CN108343028A - 一种沉箱结构突堤式码头及其建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉箱结构突堤式码头，包括码头本体，所述码头本体包括若干沉箱，相邻的两个所述沉箱之间留有间隙以作为过流道；所述沉箱的顶部对应所述沉箱设置有码头面层，相邻两个所述码头面层之间设置有结构可变形的连接部，通过所述连接部连接相邻的所述码头面层以组成码头面层整体。并对该突堤式码头提出了一种沉箱结构突堤式码头的建造方法。本发明旨在提供一种应用重力式沉箱结构的突堤式码头及其建造方法，既能有效减小直墙式结构墙前波浪反射及折射的影响，为船舶提供良好的泊稳条件，同时又能节省工程造价，缩短施工工期。

Description

一种沉箱结构突堤式码头及其建造方法

技术领域

本发明涉及港口码头工程技术领域，具体说是一种应用重力式沉箱结构的突堤式码头及其建造方法。

背景技术

近年来，随着我国经济飞速发展，各大沿海城市充分利用自己的区域优势，大力发展港口建设及海上运输，伴随着整个水运行业蓬勃发展，现有可利用的天然岸线资源越来越少，岸线作为一种特殊的自然资源和国土资源，具有相当重要的意义。因此，提高对港口岸线资源的利用效能，既是科学发展的需要，也对实现港口的可持续发展具有十分重要的现实意义。

针对天然岸线资源越发紧张的现状，可以考虑通过有效途径，人为增加岸线的形式加以缓解。目前，有以下几种形式：

1、填海造地。

填海造地是指把原有的海域、湖区或河岸通过人工技术手段转变为陆地。对于山多地少的沿海城市，填海造地是一个为城市有限空间的发展起到重要作用的方法。在合理规划下的填海造地，可以给港口仓储服务预留足够的空间，提高商品的流通能力和流通效率，降低城市生活成本，经济实现可持续发展。

填海造地的不利也是有目共睹的，首先，它对海洋生态环境及水中生物链有明显影响，甚至出现生物不能生存及大规模赤潮现象；其次，会改变海流及波浪状况，过度填海会使海港收窄，令水流更急速，波浪波幅更大，影响船只航行；再次，从长远来讲，会产生凸堤效应，让周边的海岸线往内缩。1945年到1978年，日本全国海滩减少了约3.9万公顷，究其原因，正是受围海造陆的影响。

2、离岸式码头。

离岸式码头一般指离海岸线较远的深水码头，大多不设防浪掩护设施，虽然离岸式码头可不受现有岸线的限制和制约，但是其适用性较差。首先，离岸式码头所处水域的风、浪、流等自然条件较为复杂，对码头结构的稳定性及安全性要求较高，投资较大；其次，其适用的船型有限，一般适合抗浪稳定性较强或泊稳条件要求较低的船舶；再次，无法与陆域直接相连，不具备水陆交通环境，无法中转。这些都限制了离岸式码头的建设与发展。

3、突堤式码头。

突堤式码头，是指由陆岸向水域中伸出，前沿线与自然岸线成一定角度的码头。首先，与常规顺岸式码头相比较，突堤式码头所占用自然岸线少，布置紧凑，在岸线较短的条件下，从高效利用岸线角度，可优先考虑突堤式码头；其次，突堤码头为近岸码头，大多分布在有掩护水域，风、浪、流等自然条件相对简单；再次，突堤式码头与自然岸线相连接，水陆交通条件良好，集疏运条件好，码头作业效率高。因此，在天然岸线资源紧张的情况下，突堤式码头是非常好的选择。

重力式沉箱结构是我国码头使用较多的一种码头结构形式。以往重力式沉箱结构多应用于顺岸满堂式码头，且大多采用连续沉箱布置，使得工程造价相对较高，施工工期相对较长；同时，若将连续布置的沉箱结构应用到突堤式码头，此种布置情况下港内波浪反射及折射较为复杂，对水工结构受力及港内水域平稳均不利。因此急需寻找一种沉箱布置方式，既能满足结构受力，改善港内水域平稳度，又能缩短施工工期及节省工程造价。

发明内容

为解决现有技术上的不足，本发明的目的在于提供一种应用重力式沉箱结构的突堤式码头及其建造方法，既能有效减小直墙式结构墙前波浪反射及折射的影响，为船舶提供良好的泊稳条件，同时又能节省工程造价，缩短施工工期。

