土木工程概論

1、原是土木工程的一原是土木工程的一個分支，隨著港口個分支，隨著港口科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已成為相對獨(dú)立的已成為相對獨(dú)立的學(xué)科，但仍和土木學(xué)科，但仍和土木工程有密切的關(guān)系。工程有密切的關(guān)系。 港口工程是興建港口工程是興建港口港口所需所需工程設(shè)施工程設(shè)施的總稱，而港口是的總稱，而港口是供船舶供船舶安全進(jìn)出安全進(jìn)出和和停泊停泊的運(yùn)輸樞紐。港口主要包括以下幾的運(yùn)輸樞紐。港口主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：個方面的內(nèi)容：是具有是具有水陸聯(lián)運(yùn)設(shè)備和條件水陸聯(lián)運(yùn)設(shè)備和條件的，有一定面積的的，有一定面積的水域和陸域水域和陸域；是供船舶是供船舶出入和停泊出入和停泊、旅客旅客及及貨物貨物集散并交換運(yùn)輸方式的場

2、地；集散并交換運(yùn)輸方式的場地；為船舶提供為船舶提供安全?？亢瓦M(jìn)行作業(yè)安全?？亢瓦M(jìn)行作業(yè)的設(shè)施，并為船舶提供的設(shè)施，并為船舶提供補(bǔ)給、修理補(bǔ)給、修理等技術(shù)服務(wù)和生活服務(wù)。等技術(shù)服務(wù)和生活服務(wù)。 港口分類 港灣：天然掩護(hù)的自然港灣，可供船只停泊或臨時避風(fēng)的地方。 避風(fēng)港：船舶在航行途中，或海上作業(yè)過程中躲避風(fēng)浪的港口。 海港：在自然地理?xiàng)l件和水文氣象方面具有海洋性質(zhì)的港口。分為海岸港和河口港。 海岸港位于有掩護(hù)的或平直的海岸上。 河口港位于入海河流河口段，或河流下游潮區(qū)界內(nèi)。 河港：位于河流沿岸，且有河流水文特征的港口。如武漢港、南京港、重慶港。重慶朝天門碼頭武漢港 水庫港：建于大型水庫沿岸的港口

3、。 湖港：湖泊沿岸或江河入湖口處的港口。商港上海港 商港：以一般商船和客貨運(yùn)輸為服務(wù)對象的港口。 工業(yè)港：臨近江、河、湖、海的大型工礦企業(yè)直接運(yùn)輸原材料及輸出制成品而設(shè)置的港口。 散貨港：專門裝卸大宗礦石、煤炭、糧食河砂石料等散貨的港口。深圳蛇口工業(yè)港 油港：專門裝卸原油或成品油的港口。 漁港：為漁船停泊、魚貨裝卸、保鮮、冷藏加工、修補(bǔ)漁網(wǎng)和漁船生產(chǎn)及生活物質(zhì)補(bǔ)給的港口。 軍港：供艦艇停泊并取得補(bǔ)給的港口。沙特阿拉伯石油碼頭港口組成水域水域陸域陸域進(jìn)港進(jìn)港航道航道防波堤防波堤港內(nèi)錨地港內(nèi)錨地港內(nèi)錨地港內(nèi)錨地大連港7.2 港口規(guī)劃與布置港口的組成港口的組成港口水域港口水域( (航行、運(yùn)轉(zhuǎn)、錨泊和

