港口水工建筑物一般包括防波堤、码头、修船和造船水工建筑物。进出港船舶的导 航设施(航标、灯塔等)和港区护岸也属于港口水工建筑物的范围。港口水工建筑物的 设计除应满足一般的强度、刚度、稳定性(包括抗地震的稳定性)和沉陷方面的要求外, 还应特别注意波浪、水流、泥沙、冰凌等动力因素对港口水工建筑物的作用及环境水 (主要是海水)对建筑物的腐蚀作用,并采取相应的防冲、防淤、防渗、抗磨、防腐等 措施。
(1)防波堤。
防波堤位于港口水域外围,用以抵御风浪、保证港内有平稳水面的水工建筑物。突 出水面伸向水域与岸相连的称突堤。立于水中与岸不相连的称岛堤。堤头外或两堤头间 的水面称为港口口门。口门数和口门宽度应满足船舶在港内停泊、进行装卸作业时水面 稳静及进出港航行安全、方便的要求。有时,防波堤也兼用于防止泥沙和浮冰侵入港内。 防波堤内侧常兼作码头。
防波堤的堤线布置形式有单突堤式、双突堤式、岛堤式和混合式。为使水流归顺, 减少泥沙侵入港内,堤轴线常布置成环抱状。防波堤按其断面形状及对波浪的影响可分 为斜坡式、直立式、混合式、透空式、浮式以及配有喷气消波设备和喷水消波设备的防 波堤等多种类型。一般多采用前三种类型。
①斜坡式防波堤。常用的形式有堆石防波堤和堆石棱体上加混凝土护面块体的防波 堤。斜坡式防波堤对地基承载力的要求较低,可就地取材;施工较为简易,不需要大型 起重设备,损坏后易于修复。波浪在坡面上破碎,反射较轻微,消波性能较好。一般适 用于软土地基。缺点是材料用量大,护面块石或人工块体因重量较小,在波浪作用下易 滚落走失,须经常修补。
②直立式防波堤。可分为重力式和桩式。重力式一般由墙身、基床和胸墙组成,墙 身大多采用方块式沉箱结构,靠建筑物本身重量保持稳定,结构坚固耐用,材料用量少, 其内侧可兼作码头,适用于波浪及水深均较大而地基较好的情况。缺点是波浪在墙身前 反射,消波效果较差。桩式一般由钢板桩或大型管桩构成连续的墙身,板桩墙之间或墙 后填充块石,其强度和耐久性较差,适用于地基土质较差且波浪较小的情况。
③混合式防波堤。采用较高的明基床,是直立式上部结构和斜坡式堤基的综合体, 适用于水较深的情况。目前防波堤建设日益走向深水,大型深水防波堤大多采用沉箱结 构。在斜坡式防波堤上和混合式防波堤的下部采用人工块体的类型也日益增多,消波性 能越来越好。
(2)码头。
码头是供船舶停靠、装卸货物和上下旅客的水工建筑物。广泛采用的是直立式码头, 便于船舶停靠和机械直接开到码头前沿,以提高装卸效率。内河水位差大的地区也可采 用斜坡式码头,斜坡道前方设有趸船作码头使用;这种码头由于装卸环节多,机械难于 靠近码头前沿,装卸效率低。在水位差较小的河流、湖泊和受天然或人工掩护的海港港 池内也可采用浮码头,借助活动引桥把趸船与岸连接起来,这种码头一般用做客运码头、 卸鱼码头、轮渡码头以及其他辅助码头。
码头结构形式有重力式、高粧式和板桩式。主要根据使用要求、自然条件和施工条 件综合考虑确定。
①重力式码头。靠建筑物自重和结构范围的填料重量保持稳定,结构整体性好,坚 固耐用,损坏后易于修复,有整体砌筑式和预制装配式,适用于土质较好的地基。
②高桩码头。由基桩和上部结构组成,粧的下部打入土中,上部高出水面,上部结 构有梁板式、无梁大板式、框架式和承台式等。高粧码头属透空式结构,波浪和水流可 在码头平面以下通过,对波浪不发生反射,不影响泄洪,并可减少淤积,适用于软土地 基。近年来广泛采用长桩、大跨结构,并逐步用大型预应力混凝土管柱或钢管柱代替断 面较小的桩,而成为管柱码头。
③板桩码头。由板桩墙和锚碇设施组成,并借助板桩和锚碇设施承受地面使用荷载 和墙后填土产生的侧压力。板粧码头结构简单,施工速度快,除特别坚硬或过于软弱的 地基外,均可采用,但结构整体性和耐久性较差。
(3)修船和造船水工建筑物。