吉增光

摘 要：港口工程是我國的重點工程項目，直接關(guān)系港口運輸效率和港口安全。受到地質(zhì)因素和現(xiàn)代航運要求，傳統(tǒng)碼頭結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的研究，并對新型碼頭結(jié)構(gòu)在港口工程中的運用展開分析，旨在提升港口工程的質(zhì)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(guān)鍵詞：新型碼頭結(jié)構(gòu)；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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，則會造成碼頭的整體安全問題。不同的地質(zhì)類型和自然條件，會對碼頭的結(jié)構(gòu)選擇造成不良影響，如果選型失誤，必然導(dǎo)致隱患。當前，新型碼頭結(jié)構(gòu)的研究不斷深入，各類碼頭結(jié)構(gòu)得到不同程度的運用，需因地制宜，展開新型碼頭結(jié)構(gòu)的選擇?；诖?，本文對新型碼頭結(jié)構(gòu)的類型展開研究，并結(jié)合實例，對幾種新型碼頭結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實踐展開研究，詳細內(nèi)容如下。

1 新型碼頭結(jié)構(gòu)的簡單概述

港口工程是關(guān)系到港口經(jīng)濟的關(guān)鍵，在具體的港口碼頭施工中，受到港口本身地質(zhì)因素的影響，則造成傳統(tǒng)碼頭結(jié)構(gòu)無法適應(yīng)。如果仍舊按照常規(guī)碼頭結(jié)構(gòu)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(nèi)對新型碼頭結(jié)構(gòu)的研究不斷深入，各類新型碼頭結(jié)構(gòu)不斷應(yīng)用到港口工程施工中。例如：桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)碼頭、重力式碼頭、雙排大管樁碼頭等。

（1）桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)碼頭。該類碼頭結(jié)構(gòu)的效果較為理想，可提高軟土與結(jié)構(gòu)的相互作用力，共同承擔上部結(jié)構(gòu)所傳遞的荷載，其具體優(yōu)勢較為明顯。包括：①可工廠化預(yù)制，具體的施工中，可擇取預(yù)制構(gòu)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(shè)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(fù)利用。桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)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(zhì)海岸港口。

（2）重力式碼頭。當前，港口工程中，碼頭結(jié)構(gòu)選擇最多的結(jié)構(gòu)為重力式結(jié)構(gòu)。重力式碼頭主要是借助結(jié)構(gòu)本身及填料的重力，保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，降低結(jié)構(gòu)發(fā)生滑移和傾覆的風(fēng)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(chǔ)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(zhì)量問題。但借助有效的施工質(zhì)量控制，可全面提升重力式碼頭的應(yīng)用效果。

（3）新型雙排大管樁碼頭。這類碼頭主要是借助預(yù)應(yīng)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(jié)構(gòu)在我國港口工程中的運用

新型碼頭結(jié)構(gòu)對改善港口工程的質(zhì)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(jié)構(gòu)為例，結(jié)合工程實例，對上述三種碼頭結(jié)構(gòu)的運用展開研究，詳細內(nèi)容如下。

2.1 桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)碼頭的運用

對于桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，本文結(jié)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(zhì)海岸，且港口工程的自然環(huán)境復(fù)雜，為保障港口的建設(shè)，該港口工程中，對桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)碼頭進行運用，達到發(fā)揮淤泥質(zhì)土特性，增強地基承載能力的目的。

2.1.1 桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式

桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不同于大圓筒結(jié)構(gòu)，且與吸附錨結(jié)構(gòu)也存在明顯差異。桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可分為筒型結(jié)構(gòu)與扶壁結(jié)構(gòu)，如下圖1所示，為桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的剖面圖。

這兩種結(jié)構(gòu)形式下部結(jié)構(gòu)沒有差異，且力學(xué)原理相同，均是借助殼體空間將軟土封在體內(nèi)，直接將外部荷載傳遞到結(jié)構(gòu)底部。筒型結(jié)構(gòu)形式運用蓋板，將上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)連接，這種連接方式可以理解為剛性連接，而扶壁結(jié)構(gòu)則是借助一個平面與基礎(chǔ)桶蓋接觸，運用該平面，將所產(chǎn)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，具體扶壁結(jié)構(gòu)構(gòu)建中，運用壓重與其重量實現(xiàn)穩(wěn)定。在實際結(jié)構(gòu)形式運用中，需結(jié)合因地制宜的原則，展開對結(jié)構(gòu)形式的選擇。

2.1.2 結(jié)構(gòu)使用功能

在研究桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式后，對其具體功能展開研究。可將桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分為防波堤結(jié)構(gòu)和岸壁結(jié)構(gòu)。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(chǔ)波堤結(jié)構(gòu)，這樣可順利減輕波浪對港口的干擾。具體運用中，下部結(jié)構(gòu)插入淤泥，但不進入土層。桶式基礎(chǔ)岸壁結(jié)構(gòu)，能承擔水平土壓力，需進入土層，結(jié)合位移情況展開設(shè)計，可使之適應(yīng)土體蠕變。

2.1.3 應(yīng)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(zhì)勘察工作，獲取區(qū)域地質(zhì)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(shè)置在-3～5m的等深線。具體施工中，如果選擇斜坡堤結(jié)構(gòu)，不僅會導(dǎo)致服務(wù)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(chǔ)防波堤結(jié)構(gòu)，其可在降低成本的基礎(chǔ)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(nèi)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(nèi)的岸線，則選擇桶式基礎(chǔ)岸壁結(jié)構(gòu)，在具體的施工中，運用這類碼頭結(jié)構(gòu)，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(chǔ)結(jié)構(gòu)，其在適應(yīng)連云港淤泥質(zhì)土的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)的運用

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

該港口工程，擇取重力式碼頭結(jié)構(gòu)，墻身與蓋板均為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，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(shè)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(jié)構(gòu)圖。

本工程選擇重力式空箱結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)的鉆孔灌注樁施工，效果更為顯著，適應(yīng)本工程的基本需求。

此外，在具體重力式結(jié)構(gòu)碼頭運用中，需展開有效的結(jié)構(gòu)計算工作，具體的計算內(nèi)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(guān)力的計算結(jié)果。

在具體施工中，結(jié)合具體地質(zhì)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定。為避免沉降和位移，施工過程中，需預(yù)留位移與沉降量，確保重力式結(jié)構(gòu)碼頭的穩(wěn)定可靠。

2.3 新型雙排大管樁碼頭

這類結(jié)構(gòu)具體運用中，先前后兩排大管樁施工，設(shè)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?，并給予有效加固。這類碼頭結(jié)構(gòu)在具體運用中，具有其本身的特點，包括降低樁側(cè)壓力，促使港口工程可以在水深較大，噸位較大與地質(zhì)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(shè)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(zhuǎn)動影響，控制嵌固點的選取。分析板樁內(nèi)力，選擇嵌固點法使同一結(jié)構(gòu)用相同假定分析，減少相關(guān)計算工作量。

3 結(jié)束語

研究分析新型碼頭結(jié)構(gòu)在港口工程中的運用，分別對重力式碼頭結(jié)構(gòu)、桶式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和雙排大管樁碼頭結(jié)構(gòu)展開研究，并結(jié)合實例，分別對各種新型碼頭結(jié)構(gòu)在港口工程中的運用進行闡述，從而明確具體新型碼頭結(jié)構(gòu)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(zhì)量與安全，滿足航運需求，推動航運發(fā)展。

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