特定条件下重力式码头结构设计优化

特定条件下重力式码头结构设计优化

摘要：重力式码头作为港口工程施工中的主要结构，为了确保重力式码头施

工质量，应对码头结构进行合理优化设计。基于此，文章就特定条件下的重力式

码头结构设计工作展开详细分析，提出相应优化措施，确保工程建设合理开展。

关键词：码头结构设计

前言：重力式码头作为国内港口工程中广泛使用的结构型势，尤其是在码头

逐渐朝着深水化与大型化发展的当下，重力式结构因其自身优势，逐渐被广泛使用。从当前重力式码头中我们了解到，沉箱、大圆筒等结构占比较多，相信这也

是未来其发展的主要趋势，基于此，有必要对重力式码头结构设计展开详细探究。

1重力式码头结构组成和特点

重力式码头主要借助自身结构与填料重量确保自身具备一定抗滑移与抗倾覆

稳定性，重力式码头是国内应用较多的一类码头结构型式。因重力式码头重力、

地基承载力较大，因而多用在优质地基中。一直以来，随着加固海上软基技术的

不断发展，已经有很多重力式码头案例出现。

重力式码头组成主要包含下面几部分：

1.

墙身及胸墙：墙身与胸墙作为重力式码头的主要结构，能挡住墙后回填土，

便于承载码头不同荷载，然后将实际荷载传递到基地和基础结构中。另外，胸墙

还能起到连接墙身结构的作用，便于固定防冲设施。

2.

基础：基础部分功能主要为将经由墙身传下的外力传递到地基中，便于减少

地基应力和建筑物沉降；再者，可以确保地基免受水流与波浪淘刷，同时稳固墙身。若墙身使用预制安装结构，常常将抛石基床作为主要基础。

3.

墙后回填土：岸壁式码头建筑物中，墙体后面要进行回填砂土，便于建立起

码头地面。为了减少墙后土压力，一些重力式码头多与墙背相连，然后合理应用

摩擦角与粒径材料开展回填操作，便于降低棱体压力。

4.