4、停泊裝卸航行、運(yùn)轉(zhuǎn)、錨泊和停泊裝卸) )水域包括水域包括進(jìn)港航道進(jìn)港航道、港地港地、錨地錨地、防波堤等防波堤等( (分為港外水域分為港外水域和港內(nèi)水域和港內(nèi)水域) )港口陸域港口陸域( (供旅客集散、貨物裝卸、貨物堆存和轉(zhuǎn)載之用供旅客集散、貨物裝卸、貨物堆存和轉(zhuǎn)載之用) )陸域包括陸域包括碼頭、港口倉庫及貨場、鐵路及道路、裝卸及運(yùn)碼頭、港口倉庫及貨場、鐵路及道路、裝卸及運(yùn)輸機(jī)械、港口輔助生產(chǎn)議備輸機(jī)械、港口輔助生產(chǎn)議備適當(dāng)深度和面積，水適當(dāng)深度和面積，水流平緩，水面穩(wěn)定流平緩，水面穩(wěn)定要求有適當(dāng)?shù)母叱?，要求有適當(dāng)?shù)母叱?，岸線長度和縱深岸線長度和縱深 港口的規(guī)模、泊位數(shù)目、庫場面積、裝卸設(shè)備數(shù)量

5、以及疏運(yùn)設(shè)施等皆以吞吐量為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計。遠(yuǎn)景貨物吞吐量。 船舶的性能、尺度及今后發(fā)展趨勢也是港口規(guī)劃設(shè)計的主要依據(jù)。 選址：優(yōu)良港址無論從各個方面考慮都應(yīng)有其自身的優(yōu)勢。港口規(guī)劃港址的選擇港址的選擇 有廣闊的經(jīng)濟(jì)腹地，以保有廣闊的經(jīng)濟(jì)腹地，以保證有足夠的資源；證有足夠的資源；與腹地有方便的交通運(yùn)輸聯(lián)與腹地有方便的交通運(yùn)輸聯(lián)系；系；與城市發(fā)展相協(xié)調(diào)；與城市發(fā)展相協(xié)調(diào)；有發(fā)展余地，滿足有發(fā)展余地，滿足30-5030-50年年的港口發(fā)展要求；的港口發(fā)展要求；滿足船舶航行與停泊要求；滿足船舶航行與停泊要求；有足夠的岸線長度和陸域面有足夠的岸線長度和陸域面積；積；能滿足船艦調(diào)動的迅速性；能滿足船艦調(diào)動的

6、迅速性；對附近水域、陸地及自然景對附近水域、陸地及自然景觀不產(chǎn)生不利影響；觀不產(chǎn)生不利影響；盡量利用荒地，少占良田。盡量利用荒地，少占良田。 連云港利用島嶼掩護(hù)減少了防波堤的建設(shè)工程量。連云港因?yàn)閸u嶼的防波作用，港口不用建設(shè)防波堤。 利用海灣天然地形，在深水填筑陸地，修建港口。天津港 港口布置遵循原則：統(tǒng)籌安排、合理布局、遠(yuǎn)近結(jié)合和分期建設(shè)。 布置方案是規(guī)劃階段最重要的工作之一，港口布置的基本類型：自然地形布置（天然港）、挖入內(nèi)陸和填筑式。港口布置 碼頭是提供船舶系靠、裝卸貨物或上下旅客的建筑物的總稱，它是港口中主要水工建筑物之一。 碼頭布置形式： 順岸式、突堤式和挖入式。碼頭布置7.3 碼頭

7、建筑 順岸式 優(yōu)點(diǎn)：陸域?qū)掗?、疏運(yùn)交通方便、工程量小。順岸式順岸式重慶朝天門碼頭碼頭布置 凸堤式 優(yōu)點(diǎn)：一定水域建設(shè)較多的泊位。 缺點(diǎn)：凸堤寬度有限，每泊位的平均庫場面積較小，作業(yè)不方便。碼頭布置突堤式碼頭（寧波港） 挖入式 優(yōu)點(diǎn)：滿足現(xiàn)代碼頭要求有較大陸域縱深（集裝箱碼頭縱深達(dá)350400m）和庫場面積。新建碼頭縱深有加寬趨勢，天津新港東突堤的平均寬度達(dá)650m。碼頭布置挖入式挖入式加拿大港口 隨著船舶大型化和高效率裝卸設(shè)備的發(fā)展，外海開敞式碼頭逐步被推廣。開敞式開敞式天津港集裝箱碼頭 按前沿斷面分類 直立式：水位變化不大，海港，河口港。 斜坡式：水位變化大，河上、中游，水庫港。碼頭形式 半

