港口工程设计与施工

1、土木工程概论土木工程概论第第7 7章章 港口工程港口工程 港口是综合运输系统中水陆联运的重要枢纽，货物和港口是综合运输系统中水陆联运的重要枢纽，货物和旅客集散并变换运输方式的场地，它有一定面积的水域和旅客集散并变换运输方式的场地，它有一定面积的水域和陆域供船舶出入和停泊，可以为船舶提供安全停靠、作业陆域供船舶出入和停泊，可以为船舶提供安全停靠、作业的设施以及提供补给、修理等技术服务和生活服务。的设施以及提供补给、修理等技术服务和生活服务。土木工程概论土木工程概论连云港港口连云港港口土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论古代港口工程古代港口工程n港口的出现源于古

2、代渔捞的开始。n7000年中国河姆渡人前善使舟楫，依山傍水停舟成为港口原型，形成独特的百越文化。断发纹身，善舟楫，铸铜器，洗骨葬土木工程概论土木工程概论n商周至春秋战国时期，起步和形成时期，风帆木商周至春秋战国时期，起步和形成时期，风帆木板桥板桥n秦汉时期，风帆改进和船尾舵的出现秦汉时期，风帆改进和船尾舵的出现n秦始皇视察黄、腄、成山、芝罘和琅琊等港口秦始皇视察黄、腄、成山、芝罘和琅琊等港口n徐福东渡徐福东渡n唐朝鉴真东渡日本唐朝鉴真东渡日本n宋元，指南针在船上的应用，宋元，指南针在船上的应用，福建泉州港成为当时世界上最福建泉州港成为当时世界上最大的国际贸易海港（公元大的国际贸易海港（公元10

3、世世纪纪-1368年）年）n明朝，陈友谅战船、郑和下明朝，陈友谅战船、郑和下西洋西洋土木工程概论土木工程概论n国外海港和海运的发展以地中海为中心国外海港和海运的发展以地中海为中心n公元前公元前332年，埃及亚历山大大帝建造了亚利山大港年，埃及亚历山大大帝建造了亚利山大港（公元前（公元前2世纪世纪-公元公元10世纪为全球最大港）世纪为全球最大港）n1368-1484年，威尼斯成为第一大港口，近代海运的年，威尼斯成为第一大港口，近代海运的发祥地。发祥地。1100年，灯塔遭强烈地震年，灯塔遭强烈地震的洗劫，仅残存下面第一的洗劫，仅残存下面第一部分，灯塔失去往日的作部分，灯塔失去往日的作用，成了一座瞭

4、望台，在用，成了一座瞭望台，在台上修建了一座清真寺。台上修建了一座清真寺。1301年和年和1435年两次地震，年两次地震，塔全毁。塔全毁。 土木工程概论土木工程概论n1484-1588年西班牙的巴塞罗那成为第一大港，工商年西班牙的巴塞罗那成为第一大港，工商业和文化中心，造船中心，开始殖民扩张业和文化中心，造船中心，开始殖民扩张土木工程概论土木工程概论近代港口工程近代港口工程n水力学创始人之一阿基米德水力学创始人之一阿基米德n1870年，弗汝德进行船舶模型试验，提出弗汝德定律年，弗汝德进行船舶模型试验，提出弗汝德定律n1885年，雷诺用潮汐水流模型研究水流运动年，雷诺用潮汐水流模型研究水流运动n

5、1936年，荷兰建造波浪水槽进行波浪爬高和越顶试验年，荷兰建造波浪水槽进行波浪爬高和越顶试验n1952年中国试制第一台冲击式生波机年中国试制第一台冲击式生波机n1869年和年和1914年苏伊士运河和巴拿马运河相继完工年苏伊士运河和巴拿马运河相继完工n18世纪伦敦港成为世界最大港口世纪伦敦港成为世界最大港口(1588-1894年年)n1894年，美国超英、德，工业产值第一，纽约港成为年，美国超英、德，工业产值第一，纽约港成为世界最大港（世界最大港（1894-1962年），二次世界，各大港口年），二次世界，各大港口衰落，纽约港依旧繁华。衰落，纽约港依旧繁华。n清光绪二十四年，自行开放秦皇岛港，是目