码头设备：主要是方便船舶靠离泊的设施设备，如系船柱和橡胶护舷等。

重力式码头结构形式分类和墙身结构密切相关，结合墙身结构情况，可以将

重力式码头分成以下几种：沉箱结构、块体结构、大圆筒结构、格形钢板桩结构、浆砌石结构、现浇混凝土结构等。其中沉箱结构和方块结构十分常见，扶壁结构

多用于国内南方，大圆筒和格形钢板桩结构则是近年来新出现的结构型式。

重力式码头承载的地面与船舶荷载相对较大，且具备较好的耐久性与工艺性。高桩码头与这一结构相比，挖泥适应性较强，但因结构承载力有限，变位较大，

构件常常受损，地面荷载不断增加，因而使得构件内力逐渐增加，因此码头地面

超载与工艺适应性较差。就重力式码头结构来说，地面荷载将经由土压力传到结

构中，随着地面荷载的不断增加，土压力也将逐渐增加，但是这一增加数值将比

地面荷载增加量小，与此同时，结构稳定性与构件内力在地面荷载上的反应也小

于高桩码头。

3后倾沉箱码头结构

为了逐渐提升码头装卸效率，经常要将后轨道梁设立在沉箱后，然后逐一加

宽沉箱底部，具体操作期间，应做好下面几项工作：1）将底端倾斜沉箱安装到

水平基床中，便于建立起一定倾角，促进码头装卸操作开展；2）将正常沉箱安

装到后倾基床中，建立一定倾角；3）将倾斜沉箱安装在后倾基床中，控制后倾

角大小。通过上面几种沉箱倾斜安装法，可以使后倾机床和沉箱间构成较大倾角，这一倾角的确立，便于促进码头装卸工作顺利开展。

后倾沉箱码头结构优劣势主要为：1）降低土压力，提升码头结构稳定性，

保证基床受力均匀；2）将门机后轨设立在沉箱上，便于减少沉降差；3）提升波

浪抵抗能力；4）倾斜沉箱在运输、施工、安装等方面要求较高、施工成本相对较高，但实际操作应用过程中，这种码头结构可以帮助人们获得最佳效益。

4大圆筒抗倾加强结构

大圆筒结构具有较强的水平抗滑力、前趾压应力。就埋入式大圆筒而言，可以在其后端设立抗倾加强结构，这一结构多是从大圆筒侧面伸到环形板外侧，然后再与加强梁连接起来构成。抗倾加强结构应设在圆筒内外侧，如果条件允许还可以在内外同时布设，便于降低圆筒侧壁应力。内外抗倾加强结构应设在不同高度上。抗倾加强结构的设立既不会影响圆筒下沉高度，还能提升抗倾效果。在抗倾加强结构中可以利用高压射水与振冲密实等方法开展实际操作。抗倾加强结构的设置，不仅可以提升大圆筒质量，还能增加与填料间的摩擦，使大圆筒抗倾稳定性不断提升，缩减大圆筒前趾应力，减少圆筒位移。

5码头底端抗滑板结构

码头基床常常设在水下，预制块体多安装在码头墙身基床中，在墙身下面设立抗滑板会使施工难度进一步增加，限制工程应用。

利用围堰填筑构建陆地，或者借助最佳地形建立码头，待码头施工完成后进行放水，形成“干施工”格局，如此就可以将抗滑板设立在墙身下端。随着基槽开挖与块石基床的设立，可以在基床中浇筑抗滑板，或在其中埋设预制板，最后对码头及墙身进行一同浇筑，便于在其下端设立抗滑板。当抗滑板受力与长度较大时，应使用加强梁板结构，然后将其安置在沉箱隔墙下，如此方能不断提升抗滑板抵抗性。

6带锚碇重力式结构

锚碇结构形式较多，常见的有斜桩、拉杆、锚杆等。多锚挡土板桩结构常常被应用到多个行业中，随着板桩码头设计的逐渐增多，工程锚杆技术得以迅速发展，普通岩土锚固应用越来越普遍。随着钢拉杆质量与产量的不断提升，应用范围逐渐增加。这也为锚定结构应用创造了最佳条件。

重力式挡土结构后方锚固条件较好，例如常见的填料与地基土质多用在锚杆

锚固中，借助锚碇重力式挡土结构，不仅可以缩减挡土结构尺寸，还能有效解决

工程建设问题。针对两端靠船挡土结构而言，利用拉杆连接两端挡土结构即可建

立锚固结构，从而使其结构抗倾稳定性与抗滑性不断提升，最终收获最佳工程建

设效果。

7薄壁结构

薄壁结构分层安装，例如，分层空心方块码头与大圆筒，在安装缝隙处，经

常出现块体结合不紧密情况，因而会使结构内力逐渐增加且有漏砂情况出现，继

而影响结构安全与耐久性。为了解决这一问题，我们给出水下安装缝隙填充法。

拿上面讲到的大圆筒来说，在圆筒上管安装前，先应在布料带中布置胶凝材料，接着将这一材料贴敷到圆筒上管节底端，最终在圆筒上管节两侧固定布料带；材料胶凝固前，连接圆筒上下管；硬化后，将这一材料填充到管节缝隙处，确保

大圆筒管节紧密相连。

胶凝材料主要为环氧树脂砂浆，布料带主要为乳胶带、碳纤维布、橡胶带等

材料。一般情况下，可以选用弹性材料作为布料带两端材料，因布料带固定完后

会产生一定张力，此时在这一作用力下，胶凝材料将主动填充管节缝隙，最终达

到较好的填充效果。

结语：综上，通过对重力式码头设计及应用情况的分析，我们发现重力式码

头结构设计应采取因地制宜的方法。文章给出的几种结构设计创新，在一些特殊

情况下，能发挥很大作用，此外，还能促进重力式码头设计与港口工程建设全面

发展，因此加强对重力式码头结构设计方面研究就显得尤为必要。

参考文献：

[1]王鸿旭. 重力式码头结构加固与改造技术的研究[D].中国海洋大学,2012.

[2]杨文. 重力式码头结构设计比选分析[J]. 珠江水运,2013(13):28-30.