港口航道 (整理).doc

（1）按用途：货运码头，客运码头，工作船用码头，渔码头，军用码头等码头分类： （2）按平面布置：顺岸，突堤式，墩式，岛式 （3）按断面形式：直立式，斜坡式，半斜坡式，半直立式 （4）按结构型式：实体式（重力式，板桩式），透空式，混合式重力式n 工作原理：是依靠结构本身及其上面填料的重量来维持稳定。n 优点：耐久性好，能抵抗大船、漂浮物的撞击，对超载、工艺变化适应能力最强。n 缺点：波浪反射严重，泊稳条件差，地基应力大，一般须作抛石基床。n 适用条件：地质条件较好的地基。板桩式n 工作原理：依靠板桩入土部分的侧向土抗力和安设在板桩上部的锚碇结构来维持稳定。n 优点：耐久性好（相对），结构简单，材料用量少，便于预制，可以先打桩，后开挖港池。n 缺点：波浪反射严重，泊稳条件差，对钢板桩需采取防锈措施，增加费用。n 适用条件：能打板桩的地基，万吨级以下的泊位，适用于有掩护的海港。透空式n 工作原理：通过桩台将作用在码头上的荷载经桩基传给地基。n 优点：波浪反射小，泊稳条件好，砂石用量少，对开挖超深适应能力强。n 缺点：对地面超载、工艺变化的适应能力差，水平承载能力低，耐久性差，须设叉桩（大直径管柱例外）。n 适用条件：软土地基。 （1）按时间变异：永久作用，可变作用，偶然作用结构上的作用： （2）按空间位置：固定作用，自由作用 （3）按结构的反应：静态作用，动态作用码头使用荷载： （1）地面使用荷载（竖直作用）：堆货，人行，流动机械，铁路，汽车等（2）船舶荷载（水平作用）：系缆力，挤靠力，撞击力重力式码头、重力式码头的结构型式及其特点重力式码头的主要组成部分及其作用、胸墙和墙身：是重力式码头的主体结构，挡土、承受并传递外力、构成整体、便于安装码头设备。、基础：扩散、减小地基应力，降低码头沉降；有利于保护地基不受冲刷；便于整平地基，安装墙身。、墙后回填：（主要指抛石棱体，倒滤层）减小土压力，减小水土流失。、码头设施：供船舶系靠，装卸作业。 重力式码头的结构型式重力式码头的结构型式主要取决于墙身结构、按墙身结构型式分：方块码头，沉箱码头，护壁码头，大直径圆筒码头，格形钢板桩码头，干地施工的现浇砼和浆砌石码头等。、按施工方法分类：干地现浇或砌筑的结构 水下安装预制结构、重力式码头的 构造n 在码头设计中，首先要根据当地的自然条件，施工条件，建筑物的使用要求等，拟定各种构造措施（基本轮廓尺度），既进行构造设计，然后再进行强度和稳定性验算。一、 基础(一)基础的形式 扩散、减小地基应力，降低码头沉降；n 有利于保护地基不受冲刷；n 便于整平地基，安装墙身。、抛石基床n 、基床形式n 、暗基床：用于原地面水深小于码头设计水深。n 、明基床：用于原地面水深大于码头设计水深，且地基条件较好。n 、混合基床：用于原地面水深大于码头设计水深，但地基条件较差(如有23m淤泥层)，挖除后抛石或换砂，成混合基床。三、 墙后回填、墙后回填的形式n 、抛石棱体加倒滤层：减少土压力，防止水土流失。减压后墙身端面减小，节省砼用量，经济效果显著，故在实心方块码头中多采用。n 、直接回填细粒土，只在墙身构件间的拼装缝处设倒滤设施，防止土料流失。多用于沉箱、护壁、空心块体码头。、抛石棱体构造n 、断面形式n 、三角形：以防止回填土流失为主，减压效果较差，抛填料量最少。n 、梯形、锯齿形：以减压为主，兼防止回填土流失。n 锯齿形与梯形相比在减压效果相同的情况下，节约抛石量，但施工工序多，影响工期，质量不易保证。、倒滤层构造n 、位置：抛石棱体顶面，坡面，胸墙变形缝及卸荷板顶面及侧面接缝处。 n 、形式n 、碎石倒滤层：可分层；不分层：采用级配较好的天然石料（或粒径58mm的碎石）一次合成，厚度60cm。n 、土工织物倒滤层：直接设置在墙身接缝处的土工织物宜双层布置，抛石棱体后可单层布置。