水工建筑物是指建筑物的大部分处于水中,或经常与水接触。这类建筑物要遭受海水的侵蚀等有害作用,因此对它们的结构和材料有特殊的要求,应该异常坚固又经久耐用。根据各种不同的用途,港口水工建筑物可分为防波堤、码头建筑物、护岸建筑物、修船和造船水工建筑物四大类。

1.防波堤

防波堤是位于港口水域外围,用以抵御风浪、保证港内有平稳水面的水工建筑物。这种建筑物在水域外围的深海中,要经受巨大的波浪和冲击力,因此要建造的既稳定又坚固,规模往往也很大。突出水面、伸向水域与岸相连的防波堤称突堤。立于水中与岸不相连的防波堤称岛堤。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,防波堤也用于防止泥沙和浮冰侵人港内。防波堤内侧常兼作码头。

在港口工程中,防波堤按其断面形状及对波浪的影响可分成以下6种。

(1)斜坡式防波堤。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。这类防波堤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。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,适用于波浪大及水深而地基较好的区域^缺点是波浪在墙身前反射,消波效果较差。桩式一般由钢板粧或大型管粧构成连续的墙身,板粧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区域。

(3)混合式防波堤。混合式防波堤是由直立和斜坡棱体共同组成,一般上部是直立墙,下部是斜坡棱体,适用于水较深的区域。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的人工块体的类型也日益增多,消波性能愈来愈好。

(4)透空式防波堤。透空式防波堤由桩基制成类似桥墩一样的独立支墩,墩上支承着以钢筋混凝土制成的空箱桥。波浪传来时主要是由空箱桥起到阻抗反射作用,只有较少的波能从桥板下或桥墩间传入港内,波能大部分集中在水表层,越往下越小,传人的波能对港内的影响已经不大。

(5)浮式防波堤。浮式防波堤是一列或几列由金属或钢筋混凝土制成的浮筒用锚固定住位置组成的。这种防波堤能将表层水的波浪反射回去,其道理与透空式相同。其优点是更适合于水位变化或地质条件不好的区域。缺点与透空式相同。另外,由于锚位可能移动,不十分牢靠,因此在一些海港尚处于试验阶段。

(6)气压式防波堤。气压式防波堤是在港口人口处海底敷设一条带有小孔眼的管子,当有巨浪侵人港口时即灌人高压气体,使这些气体从小孔眼喷出,形成一道气泡幕,用以抵消波浪。目前这种形式在我国还未广泛使用,但发展前途很大。

2.码头建筑物

码头是港口的主要组成部分,码头建筑物也是港口的主要水工建筑物,供船舶停靠、装卸货物和上下旅客。直立式码头是各港口广泛采用的码头类型,便于船舶停靠和机械直接开到码头前沿,以提高装卸效率。内河水位差较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,机械难以靠近码头前沿,装卸效率低。在水位差较小的河流、湖泊中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。

码头的类型较多,根据不同的分类方法有不同的类型。

(1)按用途分,有客运码头、货运码头、轮渡码头、工作船码头、渔码头、修船码头等。而货运码头中又可分为件杂货码头、散货码头、油码头、集装箱码头等。

(2)按平面布置分,有顺岸式码头、突堤式码头和墩式码头等。

(3)按断面形式分,有直立式、斜坡式、半直立式和半斜坡式等。

(4)按结构形式分,有重力式、板柱式、离桩板梁式等。

另有主要用作浮码头使用的趸船。趸船是一种无动力装置的矩形平底船,通常固定在岸边,用于装卸货物或供行人上下,也被用作商业、娱乐及水上学校等。

3.护岸建筑物

港口陆域和水域的交接地带,除停靠船舶的码头岸线外,其他未被利用的天然岸坡因经常遭受着潮汐、水流和波浪的作用,若边坡土质比较松软,非常容易被冲刷而引起坍塌,进而影响陆域及其上面建筑物的安全,同时也会影响水域的深度。因此要对这些岸边进行加固,须修建护岸建筑物。最常见的护岸建筑物有护坡和护墙。护坡用块石或混凝土板铺砌而成;护墙是用混凝土制成的挡土墙。

4.修船和造船水工建筑物

修船和造船水工建筑物有船台滑道型和船坞型两种。待修船舶通过船台滑道被拉拽到船台上,修好船体水下部分以后沿相反方向下水,再于修船码头进行船体水上部分的修理和安装或更换船机设备。新建船舶在船台滑道上组装并油漆船体水下部分后下水,在舾装码头安装船机设备和油漆船体水上部分。

船坞分为干船坞和浮船坞。

(1)干船坞,为一低于地面、三面封闭一面设有坞门的水工建筑物。待修船舶进坞后,关闭坞门,把水抽干,修好船体水下部分后灌水,使船起浮,打开坞门,使船出坞。新建船舶在坞内组装船体结构,油漆船体水下部分和安装部分船机设备后出坞,然后进行下一步工作。

(2)浮船坞,由侧墙和坞底组成。修船时先向坞舱灌水使坞下沉,拖人待修船舶后,排出坞舱水,使船舶坐落坞底进行修理。在浮船均新建船舶和干船坞相似。浮船坞可系泊在船厂附近水面上,也可用拖船拖至他处使用。船台滑道和船坞均要求有坚固的基础以承受船体传下的巨大压力,在软弱地基上修建时一般采用桩基础3在透水性土上修建大型船坞时,一般采用减压排水式结构,用打板桩或采取人工排水设施降低地下水位,减少空坞时地下水对坞底板产生的巨大浮托力和坞墙的侧压力。


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