第七章港口工程

1、任務(wù)7-港口工程 港口的營(yíng)運(yùn)須保證港口的營(yíng)運(yùn)須保證 船舶安全地進(jìn)出港口和停泊裝卸 高效率、高質(zhì)量和低成本地裝卸貨物 安全、方便、舒適地使旅客上下船 提供連接腹地的迅速、便利的地面集散運(yùn)輸系統(tǒng)。供船舶停靠以裝卸貨物或上下旅客的碼頭岸線組成部分供船舶進(jìn)行航行作業(yè)以出入港口和停泊的港口水域堆場(chǎng)和倉(cāng)庫(kù)、客運(yùn)站、地面運(yùn)輸系統(tǒng)等陸域設(shè)施 港口港口 是貨物和旅客由陸路進(jìn)入水路運(yùn)輸系統(tǒng)或者由水路運(yùn)輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)向陸路的接口。一、港口的類型按港口設(shè)置地點(diǎn)子任務(wù)一 港口的類型和組成按功能和用途河口港河港運(yùn)河港湖港（水庫(kù)港）海港避風(fēng)港專業(yè)港客運(yùn)港漁港軍港綜合性商港或貿(mào)易港二、港口的組成 貨物通過(guò)港口的運(yùn)輸，通常要經(jīng)過(guò)裝卸

2、、存儲(chǔ)和搬運(yùn)三類環(huán)節(jié)。 為實(shí)現(xiàn)兩種運(yùn)輸方式和兩類運(yùn)載工具的轉(zhuǎn)換，港口的運(yùn)輸作業(yè)可歸納為五個(gè)主要系統(tǒng)： 船舶進(jìn)出港口和停泊的航行作業(yè)系統(tǒng) 船舶泊靠以裝卸貨物、上下旅客、供應(yīng)燃油和補(bǔ)充給養(yǎng)等的裝卸作業(yè)系統(tǒng) 辦理旅客和行李上下船手續(xù)的客運(yùn)作業(yè)系統(tǒng) 進(jìn)出港口的貨物堆放、分檢和存儲(chǔ)的存儲(chǔ)作業(yè)系統(tǒng)匯集和疏散進(jìn)出港口的貨物和旅客的地面運(yùn)輸作業(yè)系統(tǒng) 港口的工程設(shè)施可劃分為水域和陸域兩部分，或者三個(gè)組成部分：港口水域設(shè)施： 包括港內(nèi)航道、錨地、船舶回轉(zhuǎn)水域、碼頭前水域（港池）、防波堤、護(hù)岸以及港口導(dǎo)航設(shè)施等(2) 碼頭構(gòu)筑物： 包括碼頭岸線、主體結(jié)構(gòu)物、系靠設(shè)施、碼頭前沿裝卸作業(yè)設(shè)備等(3) 陸域設(shè)施： 包括堆

3、場(chǎng)和倉(cāng)庫(kù)及其集疏運(yùn)通道，客運(yùn)站，鐵路，港內(nèi)道路系統(tǒng)和港外道路，其它給排水、供電、通信和輔助生產(chǎn)設(shè)施等 圖 7-1 子任務(wù)二子任務(wù)二 港口水域 具有滿足船舶航行和停泊需要的水深和范圍 充足的錨泊處和面積 良好的泊穩(wěn)條件 防止或減少波浪和泥砂對(duì)港口的侵襲和淤積 港口水域是供船舶航行、運(yùn)轉(zhuǎn)、錨泊和停泊所用的水面。包括進(jìn)港航道、船舶回轉(zhuǎn)水域、待泊錨地、過(guò)駁水轉(zhuǎn)水作業(yè)水域、港池和碼頭前停泊水域等。 港口水域應(yīng)滿足的要求：圖 7-2 航道具有一定水深和寬度，可供船隊(duì)行駛的水道。 天然航道在低潮位（或低水位）時(shí)其水深已滿足船舶航行需要而無(wú)需疏浚的航道。 人工航道為滿足所需深度和寬度而需疏浚的航道。 航道寬度