n 、回填土n 就地取材，取土方便，运距近，易密实，有一定承载力，产生土压力小。、方块码头 一、结构型式n 、按断面形式分n 1、阶梯形：断面和底宽较大，材料用量较多，横断面方向整体性差，且地基应力不均匀。n 2、衡重式：土压力减小，重心靠后，基底应力分布均匀，横断面方向整体性好，但结构重心靠上，抗震性能差，且衡重式断面在施工重存在后倾稳定问题。n 3、卸荷板式：由于卸荷板的遮掩作用，减小了作用在墙背后的土压力，基底应力比n 较均匀，也使横断面中有可能每层只采用一块方块，结构的整体稳定性也较好。n （二）、按块体型式分n 1、实心方块：制作方便，耐久性好，施工维修简便，但砼或石料用量大，若起重设备能力足够，地基承载力好，材料供应充足，宜选用这种型式。n 2、空心方块：有底空心：外形尺寸大，抗倾能力大（填料全部参加抗倾），基底应力较小，但易断裂。无底空心：抗倾能力小，基底的局部应力集中，仅用于小码头。n 3、异型方块：结构轻型，材料较省，土压力较小（空腔内不完全填满石料），造价低，但施工中稳定性差，基底局部应力集中，一般用于小码头。 、大直径圆筒码头 n 特点n 1、钢材、砼用量少，每沿米材料用量与圆筒直径无关，只与码头高度荷圆筒壁厚有关。n 2、对地基条件的适应能力比其它重力式码头强n 3、构造简单，较受业主欢迎n 4、圆筒内填料可就地取材。n 适用条件：地质条件较好的深水码头，如广西防城港D=16m，或地基表面有软土层的情况。 板桩码头、板桩码头的结构型式及其特点 一、板桩码头的结构特点 1工作原理： 由沉入地的基板桩墙和锚碇系统共同作用来维持其稳定性。 2.优点 结构简单，材料用量少，施工方便，速度快，可先打板桩后开挖港池，大量减少土方开挖主要构件可预制。 3. 缺点 耐久性不如重力式，施工中不能承受较大的波浪力。4、 适用条件 能沉入板桩的地区。过去多用于中小码头。二、板桩码头的主要组成部分及其作用 1 板桩墙 是板桩码头的最基本的组成部分，是下部打入或沉入地基中的板桩所构成的连续墙，其作用是挡土并形成码头直立岸壁。2 拉杆 当码头较高时，墙后土压力较大，为了减小板桩的跨中弯矩（以减小板桩的厚度）和入土深度以及板桩墙顶端向水域方向的位移，应在适当位置设置拉杆，以传递水平荷载给锚碇结构。3、 锚碇结构 承受拉杆拉力。4、 导梁 连接板桩荷拉杆的构件，拉杆穿过板桩固定在导梁上，使每根板桩均受到拉杆作用。5、 帽梁 帽梁作用相当于前面的胸墙，一般是现浇的。当水位差不大时，可将帽梁和导梁合二为一，成为胸墙。6、 码头设备 便于船舶系靠和装卸作业。 三、板桩码头的施工顺序先打板桩后开挖港池：以减少挖填方量；先开挖港池后打板桩：只有在泥面较高，施工水深不够以及土壤较松软时，才先开挖，后打板桩。 四、 板桩码头的结构型式、按板桩材料分 木板桩码头：强度低，耐久性差，木材用量大，现在很少使用。 钢筋砼板桩码头：耐久性好，用钢量少，造价低，但强度有限，一般用于中小型码头。 钢板桩码头：强度高，重量轻，止水性好，施工方便，但易腐蚀，耐久性较差，适用于建造水深较大的海港码头，特别多用于要求不透水的船坞坞墙、施工围堰和防渗围幕等工程中。、锚碇板（墙）1、 受力原理 依靠其前面回填料的土抗力来承受拉杆拉力，承载能力较小，水平位移较大。2、 型式 锚碇板：平板、T型、双向梯形 锚碇墙：现浇钢筋砼连续墙，预制钢筋砼板，现场安装。3、 尺寸 高度：由稳定计算确定，一般不宜小于埋置深度的1/3，长采用1.03.5m；厚度：由强度计算确定，15cm，常采用2040cm；高桩码头、高桩码头的结构型式及其特点 一、高桩码头的结构特点 二、高桩码头的主要组成部分及其作用 1、上部结构 码头地面，将桩基连成整体，并把荷载通过桩基传给地基，安设各种码头设备。 2、桩基：支承上部结构，并把作用在上部结构上的荷载传给地基，同时也起到稳固地基的作用，有利于岸坡稳定。 