6、前世界最清光绪二十四年，自行开放秦皇岛港，是目前世界最大煤炭输出港大煤炭输出港土木工程概论土木工程概论现代港口工程现代港口工程1、建材，理论研究（计算机，模型试验）、施建材，理论研究（计算机，模型试验）、施工技术（工业化和大规模现代化）发展带动港工技术（工业化和大规模现代化）发展带动港口工程发展口工程发展2、日本科教兴国，贸易立国，迅速崛起，横滨、日本科教兴国，贸易立国，迅速崛起，横滨港成为世界第一大港（港成为世界第一大港（1962-1986）3、欧洲的长足发展使鹿特丹港成为世界最大港，年、欧洲的长足发展使鹿特丹港成为世界最大港，年吞吐量达吞吐量达3亿吨（亿吨（1986-2005年年)4、20

7、05年后，上海凭借中国经济龙头的优势，一年后，上海凭借中国经济龙头的优势，一举成为世界第一大港口，宁波举成为世界第一大港口，宁波-舟山，广州港，天津舟山，广州港，天津港也已迈入世界前十大港口港也已迈入世界前十大港口土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论洋山深水港工程 洋山深水港工程是建设上海国际航运中心的核心，是洋山深水港工程是建设上海国际航运中心的核心，是第一个海岛港，是离上海港最近的深水港，而东海大第一个海岛港，是离上海港最近的深水港，而东海大桥作为洋山港区连接上海陆地的唯一通道，如同上海桥作为洋山港区连接上海陆地的唯一通道，如同上海国际航运中心的一大国际航运中心的一大“动脉动脉

8、”，在洋山港一期工程启，在洋山港一期工程启动时，东海大桥的贯通，改写了上海不动时，东海大桥的贯通，改写了上海不“上海上海”的历的历史。史。2005年年12月，一期工程竣工。月，一期工程竣工。 土木工程概论土木工程概论港口工程建设港口工程建设土木工程概论土木工程概论l 港口分类港口分类n 按所在位置分按所在位置分海港海港河港河港湖港湖港n 按用途分按用途分商港商港军港军港渔港渔港工业港工业港避风港避风港n 按成因分按成因分天然港天然港人工港人工港土木工程概论土木工程概论1 1、港口组成、港口组成l 水域：供船舶航行、运转、锚泊和停泊装卸之用，要求有适当水域：供船舶航行、运转、锚泊和停泊装卸之用，

9、要求有适当的深度和面积，水流平缓，水面稳静。的深度和面积，水流平缓，水面稳静。( (港口水域可分为港外水域和港港口水域可分为港外水域和港内水域。港内水域包括港内航道内水域。港内水域包括港内航道 、转头水域、港内锚地和码头前水域或港池。、转头水域、港内锚地和码头前水域或港池。在内河港口，为便于控制，船舶逆流靠离岸。当船舶从上游驶向顺岸码头时，在内河港口，为便于控制，船舶逆流靠离岸。当船舶从上游驶向顺岸码头时，先调头，再靠岸；当船舶离开码头驶往下游时，要逆流离岸，然后再调头行驶。先调头，再靠岸；当船舶离开码头驶往下游时，要逆流离岸，然后再调头行驶。为此，要求顺岸码头前水域有足够宽度。为此，要求顺岸

10、码头前水域有足够宽度。 )l 陆域：供旅客上下船、货物装卸、货物堆存和转载之用，要求陆域：供旅客上下船、货物装卸、货物堆存和转载之用，要求有适当的高程、岸线长度和纵深。岸边建有码头，岸上设港口仓有适当的高程、岸线长度和纵深。岸边建有码头，岸上设港口仓库、堆场、港区铁路和道路，并配有装卸和运输机械，以及其它库、堆场、港区铁路和道路，并配有装卸和运输机械，以及其它各种辅助设施和生活设施。各种辅助设施和生活设施。土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论港口的特征参数港口的特征参数n1、港口深度：大型油轮码头、港口深度：大型油轮码头10-20mn2、码头泊位数：装卸货物和上下旅客泊位以、码头泊

11、位数：装卸货物和上下旅客泊位以及辅助船舶和修船码头泊位及辅助船舶和修船码头泊位n3、码头线长度：泊位数和每个泊位长度，安、码头线长度：泊位数和每个泊位长度，安全间距全间距n4、港口陆域高程：根据设计高水位加超高值、港口陆域高程：根据设计高水位加超高值确定，要求在高水位时不淹没港区。确定，要求在高水位时不淹没港区。土木工程概论土木工程概论2 2、港口布置基本类型、港口布置基本类型l 自然地形的布置，可称为天然港；适用于疏浚费自然地形的布置，可称为天然港；适用于疏浚费用不太高的情况。用不太高的情况。l 挖入内陆的布置，为合理利用土地提供了可能性；挖入内陆的布置，为合理利用土地提供了可能性；在泥沙质