4、船底處的斷面凈寬。一、航道 航跡帶寬度船舶在航道軸線左右側(cè)擺動(dòng)的蛇形航線的寬度。 船舶在人工開挖的航道上航行時(shí)，其舷邊同槽壁邊坡間應(yīng)保持一定的距離。 兩條航跡帶之間應(yīng)留有一定的間距，此值可取為等于船體寬度。 內(nèi)河航道的寬度以保證兩個(gè)對(duì)開船隊(duì)安全錯(cuò)船為原則。二、港口水深 最小富裕深度最小富裕深度隨水底土質(zhì)軟硬程度而異 首尾吃水差首尾吃水差隨船舶類型而異，一般僅對(duì)油輪和散貨船考慮 備淤深度備淤深度取決于碼頭前回淤情況和前后兩次疏浚時(shí)間間隔富裕水深富裕水深首尾吃水深度：因配載不均勻而增加 組成最小富裕深度：防止船舶觸底備淤深度 要求的水深首先同使用該港口的船舶的滿載吃水深度有關(guān)，其次同為保證航行安全

5、所要求的船舶龍骨下到水底的富裕水深有關(guān)。三、錨地 錨地港口水域中專門指定給船舶停泊、接受檢疫和檢查、進(jìn)行水上編解船隊(duì)和裝卸作業(yè)、供應(yīng)燃料和食品或用作避風(fēng)的水域。 錨地的選址應(yīng)考慮以下方面：1水流平穩(wěn)、風(fēng)浪小、水深至少與碼頭前沿水深相同的水域2錨地底部的土質(zhì)最好是軟硬適度的亞砂土或亞粘土，其次是淤泥質(zhì)砂土3錨地水域應(yīng)不占主航道，單錨或單浮筒系泊時(shí)，距航道邊緣不應(yīng)小于1倍船長(zhǎng)；雙浮簡(jiǎn)系泊時(shí)不應(yīng)小于2倍船長(zhǎng)。圖 7-3 船舶停泊所需的水域面積，同要求停泊的船舶的最大數(shù)量、船舶的尺寸、系泊的方式、船舶的操作要求、錨地的地形條件等因素有關(guān)。四、回旋水域 回旋池選址在有足夠水深，能防御風(fēng)、流、浪，并避開水

6、下電纜等各種障礙物的水域。 回旋水域作用：便于船只在港內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。有掩護(hù)的水域回旋水域回旋水域所需面積所需面積無(wú)掩護(hù)的開敞水域港作拖輪條件較好時(shí)，其直徑約為2倍船長(zhǎng)；允許借碼頭轉(zhuǎn)頭的水域，約為船長(zhǎng)的1.5倍?；匦虻闹睆郊s為2.5倍船只長(zhǎng)度圖圖 7-47-4五、碼頭前水域 港池為便于船舶直接靠離碼頭、裝卸貨物，在碼頭前沿具有一定范圍的水域。 港池的布置形式分順岸式、突堤式和挖入式。 圖 7-5圖 7-6 順岸式順岸式港池的碼頭前水域，應(yīng)在航道外有34倍船只寬度的水面作為船舶?？坑茫粦?yīng)占用主航道。圖 7-7 船只通常須回轉(zhuǎn)逆流靠岸和調(diào)頭時(shí)，碼頭前水域的寬度要求不得小于最大船長(zhǎng)的1.5倍，水域的

7、長(zhǎng)度不小于最大船長(zhǎng)的2.54.0倍。圖 7-8寬度挖入式挖入式港池港池長(zhǎng)度隨停靠船泊的數(shù)量、類型和?？糠椒ǘǎ阂粋€(gè)泊位的寬度最大船長(zhǎng)的0.75倍二個(gè)泊位的寬度最大船長(zhǎng)的1.5倍三個(gè)泊位的寬度最大船長(zhǎng)的1.8倍按計(jì)算所需的碼頭岸線長(zhǎng)度結(jié)合具體情況確定，但不應(yīng)小于一個(gè)泊位長(zhǎng)度，也不宜大于1.5km。六、防波堤 主要作用： 防御波浪的侵襲，維護(hù)海港港內(nèi)水域的平穩(wěn)，保證船舶在港內(nèi)安全地停泊和進(jìn)行裝卸作業(yè) 阻攔泥沙在港內(nèi)淤積，保護(hù)港內(nèi)碼頭和護(hù)岸等構(gòu)筑物免受風(fēng)浪侵襲破壞。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)防波堤防波堤按平面布置位置直立式島堤突堤混合式斜坡式圖 7-9 斜坡式防波堤的斷面為梯形。可采用塊石或混凝土塊體拋筑而成。

