深水港的建设水平标志着一个国家的建港技术水平。建国后尤其近20年以来,我国在港口建设方面,通过借鉴国外经验,国内设计、科研、施工部门通力合作,在深水码头、防波堤、地基处理等方面取得了许多重大科技成果。
1.码头
在国际上深水码头的结构形式主要有固定式和浮式两大类(在我国主要采用固定式)。固定式结构不外乎桩基和重力式。桩基码头多采用预应力方桩、大管桩和钢管桩。重力式结构除大型沉箱(含沉箱上部采用消浪措施)外,也有采用格形钢板桩、连锁钢管桩等结构形式。
(1)桩基结构形式的发展
目前在高桩码头桩基中普遍采用600mm×600mm或550mm×550mm的预应力方桩,600mm×600mm方桩极限承载能力为4000~5 000kN。
随着码头上机械荷载的增加,尤其地基中淤泥层较厚的状态出现时,要求桩基承载能力及桩端抗弯力矩较大。在此情况下,一般考虑采用钢管桩,但钢管桩海水耐久性较混凝土差。为此,我国在“六五”期间,完成了后张预应力大管桩的攻关工作。目前我国预制厂批量生产的大管桩外径可达D=1 200mm或D=1 400mm,每节4m,管节运输方便,适宜现场拼接。大管桩与钢管桩相比,用钢量为钢管桩的13%~17%,成本为30%~50%,极限承载能力较600mm×600mm方桩提高了约2倍,抗裂弯矩提高了3~4倍。
连云港庙岭二期工程、镇海电厂码头、乍浦港、赤湾港等都采用了大管桩。现投用于工程的累计总管节长度已超过50万m。
(2)重力式码头上部消浪结构的应用
常规的重力式码头胸墙同下部结构(沉箱或方块等)共同构筑直立式岸壁,以供船舶使用。在一些掩护条件较差或港池水域较小的码头,采用直立式实体岸壁易引起较大的波浪反射和水面共振等问题,为解决此类问题,在大连港、秦皇岛港、青岛港等地采用了带消浪室的沉箱结构;赤湾港采用了在沉箱码头胸墙上设置消浪室的结构形式,消浪效果良好。
直立式岸壁,设置消浪洞室,开孔率的大小,对消能效果起着决定性的作用,实验资料表明,开孔率在10%~30%为好。开孔范围在水面以下2H—3H("为波高)为宜。因为在此范围内大约集中波浪能量的90%~98%。
③泊位作业时间仿真结果;
④设备利用率仿真结果;
⑤码头、堆场通过能力仿真结果;
⑥散货装卸车(火车、汽车)能力仿真结果;
⑦进出道口集疏运能力仿真结果。