王健　魏炯

摘要：港口主要建筑物的設(shè)計(jì)需要對(duì)建筑物在使用中即將承受的復(fù)雜載荷進(jìn)行計(jì)算和分析，以確定建筑物的強(qiáng)度、剛度等設(shè)計(jì)參數(shù)。通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型來模擬建筑物的運(yùn)行情況，以及結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析，能夠優(yōu)化主要港口建筑物的設(shè)計(jì)。而施工過程由于受到周期性的潮汐和季節(jié)性的臺(tái)風(fēng)等的影響，需要在工藝設(shè)計(jì)中提高預(yù)制結(jié)構(gòu)物和裝配構(gòu)件的比例，并且使用高效的施工機(jī)械以提高施工效率。本文分析在主要港口建筑物的設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)用測(cè)繪、計(jì)算機(jī)技術(shù)和大型工程機(jī)械等方面的新技術(shù)施行技術(shù)改進(jìn)的具體方法。

關(guān)鍵詞：主要港口建筑物；設(shè)計(jì)和施工；新技術(shù)應(yīng)用；優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于近現(xiàn)代船舶的噸位極速增加而且貨運(yùn)需要快速增長(zhǎng)，港口建設(shè)所涉及的技術(shù)研究領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大，從土木、水力、地質(zhì)到氣象等多個(gè)學(xué)科的技術(shù)研究都在港口的規(guī)劃設(shè)計(jì)與施工過程中起到了重要作用，并形成了集相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)研究為一體的港口工程學(xué)科。

一、港口主要建筑物的設(shè)計(jì)和施工概述

港口主要建筑物的設(shè)計(jì)和施工幾乎應(yīng)用了所有土木工程和水力工程的關(guān)鍵技術(shù)，但是又因?yàn)樘厥獾挠猛?、工程地質(zhì)條件和環(huán)境而需要進(jìn)行更復(fù)雜的載荷分析、特殊的基底處理技術(shù)、獨(dú)特的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及更高效的施工技術(shù)手段。才能夠?qū)崿F(xiàn)主要建筑物的設(shè)計(jì)使用目標(biāo)，并能夠應(yīng)對(duì)潮汐、極端氣象條件以及水環(huán)境腐蝕作用等帶來的考驗(yàn)。因此在港口進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的階段就需要對(duì)擬建港口地點(diǎn)的氣象資料、水文資料和水下陸上工程地質(zhì)條件進(jìn)行分析和詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)勘察，針對(duì)港口的規(guī)劃使用要求論證其經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩方面的可行性和初步設(shè)計(jì)具體的平面布置、主要建筑物的結(jié)構(gòu)與施工技術(shù)方案等。而在港口主要建筑物的施工過程中重點(diǎn)要根據(jù)氣象信息安排好施工的計(jì)劃，確保施工中的建構(gòu)筑物的安全和施工人員與設(shè)備的安全。

二、港口主要建筑物的設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)分析

（一）港口主要建筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)的分析和計(jì)算

對(duì)防波堤、碼頭和燈塔等主要建筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行分析和計(jì)算是港口工程中最關(guān)鍵的技術(shù)組成部分，由于每一處港口所處的水下工程地質(zhì)條件和變化多端的風(fēng)浪都對(duì)主要建筑物的不同結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)提出了特殊要求，因此很難有直接的數(shù)據(jù)信息可以做為參考。而只能根據(jù)其所在位置的波浪、船舶進(jìn)出港、風(fēng)力以及自身重力等多種動(dòng)態(tài)變化的載荷的具體作用規(guī)律進(jìn)行分析和計(jì)算，再參照相關(guān)條件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定設(shè)計(jì)參數(shù)。并且鑒于港口主要建筑物的工作環(huán)境特點(diǎn)，還要根據(jù)對(duì)最大風(fēng)力和最強(qiáng)的波浪沖擊等極限載荷的評(píng)估，得到極限情況下建筑物的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，而且考慮建筑物所需的一定抗震性能。所以港口主要建筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)的確定是一項(xiàng)非常復(fù)雜的技術(shù)，需要使用科學(xué)的數(shù)據(jù)分析方法輔以必要的模擬實(shí)驗(yàn)才能夠完成。