3、挡土结构： 为了减小码头的宽度和与岸坡的衔接的距离，而设置挡土结构，以构成地面，有前板桩墙，后板桩墙和重力式挡墙。4、岸坡：要求有足够的稳定性，对波浪、水流大的地方和地质差的情况，需要进行护坡处理，以免受冲刷。5、码头设备：便于船舶系靠和装卸作业。 三、高桩码头的结构型式1、按桩材料及型式分 木桩：目前已不使用； 钢筋砼方桩：打桩过程中易开裂，一般用于中小码头； 预应力钢筋砼桩：克服打桩应力而发展起来的； 钢管桩：适应水位差较大，且缩短工期，但造价较高。 大直径管柱桩：为降低工程造价而采用（与钢管桩相比），由于大直径管柱桩轴向和侧向承载能力都较高，可省去叉桩，并加大排架间距，而使码头向粗桩、大跨度方向发展。 钻孔灌注桩：在内河大水位差码头中多采用。 2、按平面布置连片式：码头平台连成一片。满堂式：码头全长与岸相连接的形式；引桥式：码头平台通过引桥与岸相连接的形式。墩式：码头前沿仅设置靠船墩、 系船墩和工作平台，各墩之间通过人行引桥连接，工作平台则通过引桥与岸连接。适用于采用固定式装卸设备较小液体或散货装卸的码头。3、按桩台宽度和挡土结构分类 窄桩台：设有较高的挡土结构；宽桩台：设有较矮或无挡土结构。 、高桩码头的结构布置 高桩码头的结构布置应根据使用要求、自然条件和施工条件，并通过经济技术比较加以确定，在符合适用要求、保证质量、经济技术合理和施工条件可能的前提下，我们所选用的结构应尽量提高装配化程度，简化构件型式，采用预应力砼结构。结构布置主要包括：码头轮廓尺寸的确定；桩基布置；上部结构布置。斜坡式码头和浮码头斜坡式码头 1、组成：由坡道、趸船、移动引桥和坡顶挡土墙组成。其中斜坡道为基本结构，其他结构可根据具体需要设置。 趸船：供船舶靠离码头，临时堆货，并可移上下，前后动以适应水位的变化。 2、 优点： 结构简单，建设速度快，投资少； 对水位变化适应性强。 3、 缺点： 趸船移泊作业麻烦； 装卸环节多,通过能力小； 趸船易受风浪影响 作业安全性差。浮码头船舶通过趸船及引桥与岸连接 1、组成： 由趸船及其系留设施、活动钢引桥、升降架、固定引桥和作业平台等组成。 趸船：供船舶靠离码头，临时堆货，但一般只随水位变化上下浮动 2、 优点 趸船不移动，只作上下浮动，引桥坡度是变化的，机动性能高，引桥可拆卸，固定设备少，投资省。 3、 缺点： 趸船装卸作业，场地受引桥的限制，受风浪影响。 引桥的倾斜对流动机械受到限制 引桥为钢桁架，易腐蚀，需维护 两者的区别 1、斜坡码头有固定的斜坡道 2、浮码头有变坡和活动的引桥 3、斜坡码头的趸船要上下，前后移动 4、浮码头一般只有上下移动，无前后移动 斜坡码头的结构型式 、按斜坡道结构型式 实体斜坡码头(1:31:8)：用于岸坡地形起伏不大,岸坡坡度适宜且坡脚处水深足够。架空斜坡码头(1:31:5)：用于河岸坡度陡、河滩成凹形或实体易造成回淤的情况。 一、实体斜坡的构造 实体斜坡由坡身、坡脚和坡顶三部分组成。坡身 由回填料，坡面，到滤层（前两者之间）两侧护坡，护脚组成。坡脚 1、作用 支撑坡身，防止水流淘刷地基，常采用抛石棱体 2、形式 突出式：用于岸坡较陡，土质较好 埋入式：用于岸坡平缓，土质较好 其它形式：方块式（土质较好），低桩沉台，板桩（土质较差）坡顶 为岸坡道与岸的衔接部分，一般采用重力式挡土墙，按一般重力式挡土墙计算。架空斜坡 由墩台和上部结构组成 浮码头 一、浮码头的组成及结构型式 1、组成 趸船、趸船的锚系和支撑设施、引桥及护岸四部分 2、型式 单跨活动引桥，水位差不大，而岸坡又较陡的地区 多跨活动引桥，水位差较大，而岸坡平缓的地区 活动式浮码头，机动性大，可用作战备码头 趸船的停锚型式：锚链系锚，撑杆系统系锚，定位墩系锚 防波堤、防洪堤的功能和分类 一、功能 1、防御波浪，冰棱的袭击，保证港内水域的平稳； 2、阻拦泥沙，减少港内淤积，保证港内水深； 3、堤的内侧可兼作码头，或安放系锚设备，供船舶停靠，节省投资 二、 防波堤的型式 1、 按平面形式 突堤：一端与岸连接,另一端伸向海中，组成港口的口门。 