任務7--港口工程

港口的營運須保證——船舶安全地進出港口和停泊裝卸高效率、高質量和低成本地裝卸貨物安全、方便、舒適地使旅客上下船提供連接腹地的迅速、便利的地面集散運輸系統。供船舶停靠以裝卸貨物或上下旅客的碼頭岸線組成部分供船舶進行航行作業以出入港口和停泊的港口水域堆場和倉庫、客運站、地面運輸系統等陸域設施港口

是貨物和旅客由陸路進入水路運輸系統或者由水路運輸系統轉向陸路的接口。一、港口的類型按港口設置地點子任務一港口的類型和組成港口按功能和用途河口港河港運河港湖港（水庫港）海港避風港專業港客運港漁港軍港綜合性商港或貿易港二、港口的組成貨物通過港口的運輸，通常要經過裝卸、存儲和搬運三類環節。為實現兩種運輸方式和兩類運載工具的轉換，港口的運輸作業可歸納為五個主要系統：①船舶進出港口和停泊的航行作業系統②船舶泊靠以裝卸貨物、上下旅客、供應燃油和補充給養等的裝卸作業系統④辦理旅客和行李上下船手續的客運作業系統③進出港口的貨物堆放、分檢和存儲的存儲作業系統⑤匯集和疏散進出港口的貨物和旅客的地面運輸作業系統港口的工程設施可劃分為水域和陸域兩部分，或者三個組成部分：港口水域設施：

包括港內航道、錨地、船舶回轉水域、碼頭前水域（港池）、防波堤、護岸以及港口導航設施等(2)碼頭構筑物：

包括碼頭岸線、主體結構物、系靠設施、碼頭前沿裝卸作業設備等(3)陸域設施：

包括堆場和倉庫及其集疏運通道，客運站，鐵路，港內道路系統和港外道路，其它給排水、供電、通信和輔助生產設施等圖7-1

子任務二港口水域①具有滿足船舶航行和停泊需要的水深和范圍②充足的錨泊處和面積③良好的泊穩條件④防止或減少波浪和泥砂對港口的侵襲和淤積港口水域是供船舶航行、運轉、錨泊和停泊所用的水面。包括進港航道、船舶回轉水域、待泊錨地、過駁水轉水作業水域、港池和碼頭前停泊水域等。港口水域應滿足的要求：圖7-2航道——具有一定水深和寬度，可供船隊行駛的水道。天然航道——在低潮位（或低水位）時其水深已滿足船舶航行需要而無需疏浚的航道。人工航道——為滿足所需深度和寬度而需疏浚的航道。航道寬度——船底處的斷面凈寬。一、航道航跡帶寬度——船舶在航道軸線左右側擺動的蛇形航線的寬度。船舶在人工開挖的航道上航行時，其舷邊同槽壁邊坡間應保持一定的距離。兩條航跡帶之間應留有一定的間距，此值可取為等于船體寬度。內河航道的寬度以保證兩個對開船隊安全錯船為原則。二、港口水深最小富裕深度隨水底土質軟硬程度而異首尾吃水差隨船舶類型而異，一般僅對油輪和散貨船考慮備淤深度取決于碼頭前回淤情況和前后兩次疏浚時間間隔富裕水深首尾吃水深度：因配載不均勻而增加組成最小富裕深度：防止船舶觸底備淤深度要求的水深首先同使用該港口的船舶的滿載吃水深度有關，其次同為保證航行安全所要求的船舶龍骨下到水底的富裕水深有關。三、錨地錨地——港口水域中專門指定給船舶停泊、接受檢疫和檢查、進行水上編解船隊和裝卸作業、供應燃料和食品或用作避風的水域。錨地的選址應考慮以下方面：1水流平穩、風浪小、水深至少與碼頭前沿水深相同的水域2錨地底部的土質最好是軟硬適度的亞砂土或亞粘土，其次是淤泥質砂土3錨地水域應不占主航道，單錨或單浮筒系泊時，距航道邊緣不應小于1倍船長；雙浮簡系泊時不應小于2倍船長。圖7-3船舶停泊所需的水域面積，同要求停泊的船舶的最大數量、船舶的尺寸、系泊的方式、船舶的操作要求、錨地的地形條件等因素有關。四、回旋水域回旋池選址——在有足夠水深，能防御風、流、浪，并避開水下電纜等各種障礙物的水域。回旋水域作用：便于船只在港內運轉。有掩護的水域回旋水域所需面積無掩護的開敞水域港作拖輪條件較好時，其直徑約為2倍船長；允許借碼頭轉頭的水域，約為船長的1.5倍。回旋水域的直徑約為2.5倍船只長度圖7-4五、碼頭前水域港池——為便于船舶直接靠離碼頭、裝卸貨物，在碼頭前沿具有一定范圍的水域。港池的布置形式分順岸式、突堤式和挖入式。圖7-5圖7-6順岸式港池的碼頭前水域，應在航道外有3~4倍船只寬度的水面作為船舶停靠用，但不應占用主航道。圖7-7船只通常須回轉逆流靠岸和調頭時，碼頭前水域的寬度要求不得小于最大船長的1.5倍，水域的長度不小于最大船長的2.5~4.0倍。圖7-8寬度挖入式港池長度隨停靠船泊的數量、類型和停靠方法而定：一個泊位的寬度——最大船長的0.75倍二個泊位的寬度——最大船長的1.5倍三個泊位的寬度——最大船長的1.8倍按計算所需的碼頭岸線長度結合具體情況確定，但不應小于一個泊位長度，也不宜大于1.5km。六、防波堤主要作用：①防御波浪的侵襲，維護海港港內水域的平穩，保證船舶在港內安全地停泊和進行裝卸作業②阻攔泥沙在港內淤積，保護港內碼頭和護岸等構筑物免受風浪侵襲破壞。按結構特點防波堤按平面布置位置直立式島堤突堤混合式斜坡式圖7-9斜坡式防波堤的斷面為梯形。可采用塊石或混凝土塊體拋筑而成。將小塊石堆放在堤心和堤的下部，而將大塊石堆放在堤面和堤的頂層。1．斜坡式防波堤空隙率高，表面糙率大，有利于消散波能，破碎波浪，減小波浪爬高。圖7-10異形混凝土護面塊體的斜坡式防波堤塊體形狀不規則，有利于塊體之間互相咬合而增加其穩定性圖7-11塊體護面的斜坡式防波堤——斷面型式主要由堤心、墊層和護面組成。堤頂高程依據港口水域所要求的防護程度而定。斜坡式防波堤1.材料用量大2.需經常維修，維修費用大3.堤內側不能直接用于系靠船舶缺點優點1.波浪反射弱，附近海面較平穩2.對地基不均勻沉降不敏感，對地基承載力要求不高3.施工較簡單4.如有損壞，易于修復圖7-12重力式防波堤、無基床薄壁防波堤消能式防波堤其結構型式主要有2.直立式防波堤