8、直立式：高水位期長、枯水期短，水庫港。 半斜坡式：洪水期短，枯水期長的山區(qū)河流。 多級式：水位差大，洪水期不長的上游河流。碼頭形式 按結(jié)構(gòu)形式分類 重力式：地基較好的碼頭 板樁式：墻高不大的碼頭（小于10m）碼頭形式重力式碼頭板樁式碼頭 高樁式：軟土地基 混合式：高樁和板樁配合，板樁和基礎(chǔ)板配合等形式。碼頭形式高樁碼頭 還可分為岸壁式和透空式兩大類。 岸壁式背面有回填土，受土壓力作用。 透空式建筑在穩(wěn)定的岸坡上，一般沒有擋土部分，或有獨(dú)立擋土部分。碼頭形式透空式碼頭岸壁式碼頭防波堤防波堤 防波堤一般位于港口水域外圍，用以防波堤一般位于港口水域外圍，用以抵御風(fēng)浪抵御風(fēng)浪、阻止波阻止波浪浪和和漂砂

9、漂砂進(jìn)入港內(nèi)、進(jìn)入港內(nèi)、保證港內(nèi)有平穩(wěn)水面的水工建筑物保證港內(nèi)有平穩(wěn)水面的水工建筑物。此。此外，防波堤還可起到防止港池淤積、波浪沖蝕岸線及防冰、外，防波堤還可起到防止港池淤積、波浪沖蝕岸線及防冰、防凍的作用。防凍的作用。 防波堤的防波堤的形式比形式比較多樣較多樣，結(jié)構(gòu)形，結(jié)構(gòu)形式的選擇主要取式的選擇主要取決于決于水深水深、潮差潮差、波浪波浪、地質(zhì)地質(zhì)等自等自然條件及然條件及材料來材料來源源、使用要求使用要求和和施工條件施工條件等，經(jīng)等，經(jīng)方案比較決定。方案比較決定。 防波堤通?？砂雌矫嫘问胶徒Y(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分類，防波堤通常可按平面形式和結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分類，按防波堤堤線平面布置形式有按防波堤堤線平面布

10、置形式有單突堤式單突堤式、雙突堤式雙突堤式、島堤式島堤式和和混合式混合式。雙突堤大連港防波堤的平面布置類型有：類型有： 斜坡式斜坡式 直立式直立式 混合式混合式 透空式透空式 浮式防波堤浮式防波堤 噴氣消波噴氣消波 射水消波射水消波理論和實(shí)驗(yàn)研究表明，波浪的能量大部理論和實(shí)驗(yàn)研究表明，波浪的能量大部分集中在水體的表層分集中在水體的表層，在表層，在表層兩兩倍倍和和三倍三倍波高的水層厚度內(nèi)分別集中了波高的水層厚度內(nèi)分別集中了90%90%和和98%98%的波能。由此產(chǎn)生了適的波能。由此產(chǎn)生了適應(yīng)波能該分布特點(diǎn)的特殊形式防波堤，包括應(yīng)波能該分布特點(diǎn)的特殊形式防波堤，包括透空式防波堤透空式防波堤( (透

11、空堤透空堤) )、浮浮式防波堤式防波堤( (浮堤浮堤) )、壓氣式防波堤壓氣式防波堤( (噴氣堤噴氣堤) )和和水力式防波堤水力式防波堤( (射水堤射水堤) )等。等。 采用混凝土、塊石或其他材料做成采用混凝土、塊石或其他材料做成障礙物的形障礙物的形式式直接或間接地直接或間接地保護(hù)河岸保護(hù)河岸，并保持適當(dāng)?shù)?，并保持適當(dāng)?shù)恼握尉€線和和適當(dāng)水深適當(dāng)水深的便于通航的一種工程。的便于通航的一種工程。 直接護(hù)岸：直接護(hù)岸： 護(hù)坡護(hù)坡 護(hù)岸墻護(hù)岸墻間接護(hù)岸：間接護(hù)岸： 潛堤潛堤 丁壩丁壩直接護(hù)岸是利用護(hù)坡或護(hù)岸墻等形直接護(hù)岸是利用護(hù)坡或護(hù)岸墻等形式加固天然岸邊，抵抗侵蝕。式加固天然岸邊，抵抗侵蝕。利用