（二）施工過程中對(duì)半成品的保護(hù)與加快施工進(jìn)度的方法

港口主要建筑物的施工基本需要在風(fēng)浪變化較大的水面上完成，因此除了需要對(duì)有一定規(guī)律的潮汐產(chǎn)生的波浪沖擊有所防備，還要考慮季節(jié)性的風(fēng)暴和臺(tái)風(fēng)等極端氣象條件對(duì)施工中的半成品的破壞作用。所以通常首先在施工工藝設(shè)計(jì)階段就基于上述特殊施工環(huán)境需要，不僅要確保構(gòu)建筑物的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，還要對(duì)其施工所需要的時(shí)間進(jìn)行精確估算，避免施工過程中結(jié)構(gòu)的完整性受到損壞。其次是從施工技術(shù)的角度采取預(yù)防措施，通過設(shè)置保護(hù)性的設(shè)施保護(hù)未完工的建筑結(jié)構(gòu)的完整。而基于加快施工進(jìn)度的考慮，建筑物的主體結(jié)構(gòu)一般設(shè)計(jì)成裝配構(gòu)件，在陸上預(yù)制場(chǎng)完成其建造后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，但是通常運(yùn)輸和吊裝機(jī)械設(shè)備等會(huì)制約預(yù)制構(gòu)件的體積和重量。

（三）施工中的測(cè)量控制網(wǎng)的布置和關(guān)鍵控制點(diǎn)的復(fù)核放線

由于在水面上進(jìn)行施工，因此港口主要建筑物在施工中測(cè)量控制網(wǎng)點(diǎn)的布置比較困難，通常采用打樁或錨定標(biāo)志物來標(biāo)記測(cè)量控制點(diǎn)，因此數(shù)據(jù)測(cè)量的精確度不容易控制。加之水面上使用傳統(tǒng)測(cè)繪儀器和設(shè)備也有一定的難度，所以在施工中進(jìn)行測(cè)量放線和基準(zhǔn)點(diǎn)復(fù)核等方面經(jīng)常面臨技術(shù)上的難題。

三、施行港口主要建筑物的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)改進(jìn)的主要途徑

（一）運(yùn)用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工中的平面布置與測(cè)量放線

港口工程中主要建筑物的平面布置是設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)方面，而施工中精確控制平面布置的施工精確度是港口能夠滿足預(yù)期的使用效果的關(guān)鍵。因此在港口主要建筑物的平面設(shè)計(jì)勘察和施工測(cè)量中，應(yīng)用以GPS定位技術(shù)應(yīng)用為基礎(chǔ)的地理信息系統(tǒng)、和RTK技術(shù)等現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)手段，可以提高勘察和測(cè)量的數(shù)據(jù)質(zhì)量，并且利用GIS技術(shù)能夠直觀的分析各測(cè)控點(diǎn)的空間定位和地理信息，得到更精確的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制參考數(shù)據(jù)。

（二）通過實(shí)驗(yàn)室模擬裝置與專業(yè)分析軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

鑒于港口主要建筑物載荷的多樣和動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的分析困難，通過在實(shí)驗(yàn)室中的模擬裝置模擬其使用環(huán)境中的波浪變化，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的風(fēng)力、浪高、波形變化規(guī)律等方面的數(shù)據(jù)，在模擬裝置中進(jìn)行相關(guān)建筑物結(jié)構(gòu)的載荷實(shí)驗(yàn)，獲取相對(duì)精確的技術(shù)參數(shù)以便優(yōu)化建筑物的基礎(chǔ)形式、結(jié)構(gòu)形式、材料的應(yīng)用以及施工的工藝設(shè)計(jì)方案。

（三）開發(fā)和使用大型機(jī)械設(shè)備提高工程的施工效率

港口主要建筑物的施工受氣象和工程地質(zhì)與環(huán)境條件的制約比較明顯，為了避免惡劣氣象條件影響建構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)完整性在施工過程中受到破壞，一般會(huì)將其主體分為兩個(gè)以上的構(gòu)件進(jìn)行陸上預(yù)制，而水上部分的施工以拖運(yùn)、吊裝、沉降或者對(duì)構(gòu)件進(jìn)行打樁施工為主。由于這種施工方法受到運(yùn)輸、吊裝和打樁等工程機(jī)械性能的制約，因此針對(duì)施工的要求設(shè)計(jì)和使用具有特殊功能的大型機(jī)械設(shè)備來完成相應(yīng)的水上施工，能夠進(jìn)一步提高港口主要建筑物的施工效率。

四、結(jié)束語(yǔ)

港口主要建筑物的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)由于港口工程的施工條件越來越復(fù)雜而在不斷的進(jìn)步，在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有了越來越成熟的專業(yè)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件，解決設(shè)計(jì)、施工以及維護(hù)和管理方面的數(shù)據(jù)分析問題，并且在港口工程機(jī)械的研發(fā)使用方面也有很多矚目的成果。