港口规划与码头布置

港口分类港口规划与布置码头建筑防波堤护岸建筑港口仓库与货场港口工程现代交通是由铁路、马路、水运、管道、航空等各种运输方式组成的综合运输系统。港口是综合运输系统中水陆联运的重要枢纽。港口有确定面积的水域和陆域，是供船舶出入和停岸、旅客及货物集散并变换运输方式的场地。港口为船舶供应平安停靠和进行作业的设施，并为船舶供应补给、修理等技术服务和生活服务。世界主要港口有：荷兰的鹿特丹港，美国的纽约港、新奥尔良港和休斯顿港，日本的神户港和横滨港，比利时的安特卫普港，新加坡的新加坡港，法国的马赛港，英国的伦敦港等。我国主要港口有：上海港、香港、大连港、秦皇岛港、天津港、青岛港、黄埔港、湛江港、连云港、烟台港、南通港、宁波港、温州港、北海港、海口港等。港口港口可按多种方法分类：按所在位置可分为：海岸港、河口港和河港，海岸港和河口港统称为海港；按用途可分为：商港、军港、渔港、工业港和避风港；按成因可分为：自然港和人工港；按港口水域在寒冷季节是否冻结可分为：冻港和不冻港；按潮汐关系、潮差大小，是否修建船闸限制进港，可分为：闭口港和开口港：按对进口的外国货物是否办理报关手续可分为：报关港和自由港。港口分类港湾：指具有自然掩护的自然港湾（有时也辅以人工措施），可供船只停岸或临时避风的地方。避风港：指供船舶在航行途中，或海上作业过程中躲避风浪的港口。一般是为小型船、渔船和各种海上作业的船设置的。海港：指在自然地理条件和水文气象条件方面具有海洋性质的港口。又可分为：海岸港：位于有掩护的或平直的海岸上。属于前者大都位于海湾中或海岸前有沙洲掩护。如旅顺军港、湛江港和榆林港等，都有良好的自然掩护，不须要建筑防护建筑物。若自然掩护不够，则需加筑外堤防护，如烟台港。位于平直海岸上的港一般都须要筑外堤掩护，如塘沽新港。河口港：位于入海河流河口段。历史悠久的著名大港多属此类。如我国的海港黄埔港。国外的鹿特丹港、纽约港、伦敦港和汉堡港均属于河口港。几个概念河港：指位于河流沿岸，具有河流水文特征的港口。如我国的南京港、武汉港和重庆港均属于此类。可供内河运输船舶编解队，装卸作业，旅客上下和补给燃物料等。河港干脆受河道径流的影响，自然河道的上游港口水位落差较大，装卸作业比较困难；中、下游港口一般有冲刷或淤积的问题，常需护岸或导治。水库港：指建于大型水库沿岸的港口。水库港水位受工农业用水和河道流量调整等的影响，变更较大。湖港：指位于湖泊沿岸或江河入湖口处的港口。一般水位落差不大，水面比较平稳，水域宽敞，水深较大，是内河、湖泊运输和湖上各种活动的基地。几个概念商港：指以一般商船和客货运输为服务对象的港口。具有停靠船舶、上下客货、供应燃（物）料和修理船舶等所须要的各种设施和条件，是水陆运输的枢纽。商港的规模大小以吞吐量表示。按装卸货物的种类分，有综合性港口和专业性港口两类。综合性港口指装卸多种货物的港口；专业性港口为装卸某单一货类的港口，如石油港、矿石港、煤港等。一般说来，由于专业性港口接受特地设备，其装卸效率和实力比综合性港口高，在货物流向稳定、数量大、货类不变的状况下，多考虑建设专业性港口。几个概念工业港：指为接近江河湖海的大型工矿企业干脆运输原材料及输出制成品而设置的港口。如宝山钢铁总厂码头等。散货港：指特地装卸大宗矿石、煤炭、粮食和砂石料等散货的港口。特地装卸煤炭的专业港称煤港。这类港口一般都配置大型特地装卸设备，效率高，成本低。油港：指特地装卸原油或成品油的港口。一般由以下几部分组成：靠、系船设备；水上或水下输油管线和输油臂；油库、泵房和管线系统；加温设备；消防设备；污水处理场地和设施等。为了防止污染和平安起见，油港距离城镇、一般港口和其它固定建筑物都要有确定的平安距离，通常以布置在其下游、下风向为宜。几个概念渔港：指为渔船停岸、渔货装卸、渔货保鲜、冷藏加工、修补渔网和渔船生产及生活物资补给的港口。