为解决上述问题，本发明提供一种沉箱结构突堤式码头，包括码头本体，所述码头本体的一端连接岸线、另一端向海侧延伸设置；所述码头本体包括若干重力式沉箱，所述沉箱沿所述码头本体向海侧延伸的方向依次对齐排布，相邻的两个所述沉箱之间留有间隙以作为过流道；所述沉箱的顶部对应所述沉箱设置有码头面层，相邻两个所述码头面层之间设置有结构可变形的连接部，通过所述连接部连接相邻的所述码头面层以组成码头面层整体。

进一步地，所述码头本体向海侧延伸的方向垂直于岸线设置。

进一步地，所述过流道的宽度大于或等于1m。

进一步地，所述码头本体包括至少5个所述沉箱依次对齐排布组成，所述沉箱纵横向均包括至少2个仓格，每个所述沉箱的侧面底部均凸出设置有趾部。

进一步地，所述沉箱与所述码头面层之间设置有用于封堵仓格的垫层。

进一步地，所述垫层包括碎石垫层及混凝土垫层，所述仓格内填充有中粗砂，所述中粗砂与所述码头面层之间由下到上依次设置有所述碎石垫层及所述混凝土垫层。

进一步地，所述码头面层为现浇混凝土结构，所述码头面层上还设有码头设施，所述码头设施包括设置在码头面层顶端的排水沟，对应所述排水沟设置有盖板。

进一步地，所述连接部包括相邻两个所述码头面层之间形成的连接缝隙，所述连接缝隙之间填充有弹性材料。

一种沉箱结构突堤式码头的建造方法，包括以下步骤：

S1、基床处理；开挖基槽至设计深度并核对土质，分段进行基床抛填、夯实及整平处理，每段基床整平后即准备安装沉箱预制件；

S2、沉箱预制、出运及安装；沉箱预制时预留吊装孔并对沉箱外表面采用硅烷浸渍；沉箱出运至装船码头后使用起重船吊装、方驳船装运至安装现场；沉箱安装完成后进行沉箱内回填及仓格封顶；

S3、码头上部结构施工；在沉箱仓格封顶上部现浇混凝土结构，在现浇混凝土结构中掺加海港混凝土抗蚀增强剂及聚乙烯醇防裂纤维，相邻的两个上部现浇混凝土结构之间采用弹性材料填充连接；上部现浇混凝土结构施工时设置排水坡及排水沟，同时预埋橡胶护舷、供电设施、给排水设施的预埋件，并对外露铁件进行防腐处理；

S4、安装附属设施；包括系船柱、橡胶护舷、供电设施及给排水设施。

进一步地，步骤S2中沉箱通过方驳船装运及安装时包括如下步骤：

S2.1、根据基床上需要安装沉箱的位置，对方驳船上的沉箱进行抛锚定位；

S2.2、先在沉箱安装位置的4个角端进行边锚定位，再正对沉箱安装位置中间的前方抛1个前中锚，作为起重船前后移位控制；

S2.3、在岸上布置至少2台测量仪器进行测量交汇控制，指挥起重船就位，沉箱就位过程中让沉箱潜入水中；

S2.4、测量定位采用绝对测量和相对测量相结合的方式，确保沉箱安装位置的准确及沉箱与沉箱之前的间隔距离；

S2.5、潜水员水下检查沉箱构件坐落基床情况，如果沉箱底部四周都贴紧基床，4个边角的高差不超过规范允许值，即可松钩让沉箱平稳坐落在抛石基床上；

S2.6、在沉箱上设置用于观测施工期沉箱稳定情况的沉降位移观测点。

采用上述优选方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、相对于常规的重力式沉箱连续布置的码头结构形式，本方案中下部采用重力式沉箱独立结构，通过沉箱间隔布置，由实体阻水结构转变为部分透空结构，增加了过水断面，减少了直立式结构墙前的波浪反射及折射现象，有利于减小港内波高，从而改善了船舶的泊稳条件。

2、上部采用现浇混凝土结构并设置垫层及可弹性变形的连接部而形成码头上部的连续结构，放宽了对沉箱安装精度的要求并将码头上部连为一个整体，既使码头结构更加稳定牢固，又方便车辆在码头上作业；同时还可根据码头的使用需求，在上部现浇混凝土结构中设置供给设施及靠船构件等结构，适用性强，能缩短施工工期、节省工程造价。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明突堤式码头的断面结构示意图。

