深水港的建設水平標誌著一個國家的建港技術水平。建國後尤其近20年以來,我國在港口建設方麵,通過借鑒國外經驗,國內設計、科研、施工部門通力合作,在深水碼頭、防波堤、地基處理等方麵取得了重大科技成果。
1.碼頭
在國際上深水碼頭的結構形式主要有固定式和浮式兩大類(在我國主要采用固定式)。固定式結構不外乎樁基和重力式。樁基碼頭多采用預應力方樁、大管樁和鋼管樁。重力式結構除大型沉箱(含沉箱上部采用消浪措施)外,也有采用格形鋼板樁、連鎖鋼管樁等結構形式。(1)樁基結構形式的發展
目前在高樁碼頭樁基中普遍采用600mm×600mm或550mm×550mm的預應力方樁,600mm×600mm方樁極限承載能力為4000~5000千牛。
隨著碼頭上機械荷載的增加,地基中淤泥層較厚的狀態出現時,要求樁基承載能力及樁端抗彎力距較大。在此情況下,一般考慮采用鋼管樁,但鋼管樁海水耐久性較混凝土差。為此,我國在“六五”期間,完成了後張預應力大管樁的攻關工作。目前我國預製廠批量生產的大管樁外徑可達D=1200mm或D=1400mm,每節4m,管節運輸方便,適宜現場拚接。大管樁與鋼管樁相比,用鋼量為鋼管樁的13%~17%,成本為30%~50%,極限承載能力較600mm×600mm方樁提高了約2倍,抗裂彎距提高了3~4倍。
連雲港廟嶺二期工程、鎮海電廠碼頭、乍浦港、赤灣港等都采用了大管樁。現投用於工程的累計總管節長度已超過50萬m。
(2)重力式碼頭上部消浪結構的應用
常規的重力式碼頭胸牆同下部結構(沉箱或方塊等)共同構築直立式岸壁,以供船舶使用。在一些掩護條件較差或港池水域較小的碼頭,采用直立式實體岸壁易引起較大的波浪反射和水麵共振等問題,為解決此類問題,在大連港、秦皇島港、青島港等地采用了帶消浪室的沉箱結構;赤灣港采用了在沉箱碼頭胸牆上設置消浪室的結構形式,消浪效果良好。
直立式岸壁,設置消浪洞室,開孔率的大小,對消能效果起著決定性的作用,實驗資料表明,開孔率在10%~30%為好。開孔範圍在水麵以下2H—3H(為波高)為宜。因為在此範圍內大約集中波浪能量的90%~98%。
③泊位作業時間仿真結果;
④設備利用率仿真結果;
⑤碼頭、堆場通過能力仿真結果;
⑥散貨裝卸車(火車、汽車)能力仿真結果;
⑦進出道口集疏運能力仿真結果。