8、將小塊石堆放在堤心和堤的下部，而將大塊石堆放在堤面和堤的頂層。1 1斜坡式防波堤斜坡式防波堤空隙率高，表面糙率大，有利于消散波能，破碎波浪，減小波浪爬高。圖 7-10異形混凝土護(hù)面塊體的斜坡式防波堤塊體形狀不規(guī)則，有利于塊體之間互相咬合而增加其穩(wěn)定性圖 7-11 塊體護(hù)面的斜坡式防波堤斷面型式主要由堤心、墊層和護(hù)面組成。 堤頂高程依據(jù)港口水域所要求的防護(hù)程度而定。斜坡式防波堤斜坡式防波堤1. 材料用量大2. 需經(jīng)常維修，維修費(fèi)用大3. 堤內(nèi)側(cè)不能直接用于系靠船舶缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1. 波浪反射弱，附近海面較平穩(wěn)2. 對(duì)地基不均勻沉降不敏感，對(duì)地基承載力要求不高3. 施工較簡(jiǎn)單4. 如有損壞，易于修復(fù)圖

9、7-12 重力式防波堤、 無(wú)基床薄壁防波堤 消能式防波堤 其結(jié)構(gòu)型式主要有2. 2. 直立式防波堤直立式防波堤 圖圖 7-147-14圖圖 7-137-133.3.混合式防波堤混合式防波堤 混合式防波堤實(shí)際上是高拋石基床上的直立堤。 混合式防波堤的直立部分同直立式防波堤的直立部分基本上沒(méi)什么差別。 適用于水深大（如超過(guò)2028m）而地基承載力有限的情況。子任務(wù)三子任務(wù)三 碼頭 碼頭是供船舶停泊，以裝卸貨物、上下旅客和進(jìn)行有關(guān)專業(yè)性作業(yè)的構(gòu)筑物。 碼頭的分類碼頭碼頭通用碼頭貨主碼頭按隸屬關(guān)系按貨物類型和裝卸特點(diǎn)普通件雜貨碼頭、集裝箱碼頭散貨碼頭油碼頭木材碼頭多用途碼頭按運(yùn)輸對(duì)象貨運(yùn)碼頭客運(yùn)碼頭客

10、貨運(yùn)碼頭一、碼頭平面布置自然條件裝卸、存儲(chǔ)和集疏作業(yè)條件所需泊位數(shù)碼頭順岸式順岸式突堤式突堤式挖入式挖入式離岸式離岸式圖 7-15 順著天然岸線建造的碼頭，其前沿線同自然岸線大體上平行，船舶泊位順岸線依次排列。 特點(diǎn)：碼頭前水域?qū)挸ǎ斑M(jìn)出港區(qū)方便，港區(qū)平面布置合理，鐵路和道路交叉少，建筑工程量少、建筑費(fèi)用省。1. 1. 順岸式順岸式2.2.突堤式突堤式 碼頭的部分前沿線突出于自然岸線，與之成較大的角度，利用兩突堤間的水域構(gòu)成較大的港池。 特點(diǎn)：布置緊湊，增多泊位數(shù)，減少所需的防波堤長(zhǎng)度。但易引起淤積，且過(guò)多占用河道寬度，影響通航。 突堤式碼頭布置形式主要適用于海港。3.3.挖入式挖入式 向

11、河岸的陸地內(nèi)側(cè)開挖出港池水域和修建碼頭的布置形式。 特點(diǎn)：人為地增加岸線長(zhǎng)度，增設(shè)較多的碼頭泊位，可免遭風(fēng)浪侵襲；但土方開挖工程量大。 挖入式港池采用開敞式或封閉式兩種方案 圖 7-16 碼頭布置在離岸較遠(yuǎn)的深水區(qū)，無(wú)防波堤或其它天然屏障的掩護(hù)。供大型液貨（原油）船和散貨（煤、礦石）船泊靠。4.4.離岸式離岸式 二、碼頭型式分為碼頭碼頭斜坡式適用于水位變化幅度較大或岸坡平緩的河港，一般需設(shè)置躉船，供船舶泊靠用半斜坡式半直立式直立式按水位變化幅度和岸坡情況適用于低水位時(shí)間較短而高水位時(shí)間較長(zhǎng)的河港或水庫(kù)港。低水位部分修成斜坡式，上部修成直立式。適用于枯水期較長(zhǎng)而洪水時(shí)間較短的山區(qū)河港?？菟灰韵?/p>