图2为本发明突堤式码头的侧面立体结构示意图。

图3为本发明突堤式码头沉箱布置俯视结构示意图。

图4为本发明建造方法系统流程示意图。

其中：

1-沉箱，11-中粗砂，12-碎石垫层，13-混凝土垫层，14-趾部；

2-码头面层，21-排水沟，211-盖板，22-靠船立柱，23-橡胶护舷，24-供水栓，25-系船柱，3-基床，4-连接部，5-过流道。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1-3所示，本发明提供一种沉箱结构突堤式码头，包括码头本体，所述码头本体的一端连接岸线、另一端向海侧延伸设置；所述码头本体包括若干重力式沉箱1，所述沉箱1沿所述码头本体向海侧延伸的方向依次对齐排布，相邻的两个所述沉箱1之间留有间隙以作为过流道5；所述沉箱1的顶部对应所述沉箱1设置有码头面层2，相邻两个所述码头面层2之间设置有结构可变形的连接部4，通过所述连接部4连接相邻的所述码头面层2以组成码头面层整体。

所述沉箱1与所述码头面层2之间设置有用于封堵仓格的垫层。所述垫层包括碎石垫层12及混凝土垫层13，所述仓格内填充有中粗砂11，所述中粗砂11与所述码头面层2之间由下到上依次设置有所述碎石垫层12及所述混凝土垫层13。

所述码头面层2为现浇混凝土结构，所述码头面层2上还设有码头设施，所述码头设施包括设置在码头面层顶端的排水沟21，对应所述排水沟21设置有盖板211。

本发明还提供有一种沉箱结构突堤式码头的建造方法，包括以下步骤：

S1、基床3处理；开挖基槽至设计深度并核对土质，分段进行基床3抛填、夯实及整平处理，每段基床3整平后即安装沉箱1预制件；

S2、沉箱1预制、出运及安装；沉箱1预制时预留吊装孔并对沉箱1外表面采用硅烷浸渍；沉箱1出运至装船码头后使用起重船吊装、方驳船装运至安装现场；沉箱1安装前，对基床3和沉箱1进行检查，基床3检查包括回淤厚度及淤泥的重度系数，沉箱1检查包括预制日期及砼强度；沉箱1安装完成后进行沉箱1内回填及仓格封顶；

S2.1、根据基床3上需要安装沉箱1的位置，对方驳船上的沉箱1进行抛锚定位；

S2.2、先在沉箱1安装位置的4个角端进行边锚定位，再正对沉箱1安装位置中间的前方抛1个前中锚，作为起重船前后移位控制；

S2.3、在岸上布置至少2台测量仪器进行测量交汇控制，指挥起重船就位，沉箱1就位过程中让沉箱潜入水中；

S2.4、测量定位采用绝对测量和相对测量相结合的方式，确保沉箱1安装位置的准确及沉箱与沉箱之前的间隔距离；

S2.5、潜水员水下检查沉箱1构件坐落基床情况，如果沉箱1底部四周都贴紧基床，4个边角的高差不超过规范允许值，即可松钩让沉箱1平稳坐落在抛石基床3上；

S2.6、在沉箱1上设置用于观测施工期沉箱稳定情况的沉降位移观测点；

S3、码头上部结构施工；在沉箱1仓格封顶上部现浇混凝土结构，在现浇混凝土结构中掺加海港混凝土抗蚀增强剂及聚乙烯醇防裂纤维，相邻的两个上部现浇混凝土结构之间采用弹性材料填充连接；上部现浇混凝土结构施工时设置排水坡及排水沟21，同时预埋橡胶护舷23、供电设施、给排水设施的预埋件，并对外露铁件进行防腐处理；

S4、安装附属设施；包括系船柱25、橡胶护舷23、供电设施及给排水设施。

下面结合具体实施例和附图对本发明的技术方案进一步进行详细说明：

实施例1

本实施例中提供一种重力式沉箱结构的突堤式码头，包括下部独立墩基础结构和上部连续结构，下部独立墩基础采用重力式沉箱1结构，上部连续结构采用现浇混凝土浇筑而成的若干码头面层2并设置结构可变形的连接部4。所述突堤式码头的一端与岸线垂直，另一端向海侧延伸，包括至少5个重力式沉箱1，所述沉箱1依次对齐排布而成；所述重力式沉箱1呈独立墩式布置，各重力式沉箱1之间存在至少1m的间距以作为过流道5，本实施例中沉箱与沉箱之前的间隔距离为3m。