是渔船队的基地。具有自然或人工的防浪设施，有码头作业线、装卸机械、加工和储存渔产品的工厂（场）、冷藏库和渔船修理厂等。军港：指供舰艇停岸并取得补给的港口。是海军基地的组成部分。通常有停岸、补给等设备和各种防卫设施。几个概念港口由水域和陆域两大部分组戊。水域包括进港航道、港池和锚地。自然掩护条件较差的海港须建立防波堤。水域是供船舶航行、运转、锚泊和停岸装卸之用，要求有适当的深度和面积，水流平缓、水面稳静。陆域岸边建有码头，岸上设港口、堆场、港区铁路和道路，并配有装卸和运输机械，以及其它各种帮助设施和生活设施。陆域是供旅客集散、贷物装卸、货物堆存和转载之用，要求有适当的高程、岸线长度和纵深。港口的组成港口水域可分为港外水域和港内水域。港外水域包括进港航道和港外锚地。有防波堤掩护的海港，在口门以外的航道称为港外航道。港外锚地供船舶抛锚停岸，等待检查及引水之用。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。为了克服船舶航行惯性，要求港内航道有一个最低长度，一般不小于3—4倍船长。船舶由港内航道驶向码头或者由码头驶向航道，要求有能够进行回转的水域，称为转头水域。供船舶停靠和装卸货物用的毗邻码头水域，称为码头前水域或港池。它必需有足够的深度和宽度，使船舶能便利地靠岸和离岸，并进行必要的水上装卸作业。港口水域海港港内锚地供船舶避风停岸，等候靠岸及离港，进行水上由船转船的货物装卸。为了保证船舶平安停岸及装卸，港内水域要求稳静。在自然掩护不足的地点修建海港，需建立防波堤，以满足泊稳要求在内河港口，为便于限制，船舷逆流靠离岸(图a)。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(图b)。为此．要求顺岸码头前水域有足够宽度。河港锚地供船舶解队及编队，等候靠岸及离港，进行水上装卸。在河口港及内河港，水上装卸的货物常构成港口吞吐量的重要组成部分。港口陆域则由：码头港口仓库及货场铁路及道路装卸及运输机械港口帮助生产设备等组成。港口陆域规划是港口建设的重要前期工作，规划涉及面广，关系到城市建设、铁路马路等线路的布局。港口吞吐量的预估：一个港口每年从水运转陆运和从陆运转水运的货物数量总和(以吨计)，称为该港的货物吞吐量，它是港口工作的基本指标。在港口锚地进行船舶转载的货物数量(以吨计)应计入港口吞吐量。港口吞吐量的预估是港口规划的核心。港口的规模、泊位数目、库场面积、装卸设备数量以及集疏运设施等皆以吞吐量为依据进行规划设计。远景货物吞吐量是远景规划年度进出港口货物可能达到的数量。因此，要调查探讨港口腹地的经济和交通现状及将来发展，以及对外贸易的发展变更，从而确定规划年度内进出口货物的种类、包装形式、来源、流向、年运量、不平衡性、逐年增长状况以及运输方式等；有客运的港口，同时还要确定港口的旅客运量、来源、流向、不平衡性及逐年增长状况等。到港船舶的状况：船舶是港口最主要的干脆服务对象，港口的规划与布置，港口水、陆域的面积与尺度以及港口建筑物的结构，皆与到港船舶亲密相关。因此，船舶的性能、尺度及今后发展趋势也是港口规划设计的主要依据。港口规划规划一般分为：选址可行性探讨工程可行性探讨两个阶段。港口规划港址选择是一项困难而重要的工作，是港口规划工作的重要步骤，一个优良港址应满足下列基本要求：有广袤的经济腹地，以保证有足够的货源，且港址位置适合于经济运输，与其腹地进出口货物重心靠近，使货物总运费最省。与腹地有便利的交通运输联系与城市发展相协调有发展余地满足船舶航行与停岸要求有足够的岸线长度和陆域面积，用以布置前方作业地带、库场、铁路、道路及生产帮助设施。战时港口常作为海上军事活动的帮助基地，也常成为作战目标而遭破坏。