較差的環(huán)境中運用，可有效降低施工成本，提升港口工程施工效率，很好的耐受港口腐蝕等效果。

針對新型雙排大管樁碼頭可展開有效改進工作，促使新型雙排大管樁碼頭的運用效果更為理想，具體的改進為：具體設計中，將阻滑作用納入到整體穩(wěn)定計算中，從而控制管樁間距。再考慮固體轉動影響，控制嵌固點的選取。分析板樁內力，選擇嵌固點法使同一結構用相同假定分析，減少相關計算工作量。

3 結束語

研究分析新型碼頭結構在港口工程中的運用，分別對重力式碼頭結構、桶式基礎結構和雙排大管樁碼頭結構展開研究，并結合實例，分別對各種新型碼頭結構在港口工程中的運用進行闡述，從而明確具體新型碼頭結構的優(yōu)缺點及運用要點，從而滿足港口工程的基本需求，綜合提升港口工程的質量與安全，滿足航運需求，推動航運發(fā)展。

參考文獻：

[1]陳浩群，李武.新型結構在連云港港口工程中的應用[J]. 水運工程， 2013（10）：83-88.

[2]張海民.新型重力式碼頭在安徽內河港口工程中的應用[J].工程與建設， 2014（5）：647-649.

[3]陳峰. 新型重力式碼頭在工程中的應用[J]. 商品與質量， 2016（19）：48-49.

[4]張育林， 馮先導， 林紅星，等. 無錨板樁新型施工碼頭結構的設計與應用[J].中國港灣建設， 2016，36（6）：29-31.

[5]高志偉，唐照評.疏排管樁新型碼頭結構的實際工程運用[J].中國港灣建設， 2015（4）：21-23.

[6]丁友林. 新型材料在港口工程中應用可能性的探討[J]. 科技風， 2015（16）：147-147.endprint