所述重力式沉箱1纵横向均包括至少2个仓格，所述重力式沉箱1在前、后、左、右四个侧面的底部均凸出设置有趾部14，所述重力式沉箱1仓格内设置有回填料，所述重力式沉箱1各仓格均采用现浇混凝土封顶。所述沉箱仓格封顶后上部现浇混凝土结构，相邻的两个上部现浇混凝土结构之间设置结构可变形的连接部4，该连接部为上下垂直的通缝，通缝内采用弹性材料填充，弹性材料可选用沥青砂板、沥青木板等弹性材料。

所述重力式沉箱结构的突堤式码头，还包括码头系缆及靠泊设施的基础结构，码头系缆设施主要为系船柱25与系船环，系船柱25基础可与码头上部现浇混凝土结构整体现浇以增加系船柱25基础的稳定性，系船柱25基础的高度可与码头面齐平，也可高出码头面与护轮坎顶面齐平，系船柱25通过预埋螺栓的方式固定在系船柱25基础上，系船环多设置在码头前沿迎水面，高度根据设计船型及设计水位确定，系船环无需另设基础，可直接以预埋螺栓的方式安装在码头上部现浇混凝土结构中。

码头靠泊设施主要为橡胶护舷23，包括竖向、横向及转角处橡胶护舷23，竖向橡胶护舷23安装在靠船构件或靠船立柱22上，靠船构件或靠船立柱22可采用预制和现浇两种方式与码头上部现浇混凝土结构形成整体，横向及转角处橡胶护舷23直接以预埋螺栓的方式安装在码头上部现浇混凝土结构中。竖向橡胶护舷23布置范围根据设计船型及设计水位确定，一般竖向橡胶护舷23底高程在设计低水位以上不大于0.5m，顶高程根据船舶干舷高度，保证高水位时也可安全靠泊，必要时可高出码头面，布置在靠船立柱22上，同时在码头上部现浇混凝土结构上还设置有供水栓24。

实施例2

本实施例中，对基床3的基础处理包括对非岩石地基及岩石地基的处理。当为岩石地基时，沿突堤式码头向海测延伸的方向将基槽炸礁至设计高程后，以二片石或碎石整平岩面；当为非岩石地基时，沿突堤式码头向海测延伸的方向开挖基槽至设计深度并对土质核对、核对无误后为避免回淤，应尽快抛填块石形成基床3，其中基床3分为明基床、暗基床及混合基床等型式，可根据水深、地形和地基情况确定抛石基床型式。

基床3块石宜采用10-100kg的块石，对厚度不大于1m的薄基床宜采用较小的块石，基床厚度较大时，基床表层2m以下的块石重量范围可适当放宽。基床3抛填后应分层夯实，夯实前应对抛石面层作适当整平，待抛石基床全部夯实后进行基床3面整平，明基床需要进行理坡。其中整平分为粗平，细平及极细平进行，对块石间不平整部分，用二片石或碎石填充，每段基床3整平后即进行沉箱1预制件的安装。

实施例3

本实施例中，在沉箱1安装前，应对基床3和沉箱1进行检查，基床3的检查需潜水员在水下检查基床3的回淤厚度及淤泥的重度系数，沉箱1需检查其预制日期及砼强度，要求强度必须达到设计强度的100％，当基床3及沉箱1本身均符合相关技术要求时方可进行安装。

方驳上沉箱1通过拖轮的拖运在安装现场附近抛锚定位。抛锚需根据所要安装沉箱1的位置进行，在本实施例中先抛前、后各2个边锚，形成“八”字型，中间正对所需安装沉箱1位置前方抛1个前中锚，作为起重船前后移位控制。岸上布置2台测量仪器进行交汇控制，指挥起重安装移船就位，沉箱就位过程中让沉箱潜入水中，经测量位置正确后，缓缓松钩，让沉箱1平稳坐落在抛石基床3上。在解缆之前必须经潜水员水下检查沉箱1构件坐落基床3情况，如果沉箱1四周都贴紧基床3，四个边角的高差不超过规范允许值方可解钩。安装时，应格外注意沉箱1与沉箱1之前的间隔距离，测量定位需采用绝对测量和相对测量相结合的方式，确保沉箱1安装位置的准确。