12、沿岸建筑的丁壩或潛堤，促使利用沿岸建筑的丁壩或潛堤，促使岸灘前發(fā)生淤積，已形成穩(wěn)定的新岸灘前發(fā)生淤積，已形成穩(wěn)定的新岸坡。岸坡。 7.5 護(hù)岸建筑 護(hù)坡護(hù)坡 護(hù)坡一般是用于加固岸護(hù)坡一般是用于加固岸坡。坡。護(hù)坡坡度常較天然岸護(hù)坡坡度常較天然岸坡為陡，以節(jié)省工程坡為陡，以節(jié)省工程量，但也可接近于天量，但也可接近于天然岸坡的坡度。然岸坡的坡度。 護(hù)岸墻護(hù)岸墻 護(hù)岸墻多用于保護(hù)陡岸，以往常將墻面做成護(hù)岸墻多用于保護(hù)陡岸，以往常將墻面做成垂直垂直或或接近垂直接近垂直的。當(dāng)波浪沖擊墻面時，激濺很高，下落水體對于墻后填土有很的。當(dāng)波浪沖擊墻面時，激濺很高，下落水體對于墻后填土有很大的破壞力。此外，大的破壞

13、力。此外，護(hù)坡護(hù)坡和和護(hù)岸墻護(hù)岸墻的的混合式護(hù)岸混合式護(hù)岸也頗多采用，在也頗多采用，在坡岸的坡岸的下部做護(hù)坡下部做護(hù)坡，在，在上部建成垂直的墻上部建成垂直的墻，這樣可以，這樣可以縮減護(hù)坡的縮減護(hù)坡的總面積總面積，對墻腳也有保護(hù)。，對墻腳也有保護(hù)。潛堤潛堤 間接護(hù)岸不直接修建護(hù)岸，而是通過修造其他構(gòu)筑物間接護(hù)岸不直接修建護(hù)岸，而是通過修造其他構(gòu)筑物消減波消減波浪浪、改變水流方向改變水流方向、攔截水流攔截水流，達(dá)到護(hù)岸的目的，所修建的這些，達(dá)到護(hù)岸的目的，所修建的這些構(gòu)筑物就是間接護(hù)岸。常見的有構(gòu)筑物就是間接護(hù)岸。常見的有潛堤、丁壩潛堤、丁壩等形式。潛堤位置布等形式。潛堤位置布置在波浪的破碎水深以

14、內(nèi)而臨近于破碎水深之處，置在波浪的破碎水深以內(nèi)而臨近于破碎水深之處，大致與岸線平大致與岸線平行行，堤頂高程應(yīng)在，堤頂高程應(yīng)在平均水位以下平均水位以下，并將堤的頂面做成斜坡狀。修，并將堤的頂面做成斜坡狀。修筑潛堤的作用不僅是消減波浪，也是一種積極的護(hù)岸措施。筑潛堤的作用不僅是消減波浪，也是一種積極的護(hù)岸措施。 丁壩丁壩 丁壩自丁壩自岸邊向外伸出岸邊向外伸出，對斜向朝著岸坡行進(jìn)的波浪和與岸平，對斜向朝著岸坡行進(jìn)的波浪和與岸平行的沿岸流都具有阻礙作用，同時也阻礙泥沙的沿岸運(yùn)動，使泥行的沿岸流都具有阻礙作用，同時也阻礙泥沙的沿岸運(yùn)動，使泥沙落淤在丁壩之間，沙落淤在丁壩之間，使灘地增高使灘地增高，原有岸地就更為穩(wěn)固。丁壩的，原有岸地就更為穩(wěn)固。丁壩的結(jié)構(gòu)形式很多，有透水的、不透水的；其橫斷面形式有直立式的、結(jié)構(gòu)