圖7-14圖7-133.混合式防波堤混合式防波堤實際上是高拋石基床上的直立堤。混合式防波堤的直立部分同直立式防波堤的直立部分基本上沒什么差別。適用于水深大（如超過20～28m）而地基承載力有限的情況。子任務三碼頭碼頭是供船舶停泊，以裝卸貨物、上下旅客和進行有關專業性作業的構筑物。

碼頭的分類碼頭通用碼頭貨主碼頭按隸屬關系按貨物類型和裝卸特點普通件雜貨碼頭、集裝箱碼頭散貨碼頭油碼頭木材碼頭多用途碼頭按運輸對象貨運碼頭客運碼頭客貨運碼頭一、碼頭平面布置影響因素碼頭平面布置形式自然條件裝卸、存儲和集疏作業條件所需泊位數碼頭順岸式突堤式挖入式離岸式圖7-15順著天然岸線建造的碼頭，其前沿線同自然岸線大體上平行，船舶泊位順岸線依次排列。特點：碼頭前水域寬敞，船舶進出港區方便，港區平面布置合理，鐵路和道路交叉少，建筑工程量少、建筑費用省。1.順岸式2.突堤式碼頭的部分前沿線突出于自然岸線，與之成較大的角度，利用兩突堤間的水域構成較大的港池。特點：布置緊湊，增多泊位數，減少所需的防波堤長度。但易引起淤積，且過多占用河道寬度，影響通航。突堤式碼頭布置形式主要適用于海港。3.挖入式向河岸的陸地內側開挖出港池水域和修建碼頭的布置形式。特點：人為地增加岸線長度，增設較多的碼頭泊位，可免遭風浪侵襲；但土方開挖工程量大。挖入式港池采用開敞式或封閉式兩種方案圖7-16碼頭布置在離岸較遠的深水區，無防波堤或其它天然屏障的掩護。供大型液貨（原油）船和散貨（煤、礦石）船泊靠。4.離岸式二、碼頭型式分為碼頭斜坡式適用于水位變化幅度較大或岸坡平緩的河港，一般需設置躉船，供船舶泊靠用半斜坡式半直立式直立式按水位變化幅度和岸坡情況適用于低水位時間較短而高水位時間較長的河港或水庫港。低水位部分修成斜坡式，上部修成直立式。適用于枯水期較長而洪水時間較短的山區河港。枯水位以下修成直立式，上部修成斜坡式。適用于水位變化幅度不大、河床穩定、河岸較陡、地質和水域條件良好的港口圖7-17圖7-18三、岸壁結構形式①重力式將碼頭前沿岸壁修筑成連續的重力式擋土結構，依靠結構物自重及其范圍內填料的重量，抵抗建筑物的滑動和傾覆傾向。結構物自重大，地基易失穩或產生過大的沉降直立式碼頭岸壁的主體結構可分為上部結構、下部結構和基礎三部分。按三部分結構的組成形式的不同，可分為重力式、板樁式、高樁式和其它混合型式。圖7-19③高樁式由上部結構和樁基兩部分組成。主要適用于軟土地基，但其結構承載力有限，耐久性不如重力式和板樁式碼頭。②板樁式依靠打入地基內的板樁墻支擋墻后的土體，墻后加設拉桿和錨碇結構。具有結構簡單、材料用量少、可預制、施工方便等優點，但耐久性不如重力式。①、②兩種形式稱為岸壁式碼頭。它們具有較好的耐久性，能承受較大的船舶撞擊，但碼頭前波浪反射較嚴重，船舶泊穩條件較差。高樁式碼頭為透空式，其下部結構為不連續結構，承受水平力（撞擊作用）的能力較低，耐久性也較差，而碼頭前的波浪反射則較輕。斜坡碼頭設有固定的斜坡道。它分為實體斜坡道和架空斜坡道兩種。圖7-20四、碼頭岸線長度碼頭岸線所需的長度，根據貨物運輸量和船舶大小而定。