故在选址时，应留意能满足船舰调动的快速性，航道进出口与陆上设施的平安隐藏性以及疏港设施及防波堤的易于修复性等。对旁边水域生态环境和水、陆域自然景观尽可能不产生不利影响。尽量利用荒地劣地，少占或不占良田，避开大量拆迁。港址选择从各个侧面探讨规划实现的可能性，把港口的长期发展规划和近期实施方案联系起来，通过进一步的调查探讨和必要的钻探、测量等工作，进行技术经济论证，分析推断建设项目的技术可行性和经济合理性，为确定拟建工程项目方案是否值得投资供应科学依据。工程可行性探讨主要探讨内容包括：现状评价，指诞生产实力“瓶颈”所在，提出加强薄弱环节的措施；预料运量发展，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；建设的合理规模：结合自然条件论证技术的可能性，提出举荐方案，同时论证各方案的伏缺点及其对环境的影响；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；建设期的三通(水、电、路)，征地拆迁和建材供应问题；施工条件与工期支配；企业组织管理和人员编制；投资估算及效益分析结论及建议。工程可行性探讨港口布置必需遵循统筹支配、合理布局、远近结合、分期建设等原则。港口布置图为开敞海岸上的港口平面附图，其特点是水域广袤，具有两个口门，能使船舶适应更多的风浪方向而平安顺当地进入港内。港口的形式可分为三种基本类型：自然地形的布置：如f、g、h，也可称为自然港；挖入内陆的布置：如b、c、d；填筑式的布置：如a、e。挖入内陆的布置形式，一般地说，为合理利用土地供应了可能性。在泥沙质海岸，当有大片不能耕种的土地时，宜接受这种建港形式。但这种布置，狭长的航道可能使侵入港内的波高增加，因此必需进行模型探讨。假如港口岸线已充分利用，泊位长度已无法延长，但仍未能满足增加泊位数的要求，这时只要水域条件适宜，便可接受e的解决方法，即在水域中填筑一个人工岛。在自然港的状况下，假如疏浚费用不太高，则h所示的河口港可能是单位造价最低而泊位数最多的一种形式港口布置码头是供船舶系靠、装卸货物或上下旅客的建筑物的总称，它是港口中主要的水工建筑物之一。常规码头的布置形式有以下三种：顺岸式突堤式挖入式码头建筑码头的前沿线与自然岸线大体平行，在河港、河口港及部分中小型海港中较为常用。其优点是陆域宽敞、疏远交通布置便利，工程量较小。顺岸式码头的前沿线布置成与自然岸线有较大的角度，如大连、天津、青岛等港口均接受了这种形式。其优点是在确定的水域范围内可以建设较多的泊位，缺点是突堤宽度往往有限，每泊位的平均库场面积较小，作业不便利。突堤式港池由人工开挖形成，在大型的河港及河口港中较为常见。如德国汉堡港、荷兰的鹿特丹港等。挖入式港池布置，也适用于泻湖及沿岸低凹地建港，利用挖方填筑陆域。挖入式码头按其前沿的横断面外形有直立式、斜坡式、半直立式和半斜坡式。直立式码头岸边有较大的水深，便于大船系泊和作业，不仅在海港中广泛接受，在水位差不太大的河港也常接受；斜坡式适用于水位变更较大的状况，如自然河流的上游和中游港口；半直立式适用于高水时间较长而低水时间较短的状况，如水库港；半斜坡式适用于枯水时间较长而高水时间较短的状况，如自然河流上游的港口。码头型式重力式板桩式高桩式混合式等码头的结构形式靠自重(包括结构重量和结构范围内的填料重量)来抗拒滑动和倾覆的。从这个角度说，自重越大越好f，但地基将受到很大的压力，使地基可能丢失稳定性或产生过大的沉降。为此，须要设置基础，通过它将外力传到较大面积的地基上(减小地基应力)或下卧硬土层上。这种结构一般适用于较好的地基。重力式靠打入土中的板桩来挡土，受到较大的土压力：为了减小板桩的上部位移和跨中弯矩，上部一船用拉杆拉住，拉杆力传给后面的锚锭结构。