12、修成直立式，上部修成斜坡式。適用于水位變化幅度不大、河床穩(wěn)定、河岸較陡、地質(zhì)和水域條件良好的港口圖 7-17圖圖 7-187-18三、岸壁結(jié)構(gòu)形式 重力式重力式 將碼頭前沿岸壁修筑成連續(xù)的重力式擋土結(jié)構(gòu)，依靠結(jié)構(gòu)物自重及其范圍內(nèi)填料的重量，抵抗建筑物的滑動(dòng)和傾覆傾向。 結(jié)構(gòu)物自重大，地基易失穩(wěn)或產(chǎn)生過(guò)大的沉降 直立式碼頭岸壁的主體結(jié)構(gòu)可分為上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)三部分。 按三部分結(jié)構(gòu)的組成形式的不同，可分為 重力式、板樁式、高樁式和其它混合型式。圖圖 7-197-19 高樁式高樁式 由上部結(jié)構(gòu)和樁基兩部分組成。 主要適用于軟土地基，但其結(jié)構(gòu)承載力有限，耐久性不如重力式和板樁式碼頭。 板樁式板

13、樁式 依靠打入地基內(nèi)的板樁墻支擋墻后的土體 ，墻后加設(shè)拉桿和錨碇結(jié)構(gòu)。 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料用量少、可預(yù)制、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，但耐久性不如重力式。 、兩種形式稱為岸壁式碼頭。它們具有較好的耐久性，能承受較大的船舶撞擊，但碼頭前波浪反射較嚴(yán)重，船舶泊穩(wěn)條件較差。 高樁式碼頭為透空式，其下部結(jié)構(gòu)為不連續(xù)結(jié)構(gòu)，承受水平力（撞擊作用）的能力較低，耐久性也較差，而碼頭前的波浪反射則較輕。 斜坡碼頭設(shè)有固定的斜坡道。它分為實(shí)體斜坡道和架空斜坡道兩種。 圖 7-20四、碼頭岸線長(zhǎng)度 碼頭岸線所需的長(zhǎng)度，根據(jù)貨物運(yùn)輸量和船舶大小而定。先估算出碼頭所需的泊位數(shù)，然后按船舶的長(zhǎng)度確定碼頭的長(zhǎng)度。 碼頭岸線的總長(zhǎng)度：港

14、口各泊位碼頭線和港口工作船所占用的碼頭線的總和。1. 1. 泊位數(shù)泊位數(shù)影響泊位數(shù)影響泊位數(shù)的主要因素的主要因素船舶的類型及其噸位泊位的利用率通過(guò)港口的貨物種類及其吞吐量貨物裝卸的速率所需的泊位數(shù)Nb可近似地按下式估算：式中：Q某類貨物的年吞吐量； P該類貨物單位泊位的年平均裝卸速率； 泊位利用（或富裕）系數(shù)。bQNP2. 2. 泊位長(zhǎng)度泊位長(zhǎng)度 泊位長(zhǎng)度是指一艘船舶停靠碼頭時(shí)所占用的碼頭岸線長(zhǎng)度。 單個(gè)泊位的長(zhǎng)度取決于船舶長(zhǎng)度及首尾纜的系纜角度和長(zhǎng)度，可用下式表示：式中，Lc設(shè)計(jì)船舶長(zhǎng)度； d富裕長(zhǎng)度，隨船長(zhǎng)而增加，變動(dòng)于530m范圍內(nèi)，一般可按（0.10.15) Lc采用。 連續(xù)設(shè)置多個(gè)泊

15、位時(shí)，船舶間的間距滿足1d要求即可。而其端部泊位的外側(cè)相當(dāng)于單個(gè)泊位。相鄰泊位互成直角時(shí)，其泊位長(zhǎng)度可按圖7-21中所示確定。2bcLLd圖 7-21六、突堤式碼頭平面尺寸 突堤碼頭自岸邊伸入水域中，突堤碼頭間的水域稱為港池。港池的長(zhǎng)度，即為突堤碼頭的長(zhǎng)度。突堤每一側(cè)布置多少個(gè)泊位，主要考慮貨物集疏運(yùn)的方便、庫(kù)場(chǎng)的布置方案和船舶靠離的方便。 港池的寬度要考慮船舶靠離出入的安全要求。它隨港池長(zhǎng)度、船舶的靠離方法以及是否在港池內(nèi)調(diào)頭等因素而異。 突堤式碼頭的寬度，應(yīng)能布置下碼頭前沿作業(yè)地帶、一線庫(kù)場(chǎng)和集散運(yùn)通道。一般可按不小于兩倍船長(zhǎng)考慮，也即平均寬度約為300m。子任務(wù)四子任務(wù)四 港口陸域作業(yè)區(qū)