先估算出碼頭所需的泊位數，然后按船舶的長度確定碼頭的長度。碼頭岸線的總長度：港口各泊位碼頭線和港口工作船所占用的碼頭線的總和。1.泊位數影響泊位數的主要因素船舶的類型及其噸位泊位的利用率通過港口的貨物種類及其吞吐量貨物裝卸的速率所需的泊位數Nb可近似地按下式估算：式中：Q——某類貨物的年吞吐量；P——該類貨物單位泊位的年平均裝卸速率；α——泊位利用（或富裕）系數。2.泊位長度泊位長度是指一艘船舶停靠碼頭時所占用的碼頭岸線長度。單個泊位的長度取決于船舶長度及首尾纜的系纜角度和長度，可用下式表示：式中，Lc——設計船舶長度；d——富裕長度，隨船長而增加，變動于5～30m范圍內，一般可按（0.1~0.15)Lc采用。連續設置多個泊位時，船舶間的間距滿足1d要求即可。而其端部泊位的外側相當于單個泊位。相鄰泊位互成直角時，其泊位長度可按圖7-21中所示確定。圖7-21六、突堤式碼頭平面尺寸突堤碼頭自岸邊伸入水域中，突堤碼頭間的水域稱為港池。港池的長度，即為突堤碼頭的長度。突堤每一側布置多少個泊位，主要考慮貨物集疏運的方便、庫場的布置方案和船舶靠離的方便。港池的寬度要考慮船舶靠離出入的安全要求。它隨港池長度、船舶的靠離方法以及是否在港池內調頭等因素而異。突堤式碼頭的寬度，應能布置下碼頭前沿作業地帶、一線庫場和集散運通道。一般可按不小于兩倍船長考慮，也即平均寬度約為300m。子任務四港口陸域作業區組成部分包括倉庫和堆場鐵路和道路設施客運站前沿作業區輔助生產作業港口陸域：自碼頭岸線邊緣至后方交通線之間的范圍。其作用為承擔貨物裝卸、儲存和疏運。一、前沿作業地帶定義：由碼頭前沿線（直立式碼頭）或坡頂（斜坡式碼頭）至前方倉庫前墻或堆場前沿線之間的場地。縮短船舶的停靠時間合理布置作業地帶安排足夠的地帶寬度有助于加快貨物的裝卸港口區域普通件雜貨集裝箱貨物貨物流向液體貨影響集裝箱區散貨區多用途碼頭普通件雜貨區液體貨區船舶類型集疏運條件自然條件貨物種類干散貨劃分為普通件雜貨：成件運輸和保管的貨物，其包裝型式、形狀、尺寸和重量各不相同，品種繁多。對于這類貨物的直立式碼頭前沿裝卸作業，通常采用門座起重機。圖7-22集裝箱尺寸和噸位的國際標準化可以提高裝卸效率，加快車船的周轉，減少貨物缺損，從而大大降低運輸和裝卸成本。其碼頭前沿裝卸作業主要采用岸上的裝卸橋將集裝箱吊上吊下。圖7-23干散貨：散堆的、不能以件計數的粉末狀、粒狀或塊狀貨物，包括散裝谷物、煤炭、礦石、礦建材料等。其裝卸工藝和設備隨貨物類型而異，往往為之設立專用碼頭，安置專用裝卸設備。液體貨包括石油、石油產品、液化氣等，其裝卸主要靠管線和泵進行。二、堆場和倉庫倉庫和堆場：在船岸之間量大而快速的貨流同碼頭后方的緩慢而零散的集散運輸之間設置的緩沖區。直接服務于船舶裝卸作業需要的倉庫和堆場——一線庫場影響一線庫場面積的因素：①泊位的年吞吐量、②入庫場貨物的比例、③貨物的平均堆存期、④單位面積的堆積量設置二線庫場的前提：①集散運輸條件差、②貨物集散慢、③批量多而雜、④加大一線庫場的容量受限制三、集疏運系統港口集疏運系統專用線港灣站貨物運輸的主要手