安装完成后在沉箱1上设置沉降位移观测点，以便观测施工期沉箱的稳定情况；并及时进行沉箱1内回填，一般24小时后应立即进行回填，回填料可选用块石或中粗砂11，回填后在仓格顶部用碎石铺设碎石垫层12，并在碎石垫层12上现浇混凝土垫层13对各仓格进行封顶。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种沉箱结构突堤式码头，其特征在于，包括码头本体，所述码头本体的一端连接岸线、另一端向海侧延伸设置；所述码头本体包括若干重力式沉箱，所述沉箱沿所述码头本体向海侧延伸的方向依次对齐排布，相邻的两个所述沉箱之间留有间隙以作为过流道；所述沉箱的顶部对应所述沉箱设置有码头面层，相邻两个所述码头面层之间设置有结构可变形的连接部，通过所述连接部连接相邻的所述码头面层以组成码头面层整体。

2.根据权利要求1所述的沉箱结构突堤式码头，其特征在于，所述码头本体向海侧延伸的方向垂直于岸线设置。

3.根据权利要求1所述的沉箱结构突堤式码头，其特征在于，所述过流道的宽度大于或等于1m。

4.根据权利要求1-3任一项所述的沉箱结构突堤式码头，其特征在于，所述码头本体包括至少5个所述沉箱依次对齐排布组成，所述沉箱纵横向均包括至少2个仓格，每个所述沉箱的侧面底部均凸出设置有趾部。

5.根据权利要求4所述的沉箱结构突堤式码头，其特征在于，所述沉箱与所述码头面层之间设置有用于封堵仓格的垫层。

6.根据权利要求5所述的沉箱结构突堤式码头，其特征在于，所述垫层包括碎石垫层及混凝土垫层，所述仓格内填充有中粗砂，所述中粗砂与所述码头面层之间由下到上依次设置有所述碎石垫层及所述混凝土垫层。

7.根据权利要求1或6所述的沉箱结构突堤式码头，其特征在于，所述码头面层为现浇混凝土结构，所述码头面层上还设有码头设施，所述码头设施包括设置在码头面层顶端的排水沟，对应所述排水沟设置有盖板。

8.根据权利要求1所述的沉箱结构突堤式码头，其特征在于，所述连接部包括相邻两个所述码头面层之间形成的连接缝隙，所述连接缝隙之间填充有弹性材料。

9.一种沉箱结构突堤式码头的建造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基床处理；开挖基槽至设计深度并核对土质，分段进行基床抛填、夯实及整平处理，每段基床整平后即准备安装沉箱预制件；

S2、沉箱预制、出运及安装；沉箱预制时预留吊装孔并对沉箱外表面采用硅烷浸渍；沉箱出运至装船码头后使用起重船吊装、方驳船装运至安装现场；沉箱安装完成后进行沉箱内回填及仓格封顶；

S3、码头上部结构施工；在沉箱仓格封顶上部现浇混凝土结构，在现浇混凝土结构中掺加海港混凝土抗蚀增强剂及聚乙烯醇防裂纤维，相邻的两个上部现浇混凝土结构之间采用弹性材料填充连接；上部现浇混凝土结构施工时设置排水坡及排水沟，同时预埋橡胶护舷、供电设施、给排水设施的预埋件，并对外露铁件进行防腐处理；

S4、安装附属设施；包括系船柱、橡胶护舷、供电设施及给排水设施。

10.根据权利要求9所述的突堤式码头建造方法，其特征在于，步骤S2中沉箱通过方驳船装运及安装时包括如下步骤：

S2.1、根据基床上需要安装沉箱的位置，对方驳船上的沉箱进行抛锚定位；

S2.2、先在沉箱安装位置的4个角端进行边锚定位，再正对沉箱安装位置中间的前方抛1个前中锚，作为起重船前后移位控制；

S2.3、在岸上布置至少2台测量仪器进行测量交汇控制，指挥起重船就位，沉箱就位过程中让沉箱潜入水中；

S2.4、测量定位采用绝对测量和相对测量相结合的方式，确保沉箱安装位置的准确及沉箱与沉箱之前的间隔距离；

S2.5、潜水员水下检查沉箱构件坐落基床情况，如果沉箱底部四周都贴紧基床，4个边角的高差不超过规范允许值，即可松钩让沉箱平稳坐落在抛石基床上；

S2.6、在沉箱上设置用于观测施工期沉箱稳定情况的沉降位移观测点。