12、海岸，当有大片不能耕种的土地时，宜采在泥沙质海岸，当有大片不能耕种的土地时，宜采用这种建港型式。用这种建港型式。l 填筑式的布置，如果港口岸线已充分利用，泊位填筑式的布置，如果港口岸线已充分利用，泊位长度已无法延伸，但仍未能满足增加泊位数的要求长度已无法延伸，但仍未能满足增加泊位数的要求时可采用。时可采用。土木工程概论土木工程概论突出式突出式 挖入式挖入式Y Y形挖入式航道形挖入式航道平行挖入式航道平行挖入式航道土木工程概论土木工程概论老港口增加人工港岛老港口增加人工港岛 天然港的建设天然港的建设天然离岸岛的建设天然离岸岛的建设 河口港的建设河口港的建设土木工程概论土木工程概论3 3、我国港口

13、建设项目的建设程序、我国港口建设项目的建设程序 土木工程概论土木工程概论 工程可行性研究，从各个侧面研究规划实现的可能性，把港口工程可行性研究，从各个侧面研究规划实现的可能性，把港口的长期发展规划和近期实施方案联系起来。工程可行性研究为近期的长期发展规划和近期实施方案联系起来。工程可行性研究为近期建设方案服务，对项目进行技术经济论证和方案比较，通过不同方建设方案服务，对项目进行技术经济论证和方案比较，通过不同方案的研究，找到投资少、建设工期短、成本低、利润大、综合效益案的研究，找到投资少、建设工期短、成本低、利润大、综合效益最好的方案最好的方案. .工程可行性研究是确定项目是否可行的最后研究阶

14、段，工程可行性研究是确定项目是否可行的最后研究阶段，是编制设计任务书的依据，因此工程投资估算的精确度应控制在是编制设计任务书的依据，因此工程投资估算的精确度应控制在1010以内。以内。【一般初步可行性研究投资估算精度控制为一般初步可行性研究投资估算精度控制为（20203030）】，以后完成的设计概算若超出任务书投资的，以后完成的设计概算若超出任务书投资的1010，则必须，则必须重新立项编报任务书。重新立项编报任务书。 土木工程概论土木工程概论工程可行性研究主要研究内容包括：工程可行性研究主要研究内容包括：1 1 现状评价，提出加强薄弱环节的措施；现状评价，提出加强薄弱环节的措施；2 2 预测运

15、量发展，论述运输发展的经济合理性及建设项目的必要性与紧迫性；预测运量发展，论述运输发展的经济合理性及建设项目的必要性与紧迫性；3 3 建设的合理规模；建设的合理规模；4 4 结合自然条件论证技术的可能性，提出推荐方案，同时论证各方案的优缺点结合自然条件论证技术的可能性，提出推荐方案，同时论证各方案的优缺点及其对环境的影响；及其对环境的影响；5 5 进行平面布置设计，确定项目范围、装卸工艺和设备、主要水工建筑工程；进行平面布置设计，确定项目范围、装卸工艺和设备、主要水工建筑工程；6 6 建设期的三通（水、电、路），征地拆迁和建材供应问题；建设期的三通（水、电、路），征地拆迁和建材供应问题；7 7

16、 施工条件与工期安排；施工条件与工期安排；8 8 企业组织管理和人员编制；企业组织管理和人员编制；9 9 投资估算及效益分析；投资估算及效益分析；1010结论及建议。结论及建议。土木工程概论土木工程概论n设计工作阶段（一般为二阶段设计）设计工作阶段（一般为二阶段设计）土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论4 4 、设计前的资料收集工作、设计前的资料收集工作n自然条件资料自然条件资料 包括地形、地貌资料、地质资料、水文气象资料及河床演变资包括地形、地貌资料、地质资料、水文气象资料及河床演变资料等。（码头型式选择，码头选址及平面布置）料等。（码头型式选择，码头选址及平面布置）n技术、经济