16、組成部分包括倉(cāng)庫(kù)和堆場(chǎng)鐵路和道路設(shè)施客運(yùn)站前沿作業(yè)區(qū)輔助生產(chǎn)作業(yè) 港口陸域：自碼頭岸線邊緣至后方交通線之間的范圍。 其作用為承擔(dān)貨物裝卸、儲(chǔ)存和疏運(yùn)。一、前沿作業(yè)地帶 定義：由碼頭前沿線（直立式碼頭）或坡頂（斜坡式碼頭）至前方倉(cāng)庫(kù)前墻或堆場(chǎng)前沿線之間的場(chǎng)地?？s短船舶的停靠時(shí)間合理布置作業(yè)地帶安排足夠的地帶寬度有助于加快貨物的裝卸港口港口區(qū)域區(qū)域普通件雜貨集裝箱貨物貨物流向液體貨影響集裝箱區(qū)散貨區(qū)多用途碼頭普通件雜貨區(qū)液體貨區(qū)船舶類型集疏運(yùn)條件自然條件貨物種類干散貨劃分為 普通件雜貨：成件運(yùn)輸和保管的貨物，其包裝型式、形狀、尺寸和重量各不相同，品種繁多。 對(duì)于這類貨物的直立式碼頭前沿裝卸作業(yè)，通

17、常采用門座起重機(jī)。圖 7-22 集裝箱尺寸和噸位的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化可以提高裝卸效率，加快車船的周轉(zhuǎn)，減少貨物缺損，從而大大降低運(yùn)輸和裝卸成本。 其碼頭前沿裝卸作業(yè)主要采用岸上的裝卸橋?qū)⒓b箱吊上吊下。圖 7-23 干散貨：散堆的、不能以件計(jì)數(shù)的粉末狀、粒狀或塊狀貨物，包括散裝谷物、煤炭、礦石、礦建材料等。 其裝卸工藝和設(shè)備隨貨物類型而異，往往為之設(shè)立專用碼頭，安置專用裝卸設(shè)備。 液體貨包括石油、石油產(chǎn)品、液化氣等，其裝卸主要靠管線和泵進(jìn)行。二、堆場(chǎng)和倉(cāng)庫(kù) 倉(cāng)庫(kù)和堆場(chǎng)：在船岸之間量大而快速的貨流同碼頭后方的緩慢而零散的集散運(yùn)輸之間設(shè)置的緩沖區(qū)。 直接服務(wù)于船舶裝卸作業(yè)需要的倉(cāng)庫(kù)和堆場(chǎng)一線庫(kù)場(chǎng)一線庫(kù)場(chǎng)

18、影響一線庫(kù)場(chǎng)面積的因素： 泊位的年吞吐量、入庫(kù)場(chǎng)貨物的比例、貨物的平均堆存期、單位面積的堆積量 設(shè)置二線庫(kù)場(chǎng)的前提： 集散運(yùn)輸條件差、貨物集散慢、批量多而雜、加大一線庫(kù)場(chǎng)的容量受限制 三、集疏運(yùn)系統(tǒng)港口集疏運(yùn)港口集疏運(yùn)系統(tǒng)系統(tǒng)專用線港灣站貨物運(yùn)輸?shù)闹饕侄舞F路道路聯(lián)絡(luò)線裝卸線港外道路港內(nèi)道路車場(chǎng)港外線港內(nèi)線貨物貨物港灣站出碼頭進(jìn)碼頭經(jīng)過(guò)港內(nèi)聯(lián)絡(luò)線和港灣站到港外專用線卸到裝卸線上的貨車上船碼頭裝卸線港外專用線進(jìn)入庫(kù)場(chǎng)港內(nèi)聯(lián)絡(luò)線圖 7-24圖 7-25 碼頭裝卸線的布置可采用平行進(jìn)線、垂直進(jìn)線或斜交進(jìn)線的形式。 車場(chǎng)主要承擔(dān)碼頭裝卸線列車的到發(fā)、編組和取送作業(yè)。 港灣站主要辦理列車的到發(fā)、編解、選編車組以及向車場(chǎng)或裝卸地點(diǎn)取送車輛等作業(yè)。復(fù)習(xí)思考題1. 港口按功能、設(shè)置地點(diǎn)的不同分別可分為哪些類型？2. 港口運(yùn)輸作業(yè)主要包括哪幾個(gè)系統(tǒng)？主要配置哪些設(shè)施？3. 港口水域包