由于板桩是一较薄的构件，又承受较大的土压力，所以板桩式码头目前只用于墙高不大的状况，一般在10m以下。板桩式主要由上部结构和桩基两部分组成。上部结构构成码头地面，并把桩连成整体，干脆承受作用在码头上的水平力和竖向力，并把它们传给桩基，桩基再把这些力传给地基。一般适用于软土地基。高桩式码头又可分为：岸壁式：岸壁背面有回填土，受土压力作用，如顺岸重力式码头和板桩码头。透空式：透空式码头建筑在稳定的岸坡上，一般没有挡土部分，或有独立挡土结构，如高桩式码头等。两大类。防波堤的主要功能是为港口供应掩护条件，阻挡波浪和漂沙进入港内，保持港内水面的平稳和所须要的水深，同时，兼有防沙、防冰的作用。防波堤防波堤的平面布置，因地形、风浪等自然条件及建港规模要求等而异，一般可分为四大类型：单突堤式双突堤式岛堤混合堤防波堤布置形式是在海岸适当地点筑一条堤，伸入海中，使堤端到达适当深水处。当波浪频率比较集中在某一方位，泥沙运动方向单一，或港区一侧已有自然屏障时可接受Al或A2式。但它所围成的水域有限，多半仅能形成一小港。当强风浪变更范围较大时，此种布置只能一时阻挡一面风浪，而不能拦住全年各方风浪，又不能有效地阻挡漂沙进入港内，故在沿岸泥沙活跃地区，不宜接受。A3式适用于海岸已有自然湾澳，其水域足以满足港区运用的状况。此种自然湾澳，漂沙量一般不大(因若漂沙量大，即无法形成广袤的自然湾澳)，最适合布置单突堤。是自海岸两边适当地点，各筑突堤一道伸入海中，遥相对峙，达深水线，两堤末端形成一突出深水的口门，以围成较大水域，保持港内航道水深。B1式双突堤用于海底平坦的开敞海岸，形成狭长而突出的港内水域，可以阻拦两侧方向的波浪与漂沙进入港内，迎面而来的波浪亦因港口缩突而减小。在漂沙方面，亦因堤端已伸达深海水流，含沙量较小。但此种堤式只适用于中、小型海港。B2式用于海底坡度较陡，希望形成较宽港区的中型海港。两堤轴线向内弯曲环绕而成近似三角形或方形的港口水域，如一侧风浪特强，两堤可长短不一，下风一侧堤较短。B3式多建于迎面风浪特大，海底坡度较陡且水深的海岸。B4式为海岸已有自然湾澳，湾口中心为深水的状况，港内水面平衡，淤沙极少，筑堤费用亦较省。岛堤是筑堤于海中，形同海岛，专拦迎面袭来的波浪与漂沙。堤身轴线可以是直线、折线或曲线。Cl式岛堤堤身与岸平行，可形成窄长港区，适用于海岸平直、水深足够、风浪迎面而方向变更范围不大的状况。C2式岛堤适用于港址海岸稍具湾形而水深的状况。港内水域进深长度不够时，C2式堤比C1式堤距岸较远，可以增加港内水域面积。C3式堤用于已有足够宽的水域之湾澳，两岸水较深而湾口有暗礁或沙洲。利用此情势，筑岛堤于湾口外，形成两个港口口门，以供船舶进出，并阻挡迎面的风浪。是由突堤与岛堤混合应用而成。大型海港多用此类堤式。D1式堤是因突堤端有回浪而必需再建岛堤以阻挡。D2式是岛堤建于双突堤口外，以阻挡强波侵入港内。D3式堤适合于岸边水深大，海底坡度甚陡的地形。若海岸曲折或海底等高线曲折，岛堤轴线也可因形而曲折，此式能建成大港。D4式堤适用于岸边水深不大，海底坡度平缓，须借防浪堤在海中围成大片港区的状况。D5式堤适用于已有良好掩护并足够开阔的自然湾澳，可建成大型海港。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在我国运用最广泛。优点：它对地基承载力的要求较低；施工比较简洁，在施工过程中或建成之后，如有损坏，较易修复；在运用方面，由于波浪在坡面上裂开和较少反射，所以消波性能良好。缺点是：须要的材料数量大，斜坡上的护面石块或人工块体如重量不足，将受波浪作用而滚落丢失，须要常常修补；在运用方面，堤的内侧不能用作靠船码头。斜坡式防波堤也称直墙式，一般比较适用于海底土质坚实，地基承载实力较好和水深大于波浪裂开水深的状况。但如水深过大，墙身过高，又将使地基承受较大的压力。