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基于水運(yùn)工程重力式碼頭設(shè)計(jì)施工的研究
摘要：作為水陸運(yùn)輸間的相互交換平臺(tái)，港口碼頭對(duì)推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的作用。重力式碼頭是港口碼頭中的一種重要的碼頭形式。它因具有較強(qiáng)的抗凍性而被廣泛使用。隨著重力式碼頭的不斷發(fā)展，對(duì)重力式碼頭的建設(shè)提出了更多、更高的要求，因此對(duì)重力式碼頭的設(shè)計(jì)施工要進(jìn)行深入的研究，推動(dòng)其向深水化、大型化的方向發(fā)展。
關(guān)鍵詞：水運(yùn)工程 設(shè)計(jì)施工 研究 重力式碼頭
現(xiàn)階段我國(guó)的碼頭結(jié)構(gòu)主要有板樁碼頭、高樁碼頭以及重力式碼頭三種形式，其中使用較廣泛的是重力式碼頭。重力式碼頭主要是依靠本身的結(jié)構(gòu)重力和填料重力等維持碼頭的穩(wěn)定。重力式碼頭根據(jù)使用要求的不同，在平面布置方面可分為重力式岸壁碼頭和重力墩式碼頭。重力式碼頭憑借自身的諸多優(yōu)點(diǎn)為我國(guó)的對(duì)外貿(mào)易、碼頭建設(shè)等做出了重要的貢獻(xiàn)。
1、重力式碼頭設(shè)計(jì)組成
1.1重力式碼頭特點(diǎn)
重力式碼頭主要由基礎(chǔ)、墻身、胸墻、棱體、倒濾層、回填料、面層、碼頭設(shè)施等部分組成。重力式碼頭的優(yōu)點(diǎn)是由混凝土工藝筑造而成，其岸壁具有耐久性高、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固牢靠等優(yōu)點(diǎn)，一般情況下不需要維修。但是重力式碼頭主要依靠自身的重力來(lái)維持碼頭的穩(wěn)定，所以重力式碼頭主要適用于巖石、堅(jiān)硬粘土和砂質(zhì)等地基類型，在砂石料較容易獲得的地方，重力式碼頭的造價(jià)相對(duì)要便宜一些。因此，重力式碼頭的缺點(diǎn)就是砂石用量較大，墻前波浪反射較大。
1.2重力式碼頭設(shè)計(jì)條件
在良好的地基上，例如：巖基、砂土、密實(shí)的粘土等地基是重力式碼頭修建的最佳選擇。重力式碼頭的設(shè)計(jì)條件需要考慮四個(gè)方面，首先是自然條件，其中包括水文中的潮位、波浪、風(fēng)、冰等條件，地質(zhì)中的地形、地質(zhì)、地震等因素。其次是使用要求，需要考慮泊位的噸級(jí)、船舶的尺度、裝卸的工藝、作業(yè)的要求、水電的供應(yīng)、環(huán)保消防等使用要求。再次是材料的來(lái)源，其中包括：塊石、回填料、材料單價(jià)等。最后是施工條件，包括預(yù)制場(chǎng)、船機(jī)、作業(yè)天數(shù)以及工期等。重力式碼頭的設(shè)計(jì)需要考慮到自然環(huán)境問題，碼頭的具體使用要求問題，碼頭的建筑材料問題以及施工條件，只有做好充分的實(shí)地調(diào)查研究和準(zhǔn)備工作，才能保證重力式碼頭能夠科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，保證重力式碼頭的施工質(zhì)量。
1.3重力式碼頭結(jié)構(gòu)
重力式碼頭按照墻身結(jié)構(gòu)劃分可分為：方塊碼頭、沉箱碼頭、扶壁碼頭、圓筒碼頭四種形式。方塊碼頭的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)堅(jiān)固具有持久性，施工比較簡(jiǎn)單，維修量較小，鋼材需要量小，除卸荷板外其他部位基本不用。但是方塊碼頭的水下安裝工作量較大、整體性較差、砂石料等材料的用量較大;沉箱碼頭的特點(diǎn)是施工速度快，整體性較好，水上安裝工作量小，材料費(fèi)用較小。但是沉箱碼頭的耐久性較差，鋼材用量較大，同時(shí)需要有預(yù)制場(chǎng)和大型設(shè)備;扶壁碼頭的特點(diǎn)是混凝土和鋼材用量少，不需要有預(yù)制場(chǎng)和下水設(shè)施，水下安裝量小，施工速度快。但是施工期抗浪性較差，整體性較差;圓筒碼頭的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力條件好，鋼材混凝土用量少。但是耐久性較差，需要大型船機(jī)等設(shè)備。
2、重力式碼頭設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求
2.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
重力式碼頭的設(shè)計(jì)施工必須要按照《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(JTJ290-98)、《海港水文規(guī)范》(JTJ213-98)與《港口工程荷載規(guī)范》(JTJ215-98)、《港口工程地基規(guī)范》(JTJ250-98)及《港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ267-98)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，以此保證重力式碼頭的科學(xué)設(shè)計(jì)、合理施工。
