主要港口建筑物设计和施工技术的改进

王健　魏炯

摘要：港口主要建筑物的设计需要对建筑物在使用中即将承受的复杂载荷进行计算和分析，以确定建筑物的强度、刚度等设计参数。通过运用计算机软件系统建立数学模型来模拟建筑物的运行情况，以及结合实验室的模拟实验进行相关数据分析，能够优化主要港口建筑物的设计。而施工过程由于受到周期性的潮汐和季节性的台风等的影响，需要在工艺设计中提高预制结构物和装配构件的比例，并且使用高效的施工机械以提高施工效率。本文分析在主要港口建筑物的设计和施工中应用测绘、计算机技术和大型工程机械等方面的新技术施行技术改进的具体方法。

关键词：主要港口建筑物；设计和施工；新技术应用；优化设计

由于近现代船舶的吨位极速增加而且货运需要快速增长，港口建设所涉及的技术研究领域也在不断的扩大，从土木、水力、地质到气象等多个学科的技术研究都在港口的规划设计与施工过程中起到了重要作用，并形成了集相关领域技术研究为一体的港口工程学科。

一、港口主要建筑物的设计和施工概述

港口主要建筑物的设计和施工几乎应用了所有土木工程和水力工程的关键技术，但是又因為特殊的用途、工程地质条件和环境而需要进行更复杂的载荷分析、特殊的基底处理技术、独特的基础结构设计以及更高效的施工技术手段。才能够实现主要建筑物的设计使用目标，并能够应对潮汐、极端气象条件以及水环境腐蚀作用等带来的考验。因此在港口进行规划设计的阶段就需要对拟建港口地点的气象资料、水文资料和水下陆上工程地质条件进行分析和详细的现场勘察，针对港口的规划使用要求论证其经济和技术两方面的可行性和初步设计具体的平面布置、主要建筑物的结构与施工技术方案等。而在港口主要建筑物的施工过程中重点要根据气象信息安排好施工的计划，确保施工中的建构筑物的安全和施工人员与设备的安全。

二、港口主要建筑物的设计与施工关键技术分析

（一）港口主要建筑物的设计参数的分析和计算

对防波堤、码头和灯塔等主要建筑物的设计参数进行分析和计算是港口工程中最关键的技术组成部分，由于每一处港口所处的水下工程地质条件和变化多端的风浪都对主要建筑物的不同结构部分的设计提出了特殊要求，因此很难有直接的数据信息可以做为参考。而只能根据其所在位置的波浪、船舶进出港、风力以及自身重力等多种动态变化的载荷的具体作用规律进行分析和计算，再参照相关条件的设计标准确定设计参数。并且鉴于港口主要建筑物的工作环境特点，还要根据对最大风力和最强的波浪冲击等极限载荷的评估，得到极限情况下建筑物的相关技术参数，而且考虑建筑物所需的一定抗震性能。所以港口主要建筑物的设计参数的确定是一项非常复杂的技术，需要使用科学的数据分析方法辅以必要的模拟实验才能够完成。

（二）施工过程中对半成品的保护与加快施工进度的方法

港口主要建筑物的施工基本需要在风浪变化较大的水面上完成，因此除了需要对有一定规律的潮汐产生的波浪冲击有所防备，还要考虑季节性的风暴和台风等极端气象条件对施工中的半成品的破坏作用。所以通常首先在施工工艺设计阶段就基于上述特殊施工环境需要，不仅要确保构建筑物的结构强度等技术指标的实现，还要对其施工所需要的时间进行精确估算，避免施工过程中结构的完整性受到损坏。其次是从施工技术的角度采取预防措施，通过设置保护性的设施保护未完工的建筑结构的完整。而基于加快施工进度的考虑，建筑物的主体结构一般设计成装配构件，在陆上预制场完成其建造后运至现场进行组装，但是通常运输和吊装机械设备等会制约预制构件的体积和重量。

（三）施工中的测量控制网的布置和关键控制点的复核放线

由于在水面上进行施工，因此港口主要建筑物在施工中测量控制网点的布置比较困难，通常采用打桩或锚定标志物来标记测量控制点，因此数据测量的精确度不容易控制。加之水面上使用传统测绘仪器和设备也有一定的难度，所以在施工中进行测量放线和基准点复核等方面经常面临技术上的难题。

三、施行港口主要建筑物的设计与施工技术改进的主要途径

（一）运用现代测绘技术优化设计和施工中的平面布置与测量放线

港口工程中主要建筑物的平面布置是设计中非常重要的一个方面，而施工中精确控制平面布置的施工精确度是港口能够满足预期的使用效果的关键。因此在港口主要建筑物的平面设计勘察和施工测量中，应用以GPS定位技术应用为基础的地理信息系统、和RTK技术等现代测绘技术手段，可以提高勘察和测量的数据质量，并且利用GIS技术能够直观的分析各测控点的空间定位和地理信息，得到更精确的设计和施工质量控制参考数据。

（二）通过实验室模拟装置与专业分析软件优化设计方案

鉴于港口主要建筑物载荷的多样和动态变化规律的分析困难，通过在实验室中的模拟装置模拟其使用环境中的波浪变化，根据现场测定的风力、浪高、波形变化规律等方面的数据，在模拟装置中进行相关建筑物结构的载荷实验，获取相对精确的技术参数以便优化建筑物的基础形式、结构形式、材料的应用以及施工的工艺设计方案。

（三）开发和使用大型机械设备提高工程的施工效率

港口主要建筑物的施工受气象和工程地质与环境条件的制约比较明显，为了避免恶劣气象条件影响建构筑物结构完整性在施工过程中受到破坏，一般会将其主体分为两个以上的构件进行陆上预制，而水上部分的施工以拖运、吊装、沉降或者对构件进行打桩施工为主。由于这种施工方法受到运输、吊装和打桩等工程机械性能的制约，因此针对施工的要求设计和使用具有特殊功能的大型机械设备来完成相应的水上施工，能够进一步提高港口主要建筑物的施工效率。

四、结束语

港口主要建筑物的设计和施工技术由于港口工程的施工条件越来越复杂而在不断的进步，在发达国家已经有了越来越成熟的专业计算机设计软件，解决设计、施工以及维护和管理方面的数据分析问题，并且在港口工程机械的研发使用方面也有很多瞩目的成果。