优点：当水深较大时，它所需的材料比斜坡式堤节约；在运用上，其内侧可兼供靠船之用。缺点：由于波浪在墙面反射，消波的效果较差，影响港内水面安静；同时，直立式堤的地基应力较大，不匀整沉降可使堤墙产生裂缝，较难修复。直立式防波堤是直立式上部结构和斜坡式堤基的综合体。严格说来，在混合式和直立式之间并不存在明显界限。增加直立式堤的基床厚度，即形成混合式防波堤。混合式防波堤适用于水深较大的状况。因为在水深大的状况下，建立直立式防波堤在技术上比较困难，同时，因墙身很高，使作用在地基上的压力很大，自然地基可能承受不了。建立斜坡式防波堤，因堤体断面随着水深增大而急剧增加，耗用材料很多，也不经济。接受混合式，可削减直立墙高度和地基压力，斜坡式堤基断面也不必过大，所以，比较经济合理。混合式防波堤理论依据是：波浪能量大部分是集中在水面旁边的，因此，没有必要使建筑物下部挡波，只需拦住从水面到某一深度的波浪，就能达到减小波浪的目的。透空式防波堤在材料运用上和经济上看来都较为合理，特殊适用于水深较大、波浪较小的条件。但透空式堤不能阻挡泥沙入港，也不能减小水流对港内水域的干扰。透空式防波堤不受地基基础的影响，可随水位的变更而上下，能削减波浪，修建快速，且拆迁简洁，但不能防止其下的水流及泥沙运动。一般说来，浮式防波堤较适合于波浪较陡和水位变更幅度较大的场合，又由于它易于拆迁，因而可以用作临时工程的防浪措施。浮式防波堤是利用水下管中喷出的空气与水掺和所形成的空气帘幕来削减波浪的。它的最大优点是：当喷气管安设在足够的水深时，船舶可以经越其上驶入港内，畅通无阻。喷气消波设备的初期投资小，造价与水深无关，施工简洁，拆迁便利，但喷气消波设备在运用时，空气压缩机等所需动力较大，运转费用较高。喷气消波设备喷水消波设备的消波作用是利用逆着波向的喷射水流，阻碍波浪前进，使波长缩短，波浪裂开，从而消耗波浪的能量，使波高减小。喷水所需能量很大，运转费用甚高。此外，还有另一种消波方法是用推动器产生迎面水流，以迫使波浪裂开，按其作用，它可与喷水消波设备归为一类。喷水消波设备自然河岸或海岸，因受波浪、潮汐、水流等自然力的破坏作用，会产生冲刷和侵蚀现象。这种现象可能是缓慢的，水流渐渐地把泥沙带走，但也可能在瞬间发生，较短时间内出现大量冲刷，因此，要修建护岸建筑物。护岸建筑物可用于防护海岸或河岸免遭波浪或水流的冲刷。而港口的护岸则是用来疼惜除了码头岸线以外的其他陆域边界。在某些状况下岸边是不允许被冲刷及等待其自然平衡的，例如：在岸坡变更的范围内建有重要的建筑物；沿岸有铁路、马路路基或桥梁、涵洞等建筑物；在遭遇侵蚀的岸边地带旁边，有突堤、码头等；在内河中毗邻船闸等建筑物的地带。护岸建筑护岸方法可分为两大类：一类是干脆护岸，即利用护坡和护岸墙等加固自然岸边，抗拒侵蚀；另一类是间接护岸，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。护岸建筑斜面式护坡和直立式护岸墙，是干脆护岸方法所接受的两类建筑物。长波浪的常常作用方向与岸线正交或接近于正交，对于较坦的岸坡，应接受护坡，或下部接受护坡而上部加筑护岸墙；对于较陡的岸，则应接受护岸墙。干脆护岸建筑护坡一般是用于加固岸坡。护坡坡度常较自然岸坡为陡，以节约工程量。但也可接近于自然岸坡的坡度。图所示的是干砌块石与浆砌块石护被，护坡材料还可用混凝土板、钢筋混凝土板、混凝土方块或混凝土异形块体等。干脆护岸建筑-护坡护岸墙多用于疼惜陡岸。以平常将墙面做成垂直或接近垂直的，当波浪冲击墙面时，飞溅很高，下落水体对于墙后填土有很大的破坏力。而凹曲墙面使波浪回卷，这对于墙后填土的疼惜和岸上的运用条件都较为有利。干脆护岸建筑-护岸墙图所示为两个护岸墙的断面，其一用板桩和砌石覆盖作为护脚，墙面用石料镶砌作为疼惜层，免被波浪所夹带