第四章 聲名卓著的海洋工程 碼頭——海洋運輸的起點
防波堤可以形成人工掩護港內水域,為港口改善所需海洋環境,常是建設水陸轉運樞紐的前提與關鍵。而碼頭是港口實現水陸轉運的主體。碼頭常指,供船舶停靠、貨物裝卸、旅客上下或進行其他專業性作業,發揮轉運主要功能的水工建築物。從廣義上理解,碼頭應包括整個轉運的作業地帶,前沿裝卸設備作業區、中部倉庫、堆場作業區和後方鐵路、公路集疏運區。按主要功能,港口重點是貨運碼頭和客運碼頭,前者數量多、運量大、種類多;後者相對較少、較單一。前者常有件雜貨、集裝箱;煤炭、礦石、建築材料、糧食、化肥等散貨;原油、木材等專用碼頭等。此外,還需工作船碼頭,供拖輪、交通船、供油與供水船靠泊用;修船碼頭,供船舶修理、船廠舾裝用;有時還有軍用碼頭和漁用碼頭。根據碼頭的實際使用要求、建造碼頭處具體的地基特點和水文條件等,其結構型式主要有重力式、板樁和高樁3種碼頭,重力式碼頭是一種常用型式,其重力牆種類也多樣。此三類型式都是直立式碼頭,前沿臨深水,利於船舶停靠與裝卸,這也是海港中廣泛采用的。
1.重力式碼頭
要形成臨海前沿具有一直立式的工作麵條件,碼頭建築物必須能承受背側後方堆土或填土的土壓力、碼頭頂麵各種設施的重量和裝卸作業過程中的各種荷載、碼頭前沿船舶作用力和靜水與動水壓力以及地基承載力和地基變形的影響。重力式碼頭主要依靠臨海的重力牆,用其自身的重量來保持建築物的穩定。碼頭由重力牆及其基床與上部結構,牆後回填沙、石等組成。重力牆可以采用混凝土方塊砌築、鋼筋混凝土沉箱或扶壁式牆等形式。
重力式碼頭一般使用於較好的地基,基床需整平夯實;預製和起重吊運量大;完成後整體性好,堅固耐久、維護工作少;由於回填材料用量多,需考慮供應來源。
2.板樁碼頭
形成臨海前沿直立式工作麵條件,板樁碼頭主要依靠臨海的板樁牆,垂向打入地基一定深度,穩固下端,也防止牆外側淘刷影響,上部在內側一定距離處設錨定結構,用拉杆同板樁牆連接,防止牆內側填土後向外傾斜變形,用拉杆拉力和入土部分板樁地基嵌固力來維持其整體穩定。板樁牆縱向各板樁間有凹凸榫連接並用導梁和帽梁加強聯係。板樁牆也起著擋土牆作用,受內側土壓力作用,外側擋水泊船。板樁牆常采用鋼板樁和鋼筋混凝土板樁,前者強度高、連接好、施工快,但成本高、水位變動區易鏽蝕;後者耐久性強、成本低,但強度和連接不如前者。
3.高樁碼頭
與上述兩種碼頭不同,高樁碼頭在岸線陸域前一定距離,臨近深水處,采用群樁和樁台相對形成與陸域分離的直立式工作麵。樁台上承受各種荷載;群樁多直樁,常采用內側打一對義樁,有利於樁台承受水平荷載。樁群下岸坡常為自然土坡,樁台後方有直接與岸連接,加設拋石棱體與矮擋土牆,也有用棧橋與岸連接,後者應用甚廣。群樁又稱為基樁,常用鋼管樁或鋼筋混凝土樁,前者強度高、施工方便,但造價高、易腐蝕,後者較耐久、價廉,強度高的預應力鋼筋混凝土管樁出現後在工程上廣泛應用。