碼頭水利工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與創(chuàng)新研究論文
為了滿足日前我國(guó)日益增長(zhǎng)的原油消費(fèi)需求， 人們?cè)絹碓街匾曉痛a頭的相關(guān)建設(shè)， 對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新和改造。 近年來， 隨著日益增長(zhǎng)的原油消費(fèi)需求， 我國(guó)沿海進(jìn)口原油碼頭目前都以 30 萬(wàn)噸級(jí)油船作為設(shè)計(jì)根據(jù)進(jìn)行碼頭的建設(shè)設(shè)計(jì)。 由于目前的船型都在朝著大型化趨勢(shì)發(fā)展， 許多 30 萬(wàn)噸級(jí)碼頭的設(shè)計(jì)都考慮了 45 萬(wàn)噸級(jí)油船， 在設(shè)計(jì)中兼容這些大容量的油船， 使得碼頭更具兼容性。
特點(diǎn)分析目前， 大型碼頭對(duì)于專業(yè)技術(shù)要求更高， 開敞式的布局、泊位的擴(kuò)大都是主要的發(fā)展趨勢(shì)， 不僅如此， 相關(guān)的配套管理也要與時(shí)俱進(jìn) （比如安全、 消防、 環(huán)保管理等等）。 這些有效的管理措施能夠使得油船的裝卸效率得以提升， 令碼頭擁有更高效率和高層次的自動(dòng)化。
1、 選址特點(diǎn)
目前， 碼頭的類型有兩種 （分為固定和離岸兩種碼頭），固定碼頭靠近岸邊， 而離岸碼頭包括單點(diǎn)或多點(diǎn)系泊、 孤島碼頭等等。 在我國(guó)， 較為常見的是固定碼頭， 已經(jīng)有許多較為成功的設(shè)計(jì)案例和建設(shè)實(shí)例。
2、 平面布局的特點(diǎn)
目前較為常見的平面布局分為 “一字型” 和 “蝶型” 兩類。 圖 1-1 為 “一字型” 碼頭布局示意圖， 圖 1-2 為 “蝶型”碼頭布局示意圖。
2.1 “一字型” 與 “蝶型” 碼頭
“一字型 ” 碼頭屬于 “蝶型 ” 碼頭的一種形式， 它們的不同之處在于 “蝶型” 碼頭的船的前后纜墩的位置有所變化， 較“一字型” 碼頭相對(duì)靠后 , 與橫纜墩在一直線上 （國(guó)外這種形式的碼頭比較常見， 尤其開敞式油品碼頭更是屢見不鮮）。
假設(shè)碼頭內(nèi)能夠供船只停靠的地方的長(zhǎng)度等于纜繩的可負(fù)載程度， 如果按照 “一字型” 碼頭那樣布置， 那么船的前后纜的位置和船只之間成垂直的兩條線， 這樣情況下 “一字型” 碼頭能夠使系船用的粗繩子受力較大的情況有所緩解， 能夠使受力均衡， 因?yàn)樾纬傻慕嵌容^大， 船的前后纜和橫欄都能夠?qū)Υ坏臋M向約束起到作用， 而倒纜則是對(duì)縱向約束起到作用， 同時(shí)這種布置可以讓兩邊依靠船來進(jìn)行作業(yè)。 輸油管道的管線接入碼頭的'一側(cè)， 離碼頭近的地方用撐桿式板梁──梁桁構(gòu)成的橋?yàn)橹?（該橋同樣起到充當(dāng)聯(lián)系橋的作用）， 而離碼頭較遠(yuǎn)的地方則用聯(lián)系橋。 這樣不但可以節(jié)省花費(fèi)在整個(gè)工程上的投資， 而且還對(duì)控制和調(diào)節(jié)水流、 防治水害、 開發(fā)利用水資源的建筑物進(jìn)行了充分的利用。
船的前后纜墩的位置相較于 “蝶型” 碼頭的橫纜墩在前面的位置而言， 船的前后纜對(duì)船倒纜時(shí)受力大的情況可以有所緩解 （約束船舶縱向運(yùn)動(dòng)）， 假設(shè)碼頭內(nèi)能夠供船只停靠的地方的長(zhǎng)度等于纜繩的可負(fù)載程度， 如果按照 “蝶型” 碼頭那樣布置， 船倒纜時(shí)受力大的情況能夠得到改善。 “蝶型” 碼頭布置的缺點(diǎn)是只能依靠船得單側(cè)來進(jìn)行作業(yè) （這種布置在國(guó)內(nèi)沿海新建的碼頭十分常見）。
2.2 離海岸線較遠(yuǎn)的碼頭
離海岸線近的碼頭因?yàn)橛痛瑖嵨辉龃螅?船型也愈來愈大，因此已經(jīng)滿足不了大型船只的需求了， 而為了滿足這種船只的需求， 我們不得不另辟蹊徑向外海發(fā)展， 現(xiàn)在又有了新的形式。 單點(diǎn)系泊 （Single Point Mooring）， 這種形式節(jié)省投資并且縮 短 工 期 , 目 前 國(guó) 外 使 用 居 多 . 而 多 點(diǎn) 系 泊 （Multi PointMooring） 則是將使船系靠于碼頭的設(shè)備和裝卸油設(shè)施分離， 船舶纜繩系在將船系靠于碼頭的設(shè)備所連接的浮筒上。
