碼頭水利工程結(jié)構(gòu)的特點與創(chuàng)新研究論文
為了滿足日前我國日益增長的原油消費需求， 人們越來越重視原油碼頭的相關(guān)建設(shè)， 對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新和改造。 近年來， 隨著日益增長的原油消費需求， 我國沿海進(jìn)口原油碼頭目前都以 30 萬噸級油船作為設(shè)計根據(jù)進(jìn)行碼頭的建設(shè)設(shè)計。 由于目前的船型都在朝著大型化趨勢發(fā)展， 許多 30 萬噸級碼頭的設(shè)計都考慮了 45 萬噸級油船， 在設(shè)計中兼容這些大容量的油船， 使得碼頭更具兼容性。
特點分析目前， 大型碼頭對于專業(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， 不僅如此， 相關(guān)的配套管理也要與時俱進(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化。
1、 選址特點
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或多點系泊、 孤島碼頭等等。 在我國， 較為常見的是固定碼頭， 已經(jīng)有許多較為成功的設(shè)計案例和建設(shè)實例。
2、 平面布局的特點
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” 碼頭相對靠后 , 與橫纜墩在一直線上 （國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�？康牡胤降拈L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， 因為形成的角度較大， 船的前后纜和橫欄都能夠?qū)Υ坏臋M向約束起到作用， 而倒纜則是對縱向約束起到作用， 同時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)成的橋為主 （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)省花費在整個工程上的投資， 而且還對控制和調(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， 船的前后纜對船倒纜時受力大的情況可以有所緩解 （約束船舶縱向運動）， 假設(shè)碼頭內(nèi)能夠供船只�？康牡胤降拈L度等于纜繩的可負(fù)載程度， 如果按照 “蝶型” 碼頭那樣布置， 船倒纜時受力大的情況能夠得到改善。 “蝶型” 碼頭布置的缺點是只能依靠船得單側(cè)來進(jìn)行作業(yè) （這種布置在國內(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為油船噸位增大， 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。 單點系泊 （Single Point Mooring）， 這種形式節(jié)省投資并且縮 短 工 期 , 目 前 國 外 使 用 居 多 . 而 多 點 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
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。創(chuàng)新點分析因為各個碼頭所在地的地質(zhì)， 天氣， 潮汐大小與時間，風(fēng)和浪的等級， 水流等特點各有千秋， 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。針對碼頭附近的風(fēng)、 浪等級測評和水流的流向大小等進(jìn)行分析和實驗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）。我國因為一些原因針對碼頭內(nèi)能夠供船只�？康牡胤降拈L度所定標(biāo)準(zhǔn)與國外不同， 國外傾向于 “一字型” 碼頭的布置， 并推薦長度較短的泊位長度， 而國內(nèi)則推薦長度較長的泊位長度。
為了確保碼頭�？俊� 離開停泊位置的生產(chǎn)和運行的安全， 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)測和環(huán)境監(jiān)測設(shè)施等來對碼頭的生產(chǎn)和運行的情況做一個實時監(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來對通航環(huán)境安全進(jìn)行評估。
施工設(shè)計為了使上部結(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)運站基礎(chǔ)和變電所基礎(chǔ)平臺兩端均有超過 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)對船只運行等至關(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， 同時減緩對周邊及環(huán)境的影響， 使 “四新” 的技術(shù)得以推廣并以實現(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)計技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新 [J] . 水運工程，2011,09:105-109.
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