2.2設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)計(jì)潮位可參照設(shè)計(jì)高水位、設(shè)計(jì)低水位、極端高水位以及極端低水位。設(shè)計(jì)波浪施工期考慮5-10年，重現(xiàn)期50年。波高累積頻率，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及強(qiáng)度：H1%;基床護(hù)肩、護(hù)底塊石穩(wěn)定驗(yàn)算：H5%。設(shè)計(jì)離泊風(fēng)速的情況是在港內(nèi)取 V=22m/s。緊急離泊波高要根據(jù)碼頭、船舶、拖輪等進(jìn)行綜合確定。一般情況取H=1.5～2.0m。船舶的法向靠岸速度要根據(jù)船舶的滿載排水量、泊位的掩護(hù)情況，按照《港口工程荷載規(guī)范》要求選取。地震設(shè)計(jì)烈度要采用《中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖》規(guī)定的基本烈度作為設(shè)計(jì)烈度，但是在采用高于或低于基本烈度作為基本參照時(shí)，需要有關(guān)部門進(jìn)行審核批準(zhǔn)。地基土物理力學(xué)指標(biāo)，需要對(duì)建筑材料、回填材料的物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格后才能確定。碼頭水深、頂面高程等總體布置參數(shù)，以及碼頭工藝布置尺度及荷載也是碼頭設(shè)計(jì)施工的重要參數(shù)。
3、重力式碼頭結(jié)構(gòu)建設(shè)
3.1基槽開挖準(zhǔn)備
在基槽開挖之前，為保證基槽內(nèi)的水位低于基槽開挖的底面，要在基槽開挖的邊緣建設(shè)泵站，泵站建好以后在港口的輪渡上和檢修的碼頭上，進(jìn)行圍堰填筑以及鋼板樁的打設(shè)工作，此外為便于基槽的開挖需要做出一條施工通道。
3.2基槽開挖
基槽的開挖施工采用石渣和其他材料在基槽內(nèi)進(jìn)行通道的鋪設(shè)，使用挖掘機(jī)進(jìn)行土方開挖施工，隨時(shí)測(cè)量基槽的標(biāo)高和位置對(duì)發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)解決。
3.3基床拋石處理
使用挖掘機(jī)和運(yùn)送石料的卡車進(jìn)行基床拋石施工，施工過程要保證基床的平整。
3.4基床夯實(shí)處理
按照相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)要求，基床做夯實(shí)處理前要確定好基床的長(zhǎng)寬比，夯實(shí)完成后進(jìn)行平整，并進(jìn)行砼墊層工程施工。
4、重力式碼頭施工
4.1基槽回淤控制方法
基槽挖泥的施工船型要認(rèn)真選擇，開挖的深度和寬度要依照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行，對(duì)基槽開挖施工工序要進(jìn)行及時(shí)的驗(yàn)收，以此保證基槽的平面位置的正確性和合理性。基槽施工中的回淤問題需要引起重視，并及時(shí)進(jìn)行疏通，保證基槽施工的順利進(jìn)行�；坶_挖工作結(jié)束后要進(jìn)行拋石平整，對(duì)回淤的沉積物進(jìn)行及時(shí)的清理。
4.2軌道位移、沉降控制
碼頭施工中，對(duì)軌道位移和沉降要進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的研究和分析，為碼頭留出一定的沉降和位移量，施工人員要及時(shí)了解基槽內(nèi)的沉積物厚度和含水量，防止軌道位移和沉降的發(fā)生。在實(shí)際的使用中，軌道位移和沉降是避免不了的，因此要在施工中，利用比較容易調(diào)整的軌道，通過調(diào)整軌道盡量減少軌道位移和沉降的發(fā)生。
4.3拋填棱體頂高程偏低質(zhì)量控制
設(shè)計(jì)人員和施工人員能否進(jìn)行良好的溝通和配合，關(guān)系著工程施工的質(zhì)量和進(jìn)度。因此施工人員和設(shè)計(jì)人員要進(jìn)行良好的溝通和協(xié)調(diào)，根據(jù)工程的實(shí)際情況和棱體材料的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。施工中可以適度調(diào)高頂高程的高度，這樣可以大大降低胸腔施工的難度，提高工作效率，保證施工順利進(jìn)行。同時(shí)，在碼頭投入使用后的作業(yè)過程中，由于頂高程高度的調(diào)高提升了碼頭的整體減壓效果。
5、結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)重力式碼頭的不斷發(fā)展，各類新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，對(duì)重力式碼頭的建設(shè)提出了更高的要求。重力式碼頭在設(shè)計(jì)和施工過程中，各種問題不斷出現(xiàn)，所以需要在實(shí)踐中不斷的總結(jié)和提煉經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)重力式碼頭的設(shè)計(jì)施工進(jìn)行深入的研究，以此促進(jìn)我國(guó)重力式碼頭設(shè)計(jì)和建設(shè)水平的不斷提高，推動(dòng)我國(guó)的港口運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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