17、资料技术、经济资料 货种、货物规格及包装形式，年不均衡系数，入库场系数、设货种、货物规格及包装形式，年不均衡系数，入库场系数、设计船型尺寸、空载满载吃水、排水量等。（码头总平面布置、装卸计船型尺寸、空载满载吃水、排水量等。（码头总平面布置、装卸工艺、库场面积等）工艺、库场面积等）n使用条件和施工条件使用条件和施工条件 正确选择结构上的作用（载荷），结构型式，使用的构造要求。正确选择结构上的作用（载荷），结构型式，使用的构造要求。满足业主的使用要求。施工单位的设备，能力和施工水平。满足业主的使用要求。施工单位的设备，能力和施工水平。土木工程概论土木工程概论n我国大陆海岸线约我国大陆海岸线约180

18、00km18000km；n大小岛屿大小岛屿65006500多个，多个， 岛屿岸线约岛屿岸线约14000km14000km；n流域面积在流域面积在100km100km2 2以上的以上的江河江河57005700余条，总长余条，总长430,000km430,000km；二、我国港口建设概况二、我国港口建设概况土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论n4040多年来，港口水工建筑物（码头）的结构型式有了很大的变化：多年来，港口水工建筑物（码头）的结构型式有了很大的变化： n重大技术技术成就和具有国际水平的创新成果：大型格型钢板桩码头重大技术技术成就和具有国际水平的创新成果：大型格型钢板桩码头结

19、构、大直径预应力砼管柱（武汉外贸码头）和大园筒的应用等。结构、大直径预应力砼管柱（武汉外贸码头）和大园筒的应用等。土木工程概论土木工程概论n问题：问题：连云港连云港土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论1 1、码头：供船舶系靠、码头：供船舶系靠、装卸货物或上下旅客的装卸货物或上下旅客的建筑物的总称。建筑物的总称。土木工程概论土木工程概论码头的分类码头的分类土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论3 3、按断面形式分类、按断面形式分类土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论4 4、按结构型式分类、按结构型式分类 实体式（重

20、力式，板桩式），透空式，混合式。实体式（重力式，板桩式），透空式，混合式。土木工程概论土木工程概论l板桩式板桩式土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论透空式透空式土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论架空斜坡式架空斜坡式长江万州红花地码头长江万州红花地码头土木工程概论土木工程概论混合式混合式土木工程概论土木工程概论码头的组成部分码头的组成部分 结 构 型 式组 成 部 分重 力 式板 桩 式高 桩 式上 部 结 构胸 墙帽 梁 或 胸 墙承 台 或 梁 板 及 靠 船 构 件下 部 结 构墙 身板 桩 墙桩基 础抛 石 基 床主体结构其 它墙 后 回 填 料拉 杆 、 锚

21、碇 结 构挡 土 结 构码 头 设 备系 船 设 施 、 防 冲 设 施 、 工 艺 设 施 、 安 全 设 施 、 路 面 等土木工程概论土木工程概论2 2、防波堤、防波堤 防波堤：为港口提供掩护条防波堤：为港口提供掩护条件，阻止波浪和漂沙进入港件，阻止波浪和漂沙进入港内，保持港内水面的平稳和内，保持港内水面的平稳和所需的水深，同时，兼有防所需的水深，同时，兼有防沙、防冰的作用，沙、防冰的作用，土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程

22、概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论l 防波堤的类型斜坡式直立式混合式透空式浮式喷气消波设备喷水消波设备土木工程概论土木工程概论营口港鲅鱼营口港鲅鱼圈滚装码头圈滚装码头护岸工程护岸工程 19961996年竣工的珠海年竣工的珠海电厂电厂5 5万万t t码头防波码头防波堤，堤长堤，堤长1,400m1,400m为为抛石斜波堤四脚空抛石斜波堤四脚空心块护面结构。心块护面结构。 土木工程概论土木工程概论3 3、护岸建筑、护岸建筑 l 护岸方法护岸方法 一类是直接护岸，即利用护坡和护岸墙等加固天然岸边，抵抗侵蚀。 一类是间接护岸，即利用在沿岸建筑的丁坝或潜堤，促使岸滩前发生淤积，以形成稳定的新岸坡。土木工程概论土木工程概论l 直接护岸建筑：斜面式护坡、直立式护岸墙、混合式护岸墙断面图土木工程概论土木工程概论护坡和护岸墙的混合结构土木工程概论土木工程概论l 间接护岸建筑间接护岸建筑 潜堤：利用潜堤促淤就是将潜堤布置在波浪的破碎水潜堤：利用潜堤促淤就是将潜堤布置在波浪的破碎水深以内而临近于破碎水深之处，大致与岸线平行，堤顶深以内