摘要 因港口工程很容易受到地理位置及航运能力影响限制，采用传统结构形式，港口码头的功能必然无法满足现代航运及货物流动需求，易出现交通堵塞，甚至导致安全隐患问题的发生，这
[摘要]因港口工程很容易受到地理位置及航运能力影响限制，采用传统结构形式，港口码头的功能必然无法满足现代航运及货物流动需求，易出现交通堵塞，甚至导致安全隐患问题的发生，这对航运发展是极为不利的。为进一步提高港12交通运输能力，则须对港口的科学性结构展开研究，并以此为中心展开具体应用的分析。研究可提高国内港口项目的安全与质量，发挥港口工程的功效，实现港口运输行业的可持续建设。
【关键词]新型码头结构;港口工程;重力式墩码头
l新型码头类型的结构概述
影响港口经济的决定性因素在于港口工程的质量。在进行港口施工时，施工作业除了会受到时代技术性因素限制以外，还会受到港口自身的地理条件，包括自然因素等问题影响。以现代视角与码头货物运输需求来看，传统码头在功能性、效率性、安全性上显然已经无法适应现代港口使用需求，较低的货物输送能力，以及落后的安全结构必然会影响到港口的发展和经济创造能力。
推荐期刊：《港口科技》刊物以及时、全面、全新地反映全国港口科技创新和科技强港的成果以及建设发展为宗旨，坚持“百花齐放、百家争鸣”的方针，在港航界有着良好的信誉。在内容安排上，既有港航界学者、专家、权威对港口科技的精辟论著，也有全国港口系统科技人员实践中的最新成果，同时，刊有大量中外港口科技创新、科技活动的即时信息。中国港口协会科学技术委员会主任、上海国际港务(集团)股份有限公司副总裁包起帆任编委会主任。
目前，国内外对港口码头的研究都是比较值得借鉴与学习的，越来越多先进的技术与理念被应用到现代港口码头，成为新兴码头的技术支持。如桶式、重力式以及新双排大管桩式。
1.1桶式结构
桶式结构能够提高码头结构与软体的作用力，从而一同承担码头上部传递的压力荷载。这种码头的优势包括能工厂化制作，施工周期较短，重复利用率高。桶式结构码头在施工中，可择取预制构件的方式展开施工】。
此外，这种结构的码头水上施工较为简单，不同于其他类型的码头需使用工艺复杂的下沉工艺。由于构件较轻，因此只需要排水排气就可完成作业，无需使用大型船只辅助施工，对环境的影响较小，并且这种码头对材料使用需求较低，并不需要利用到过多的施工材料。较高的材料利用率，与当代绿色工程理念相符合，且施工周期较短。
最后这种码头可借助于充气方式，离开海面被运送至其他港口使用，有较高的重复利用率。桶式码头是软基处理码头，利用了软基工艺能够有效处理淤泥地基，提高地基强度。因此桶式码头还被广泛的使用在一些淤泥较多的海岸港口。
1.2重力式结构
目前国内使用最广泛的码头结构就是重力式结构。这种结构最大的特征便是能依靠自身结构和填料的重力，确保码头整体结构的相对稳定性，从而降低码头发生倾覆与滑移的风险。一般来说可将重力式码头划分为浇筑混凝土码头、方块码头与沉箱码头。
然而这种码头自身也有一定的缺陷，即这种码头的稳定是依靠自身重力达成的，因而这种码头对地形的承载能力有着一定的要求。此外由于这种码头的结构相对较大，因此在使用过程中也易随着零部件的腐蚀，出现细微的质量问题，进而造成整体工程出现质量下降。不过采取行之有效的方法，一般就可做好重力式码头的全面控制，间接提高重力式码头整体质量。
1.3双排大管桩式
此类码头利用了大直径管桩，因此具备较强的抗腐蚀能力、抗弯强度、承载能力与耐久性。因此被广泛使用在各种类型的港口作业，适用性较广。