3、 碼頭主體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
碼頭大多采用的是重力式沉箱結(jié)構(gòu) （單排橢圓和雙排圓兩種方案為主）， 這是它們的特點(diǎn)。創(chuàng)新點(diǎn)分析因?yàn)楦鱾�(gè)碼頭所在地的地質(zhì)， 天氣， 潮汐大小與時(shí)間，風(fēng)和浪的等級(jí)， 水流等特點(diǎn)各有千秋， 如果要進(jìn)行水工結(jié)構(gòu)創(chuàng)新， 需要根據(jù)這些基本元素來擬定不同的建設(shè)方案。針對(duì)碼頭附近的風(fēng)、 浪等級(jí)測(cè)評(píng)和水流的流向大小等進(jìn)行分析和實(shí)驗(yàn)來制定碼頭軸線的所在方位 （已從定性轉(zhuǎn)為定量精確分析）。我國(guó)因?yàn)橐恍┰蜥槍?duì)碼頭內(nèi)能夠供船只停靠的地方的長(zhǎng)度所定標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外不同， 國(guó)外傾向于 “一字型” 碼頭的布置， 并推薦長(zhǎng)度較短的泊位長(zhǎng)度， 而國(guó)內(nèi)則推薦長(zhǎng)度較長(zhǎng)的泊位長(zhǎng)度。
為了確保碼頭停靠、 離開停泊位置的生產(chǎn)和運(yùn)行的安全， 我們可以在碼頭設(shè)置一些先進(jìn)的設(shè)備， 如激光靠泊來進(jìn)行一定的輔助、 纜繩張力監(jiān)測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)施等來對(duì)碼頭的生產(chǎn)和運(yùn)行的情況做一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控。為了使船只進(jìn)港或離港的航道和途徑的水域更加安全及起到優(yōu)化作用， 可以先進(jìn)行船舶操縱的模擬試驗(yàn)來對(duì)通航環(huán)境安全進(jìn)行評(píng)估。
施工設(shè)計(jì)為了使上部結(jié)構(gòu)施工更加便捷， 增加了上部結(jié)構(gòu)的預(yù)先制造的程度。 兩端懸臂部分均與預(yù)制蓋板合并為異形塊體， 且將塊體懸臂部分尺度加厚并做成削角斜坡結(jié)構(gòu)，有效地減小了作用在上部結(jié)構(gòu)上的波浪浮托力，轉(zhuǎn)運(yùn)站基礎(chǔ)和變電所基礎(chǔ)平臺(tái)兩端均有超過 5 m 的大尺度懸臂結(jié)構(gòu)， 工程通過預(yù)制空心 “日” 字形支座梁解決了懸臂端支模的難題，同時(shí)通過后澆空洞保證上下部結(jié)構(gòu)的整體性。
考慮到碼頭更應(yīng)該為人們提供一些便利， 因此為了讓車輛在碼頭后方順暢通行， 并且為方便車輛在碼頭后方通行并保證卸船機(jī)前后軌頂在同一高度， 因此應(yīng)該通過碼頭面的排水坡來對(duì)高度進(jìn)行調(diào)整， 可以采用明暗結(jié)合的結(jié)構(gòu)方式 （前軌采用明軌， 后軌則與之相反）。
當(dāng)下， 對(duì)環(huán)境的保護(hù)得到了人們的重視， 因此我們也可以設(shè)法在碼頭中間挖一個(gè)污水溝 （用來收集含礦的污水），在前后軌的外側(cè)設(shè)置可以使污水溝和主溝連接的渠道， 以此來回收含礦的污水， 以免使環(huán)境遭到破壞。
結(jié)論
碼頭水工結(jié)構(gòu)對(duì)船只運(yùn)行等至關(guān)重要， 以碼頭的 “安全、 環(huán)保、 節(jié)能、 高效” 為目標(biāo)， 碼頭的工程建造理應(yīng)要以防治污染為主， 徹底貫徹港口的理念， 同時(shí)減緩對(duì)周邊及環(huán)境的影響， 使 “四新” 的技術(shù)得以推廣并以實(shí)現(xiàn)科學(xué)和可持續(xù)發(fā)展為最終目標(biāo)， 不斷的改革和創(chuàng)新。
參考文獻(xiàn)：
[1] 方愛東，潘海濤， 俊杰，陳際豐。 大型原油碼頭設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新 [J] . 水運(yùn)工程，2011,09:105-109.
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