岛堤：两端均不与岸相连，位于离岸一定距离的水域中，设有堤根，堤头和堤身。 2、 按断面结构分类 斜坡式：由堤心石，护面，护底组成（一般）。 优点、消浪功能好，波浪大部分不反射；、对地基承载要求不高，损坏后易修复；、施工容易，一般不需大型起重设备，便于就地取材；缺点、护面块石易被波浪冲走，需经常维修，增加后期费用；、堤两侧不能直接作系靠船舶的码头之用。适用范围 适用于水深不大（2028），地基承载能力有限的情况。 若作直立式：地基承载力不够；若作斜坡式：材料用量太大（斜坡堤材料用量大致与水深的平方成正比。 缺点 、确定斜坡顶标高，要经济，技术比较 、论证方案稳定性，需作模型试验，增加设计费用，延长设计时间。 河流与航道、天然河流的主要特征 一、河流形态特征 、 河流横断面与纵剖面： （1）河流横断面 山区河流：常呈形或形断面。 平原河流: 河谷开阔，地势平坦，有深厚冲积层，不同河段形成不同的横断面形状。 、河流阶地： 由河流下切侵蚀和堆积作用交替进行，在河流两岸形成的台阶状地貌。 河流阶地按其结构可分为以下四类： (1)侵蚀阶地 由基岩构成， (2)堆积阶地 由冲积物构成， (3)基座阶地 上部为冲积物，下部为基岩， (4)埋藏阶地 、河流节点 由抗冲性较强的突岸形成并对河势变化起控制作用的河岸形态。 （1）河流节点的两种类型： 一种是两岸皆有依托，位置固定，长年靠流。 另一种是只有一岸依托，另一岸则是易于冲刷的滩地。 （2）河流节点的控制作用 二、河流水力特征 主要包括四个方面： 水位、流量特征； 比降特征； 流速特征； 流态特征 三、河流泥沙特征 河流泥沙特性主要有静态特性和动态特性， 1、静态特性包括：几何特性，重力特性，级配特性； 2、动态特性包括：沉降特性，运动特性和冲淤特性。 、航道条件 一、通航保证率 通航保证率是指在规定的航道水深下，一年内能够通航的天数与全年天数之比，一般用百分率表示。 二、航道尺度 1航道 为了组织水上运输所规定或设置的船舶航行的通道称为航道。 2 航道必须具备必要的通航条件，它们包括： (1) 足够的水深、宽度和弯曲半径； (2) 合适的水流条件，包括流速、比降和流态； (3) 足够的水上净空，包括净空高度和宽度。 航道标准尺度 在设计通航期内，航道能够保证设计船型（船队）安全航行的最小尺度。 设计最低通航水位：标准水深，标准宽度，最小转弯半径 设计最高通航水位：跨河建筑物的净空高度、净空宽度。 3.航道等级 （1）航道尺度与水运经济效益 航道尺度的选择应综合考虑其必要性、可能性和经济合理性。 （2）航道标准尺度的计算 航道标准水深 航道标准水深：设计最低通航水位下航道范围内保证的最小水深。 航道标准水深船型标准吃水富裕水深 船型标准吃水：在标准载重量时的吃水 最大吃水（结构吃水）：船体结构所能承载最大重量时的吃水 富裕水深： 触底安全富裕量H1 考虑波浪影响的富裕量H2 船舶航行下沉量H3 考虑水体密度影响的富裕水深H4 考虑挖槽回淤影响的富裕量H5 海港航道： 富裕水深 H1 H2 H3 H4 H5 内河航道： 富裕水深 H1 H3 三、航道断面系数 最低通航水位时的航道过水断面与标准船舶（队）标准吃水时的船中浸水横断面的面积之比 的大小，直接影响航行阻力的大小，越小，阻力越大。 根据国内外的研究成果，认为=7是最经济合理的。 编队航行的优点：运量大，比单船行驶运输单价低，适宜运输大宗货物或者批量大、货种类多的货物。 （1）拖带船队：拖轮在前，由缆索拖带后面的驳船队特点：阻力大，运价高，软联结，要求的航道条件低 （2）顶推船队： 推轮在驳船后面，与驳船联结成整体 普通驳顶推船队 特点：阻力小，增加船队的稳定性，船员数量大为减少，编队解队简便 分节驳顶推船队：由统一规格的驳节，组成的庞大船队 特点：改善整体线型，可提高航速；便于建造，降低造价。船型丰满，增加运量。易于标准化和系列化，操作性能较好。航道整治工程河床冲淤变化的根本原因，在于水流输沙能力与来沙量的不平衡。航道整治是根据河床演变的趋势，把冲淤导向有利的方向。一整治线的设计整治线：是指在整治工程设计流量下，在水面处所设计的稳定河槽的外形。：整治线的设计：(1)确定整治线的位置与岸线之间的关系；(2)了解整治线范围内及边缘的水流泥沙特性；(3)确定整治线的水位与整治线宽度。二、整治线布置原则：1,：整治线的起点和终点应以稳定深槽的主导河岸为依托。2：整治线一般应与枯水河槽相适应3：整治线一般应通过浅滩上的最大流速区4：有支流或溪沟汇入的口门不宜布置整治线 5：全面考虑两岸工农业需要和防洪要求、整治断面设计一、设计水位1. 设计水位包括最低通航水位和最高通航水位，是计算标准船队（舶）正常通航天数依据。二、整治水位1.整治水位：一般是指与整治建筑物头部齐平的水位。三、整治线宽度整治线宽度：就是指整治水位时的河面宽度。整治线宽度的确定了整治建筑物（丁坝）的长度， 由此影响着整治工程数量和工程投资的大小。 整治线宽度大小影响束水冲刷作用的强弱。宽度大，冲刷弱，难以达到刷深河床的目的；宽度小，过渡冲刷，或流速过大使航行条件恶化。平原河流航道的整治工程一、顺直河道的浅滩整治按浅滩的外形和碍航情况，常将顺直段浅滩分为：正常浅滩 交错浅滩 复式浅滩 散乱浅滩 分沙比:单位时段内引水口进沙量与河流引水段输沙量的比值。 分流比:为底流流量与进流流量之比汊道整治方法：()稳定汊道：1）保护节点附近河床，通常采用平顺护岸。 2）稳定汊道进口段边界 3）控制江心洲的洲头与洲尾 4）保护河弯()改善汊道：1）汊道进口处浅滩 ；2）汊道中部浅滩； 3）汉道出口处浅滩石质急流滩的整治：第一种整治方法：扩大泄水断面法：1.开挖整治线的确定2.开挖整治线的线型3.开挖整治线高程 4.开挖整治线的纵坡度5.开挖横断面第二种整治方法：对口滩改为错口滩第三种整治方法：潜坝壅水减缓急流石质险滩的整治：、 石质险滩成因：(1)外来物侵入河床(2)航槽形态不良(3)河底有石梁、整治措施：(）清除礁石扩宽航槽(）固定航槽位置改善流态(）扩大曲率半径，削弱“扫弯水”(）开辟新槽，放弃老槽(）调整岸线(）避开“滑梁水”航道疏浚工程疏浚工程：是指采用挖泥船或其他机具以及人工进行水下挖掘土石方的工程.疏浚工程的主要任务：开挖新的航道、港池和运河； 改善航道的航行条件，维护航道尺度，消除对船舶有影响的流态； 开挖码头、船坞、船闸及其他水土建筑物的基槽； 与开挖相结合的吹填及疏浚物综合利用工程。航道疏浚工程的分类及原则：1.航道疏浚工程分类：（1）基建性疏浚；（2）维修性疏浚；（3）临时性疏浚2.疏浚原则：计划、利用、促进、限制、选择。疏浚工程对环境的影响：1对自然环境的影响：包括：对施工区域水力条件改变的影响，对水域底部形态变化的影响，对水质带来的变化，施工区域空气质量的变化（即气味等的变化）。2对社会环境的影响：包括：施工期机具噪声水平提高的干扰，弃土与抛泥沿程带来的泄漏影响，在挖泥和排泥操作扰动水底沉积物并使之重新悬浮时，造成二次污染对船体磨蚀和人群健康的影响，水体污染异色，使人产生反感失去旅游观光的价值疏浚污染的控制：1.施工过程中的控制：（1）在挖泥时采取措施，不使泥浆及有害气体扩散。（2）采用沙帘的方法。（3）建立不渗漏的抛泥区，以容纳废物。（4）研究采用旁通、边抛等施工方法的地点和时间， 尽量减少污染物对人类的危害。 2.减少弃泥二次污染的措施：（1）采用化学或生物方法，将疏浚泥土变成不污染的陆域土地填充料（2）将河底泥烧制陶