2新型码头在国内港口中的实际应用
2.1桶式结构应用
为了解桶式结构应用情况，本文以连云港港口作为实例对象，分析桶式码头在连云港港口的具体应用。根据资料显示，连云港的地形为淤泥质地形，属典型淤泥海岸。港口环境复杂，且自然条件多变。为确保施工能正常进行，在进行该港口施工时，工程人员选择了适用于淤泥质地质条件的桶式结构，在保证施工有序完成的同时提高了港口地基承载能力，发挥了桶式结构的优质作用。
2.2桶式结构
与大圆桶结构、吸附锚结构不同的是，桶式结构主要分为两种，分别为扶壁结构与筒型结构。扶壁结构与筒型结构的下部结构与力学原理全部相同，均通过外壳把软土封锁在码头结构体内，从而将外部施加的荷载力直接传递到码头结构底部。其中简型结构利用到了盖板，能将上下部两点的结构相连，对此可理解为是一种刚性连接。扶壁结构则通过基础桶盖与平面接触的方式，由接触桶盖的平面，将码头上方受到的水平压力传送到筒内，不过这种力一般不会以弯矩的形式出现。为进一步提高扶壁稳定性，在构建扶壁结构时，一般会利用自重与压重保持结构稳定。当然在不同的地理条件和使用需求下，桶式结构的选择必须因地制宜，这样才可发挥不同结构码头的最大价值。
2.3结构功能
根据对桶式结构的分析与了解，将桶式结构的功能展开研究后，可将这种结构的码头分为岸壁结构与防波堤结构。在不同条件下，结构的使用需要针对式的调整。如需减少淤泥或是防波便可选择桶式波堤这种结构，如此便可有效减少轻浪波对港口影响，在应用时，桶式波堤结构将下部结构深入水下淤泥当中，但不需要进入土层。而桶式岸壁结构与桶式波堤结构最大的差距是桶式岸壁结构需要进入土层。一般情况下桶式岸壁结构需要结合码头位移情况及妥善选取当地的地质条件，从而适应不同的土体。
2.4应用实例
连云港防波堤工程又分东、西两个部分，长度分为是12207.11m和9661.45m。根据地质勘察得知当地的地址信息为：潮为下水深度为9m，淤泥厚度9.4m。将防波堤安置在5m至-3m等深。实际施工中，如若选取斜坡堤不仅会导致工程造价加大，同时也会降低港口服务年限，显然对港口可持续发展是极为不利的。因此本文选择桶式防波堤结构，在降低施工成本的桶式，提高防波堤质量。据造价管理人员模拟计算分析，相较于斜坡防波堤而言，桶式防波堤能节约施工成本3.2亿元，缩短工期达18个月。这所带来的社会价值与经济价值是斜坡防波堤无法比拟的。
连云港港区内部使用了长达34.4km的环抱防波堤为码头岸线掩护。岸线选择的是桶式岸壁结构，据造价管理人员模拟计算分析，这种结构的施工与应用，为工程总造价节省了成本约12亿元。可见新型结构的港口，不仅在适应能力上有着较大的优势(淤泥质环境)，桶式还可以大幅降低施工成本造价，是一种高效优质的港口结构。
3重力式应用
据资料显示，目前世界范围内使用最广泛的港口结构就是重力式结构。这种结构可以利用自身重力与填料重力，以实现港口结构的整体稳定，能有效地预防码头出现倾覆与滑移的问题出现。对此本文结合某港口工程展开重力式港口研究。
该工程二期吞吐量设计为9O万t，三期设计为150万t，水位线最低标准为15.5m，码头高程25nl。根据地质勘测人员给出的资料显示，当地粉质粘土qqR，丘分别为40，100，175。结合资料与施工理论的对比得出，该港口的地质条件承载力较强，具有稳定性的地理条件，因此适用于重力式码头应用。
该重力式码头港口的盖板与墙身为现浇筑结构。墙体断面为单层空心块体，界面形式为Ⅲ字形哪。以15为间隔点设置变形缝，盖板厚度0.4m，底部壁厚0.6m，墙身厚度为0.6m，使用混凝土垫层，垫层厚度为0.2m。
该工程项目选择的是重力空箱结构，有着造价低廉、施工简单快捷等优势。虽然在实际使用的过程中出现了一定的排水与沉降问题，但是相较于传统模式的高框架结构而言，排水和沉降对码头的应用影响不大，能满足该工程的使用需求。
另外，该工程在实际应用中，需要进行一定量的结构结算，用于满足和保障码头质量。具体包括船舶系缆力、撞击力、地基承载力、抗倾系统(表1)。
实际施工中须结合当地的地理条件与开挖方式，获知可挖高度，从而减少淤泥回淤几率。胸腔与底板的浇筑，必须要关注裂缝部位的处理，通过加强监控的措施，确保浇筑后的胸腔与底板结构更加稳定。此外为避免出现位移与沉降的情况，施工中还要预留出沉降量与位移量，确保码头在实际使用的过程中，即便出现了一定的位移与沉降，也不会影响到码头的整体使用效果，保障码头的可靠与安全。
4新双排大管桩应用
双排大管桩结构码头具有耐腐蚀性强，施工效率快，施工成本低，即便施工环境较差也能够得到较好的应用等特点。为能充分发挥大官庄结构抗弯强度优势，国内一些学者通过分析这类结构码头的特征，在深层搅拌基础上，提出了双排大管桩结构。
国内的连云港庙岭二期工程集装箱码头便是采用的这类结构。不过由于当时的经验不足，导致后来的实际成果和预先设计存在较大出入。因此这种结构的码头在当时便被抛弃，并没有得到进一步的研究。直到21世纪初，上海港湾研究院才重新提起这种码头的研究，对双排大管桩结构码头的上部进行了重新的研究并提交给交通部水司组审查。
新双排大管桩结构。这种结构的码头前后有两排管桩，管桩之间每隔一段距离有一根钢连杆负责连接两排大管桩。之后通过分层抛砂以及深层搅拌技术，对天然地基土以及抛沙体做加固处理，提高了地基凝聚力c值与抗压强度，减少了地基对大管桩的侧向压力。
受到钢连杆的作用，当码头承受水平荷载作用，关注与加固土地会相互作用。并在这一作用下形成复合结构，间接性提高了码头荷载能力。对此，国内的周国然及俞立新学者对此提出了简化计算模型，并对新双排大管桩的受力结构提出了假设，根据材料力学原理重新计算了复合结构。从周国然以及俞立新学者对受力结构的假设和计算可得知双排大管桩与加固土体的应变情况及内力变化。
当然这种结构的计算方式只是建立在理论上的尝试，并不能得出可靠性的结论。对此日本的菊池喜昭通过离心机模拟的方式，对双层板桩岸坡进行了小型试验，从其结果的质，固化土在和板桩充分接触后出现了桩顶位移现象，此时的板桩弯矩要小于未接触前弯矩。
根据上述研究可看出新双排大管桩同时兼顾了重力式码头与双排板桩优点。利用分层填砂工艺能够有效减少桩侧土压力，因此在吨位较高，水深较大的地区同样可以使用。这项研究成果于2002年得到交通部审查，并予以认可。审核意见认为这项研究领先国际水平，具有良好发展前景。
5结束语
本文的研究建立在对新型码头工程的具体应用效益，通过分析重力式、桶式与双排大管桩式码头的特性以及实例，明确并阐述了不同结构种类的新型码头特性，了解了不同种类码头的运用要点和优缺点。这对进一步提高与改善港口工程质量具有一定的价值，是提升国内港口工程安全与质量的必要性前提。本文的研究对满足航运行业发展，推动行业进步而言具有一定的现实意义
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