重力式码头中沉箱和圆筒结构的优化选择探讨
大型集装箱码头方沉箱与大圆筒结构受力特点对比
大型集装箱码头方沉箱与大圆筒结构受力特点对比
李春阳;郭梦圆;徐文强
【期刊名称】《水运工程》
【年(卷),期】2022()10
【摘要】本文以20万吨级自动化集装箱码头为例,运用大型通用有限元软件,对方沉箱码头和大圆筒码头结构进行整体建模,并对码头上部结构进行局部建模,研究组合载荷下的前趾应力和胸墙内力。
研究结果表明:大圆筒码头前趾基床应力大、分布不均匀;而方沉箱码头基床应力小、分布相对均匀。
大圆筒码头胸墙跨度大、悬臂长、弯矩大;而方沉箱码头胸墙弯矩小,且整体分布较均匀。
对于大型重力式码头,方沉箱结构相比大圆筒结构受力更为合理。
【总页数】6页(P138-142)
【作者】李春阳;郭梦圆;徐文强
【作者单位】中交第四航务工程勘察设计院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U656
【相关文献】
1.一种新型圆筒型沉箱在深水油码头中的应用及内力分析
2.大型沉箱与坐床式圆筒码头案例的造价分析与方案优化
3.高桩码头升级改造前后结构受力对比分析
4.重力式码头中沉箱和圆筒结构的优化选择探讨
5.某海港码头直立式沉箱过渡段受力特性物理模型试验研究
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重力式码头建设施工管理要点探讨
建材发展导向2018年第06期256重力式码头承载力极强，且结构稳定性高，适用于地质基础薄弱的地区来建设码头。
根据其强身结构不同可将重力式码头分为大直径圆筒那头、沉箱码头以及分块码头等类型，当前被广泛应用在了码头建设当中，而其建设施工管理质量在很大程度上决定着整体工程质量，所以非常有必要对重力式码头建设施工管理要点进行探讨。
1 重力式码头的施工特点对于重力式码头建设施工中，其特点主要由如下几方面：一是重力式码头不同构件的体积巨大，并且重量都非常中，所以其建设起来的岸壁非常牢固且耐用，通常不需要对其实施维修；二是重力式码头适合建设在砂质、岩石的地基，而将建设地点选择容易获得砂石料的地方，那么它的建设成本就会比较低；三是需要在码头上配备部分大型陆地以及水上其中设备，以便于在装卸货过程中能够操作便捷；四是在进行重力式码头施工时对施工质量要求较高；五是因为重力式码头通常都是建设与沿江以及沿海地区，所以往往会在很大程度上受到气象以及海洋水文的影响。
2 重力式码头建设施工管理要点2.1 开挖基槽施工管理对于整体重力式码头而言，基槽是其一项基础，所以必须要做好其施工管理工作。
在正是开挖基槽前，需要建设好泵站，确保能够将基槽内的积水及时排除。
而应当要在即将开挖基槽的边缘设置泵站，以基槽上方约4m 为宜。
其次，在设计基槽过程中，需要反复多次、仔细的计算与验证基槽的深度与宽度，且切实依据建设地区码头的水深情况与施工精度来确定开挖基槽时所需使用的传质。
再者，基槽边坡应当要按照1：4或1：6的比例的确定。
如果施工场地的海底土层具有较高承载力，则可以将边坡比改变，尽可能减少开挖。
最后，在基槽开挖完毕后，需要联合有关部门来检验其质量，并且还需检验码头前沿基槽以外以及码头后方变频的质量，避免由于码头前沿存在浅点而对货船停靠造成影响，以及避免后方边坡稳定性不强而出现土体溜坡或滑动的情况。
2.2 抛石基床施工管理对抛石基床进行铺设的目的在于将非岩石地基所受到到的码头自重压力减缓。
港口重力式码头的施工技术要点探讨 郭太亮
港口重力式码头的施工技术要点探讨郭太亮摘要：近年来，随着贸易的不断发展，我国水运事业也快速发展，港口码头工程项目日益增多，建设规模也日益扩大。
我国拥有的所有港口码头中，重力式码头占较大的比例，主要在于重力式码头具有结构坚固耐用、荷载能力大、施工相对简单等优点。
为了进一步优化港口重力式码头施工技术，对其施工技术要点进行分析是有必要的，具有重大的实践意义。
鉴于此，本文是对港口重力式码头的施工技术要点进行研究和分析，仅供参考。
关键词：重力式码头；港口；施工技术；水运事业引言发达的交通运输体系是经济高速发展的基础条件，随着我国经济发展水平的不断提高，我国水运事业实现了突飞猛进的巨大变化。
港口码头的使用需求随之增加。
重力式码头是我国当前主要的港口码头结构类型之一，具有结构稳定、经久耐用、维护成本低廉、施工技术要求不高等优点，所以广为港口建设单位所采用。
深入研究港口重力式码头施工技术，对于我国港口基础设施建设事业的健康发展具有十分积极的现实意义。
一、港口重力式码头概述重力式码头具有很强的载荷承受能力，整体建筑结构相对稳定，尤其适合地质基础较弱的地区进行码头施工建设。
重力式码头依据墙身结构可以分为方块码头、沉箱码头、大直径圆筒码头等类型。
码头主要是为通行船只提供停靠以及货物装卸服务，这需要使用大量各种类型的机械设备，重力式码头所具有的较高水平的稳固性，是其受到广泛应用的重要原因。
二、港口重力式码头施工技术要点分析1、基槽开挖作业技术要点基槽开挖作业是港口重力式码头基础工程中的一项至关重要的内容。
基槽挖泥作业常采用抓斗船进行施工，也有少数工程采用链斗船开挖。
基槽宽度、深度等几何指标是影响施工质量的重要因素，开挖厚度较大时，要根据土质情况、设备及开挖方法等进行分层开挖，最后一层作为质量层，要严格控制开挖厚度、宽度，将实际值和设计值间的差距控制在最小程度。
其中，挖泥宽度的误差要控制在2米以内，挖泥深度的误差，以实际深度不超过设计深度0.3米以内为准。
港口重力式码头施工技术探讨 甘理
港口重力式码头施工技术探讨甘理摘要：随着经济全球化的发展和贸易国际化的出现，国际贸易对于各国来说都是十分重要。
港口作为对外贸易的主要场所，在新时期的背景下需要不断的提高技术水平。
我国港口主要用来承载船只，不仅仅包括国外贸易的船只，还有国内贸易的船只。
这些贸易船具有地面核载力大的特点，为了满足大量停船的需求，需要针对港口建设重力式码头。
港口中重力式码头不仅具备结构坚固的优点，同时相对来说施工步骤简单，是我国港口常用的码头形式。
本文将针对港口重视码头的施工技术进行分析讨论。
关键词：港口；重力式码头；施工技术；随着我国经济的不断发展，我国对外贸易越来越频繁，港口码头的工程日益增多，建设规模也在不断的扩大。
为了满足大规模的对外贸易需求，需要建设港口重力式码头，港口重力式码头具有结构耐用，核载能力大的优势，同时施工工艺相对简单，能够承受大型船舶的停放。
一．港口重力式码头特点港口重力式码头主要分为沉箱式和扶壁式两种结构的重力式码头。
两种结构在功能上相似，但是施工过程中所使用到的工艺等环节存在着巨大的差异。
我国是对外贸易的大鼓，港口码头的建设首先要保证物流的正常运行，并且要保障运输能力足够大。
港口重力式码头在结构上相对简单，施工的过程也较为简单，并且重力式码头足够耐用，在性价比上相对于其他码头来说，具有足够的优势。
在进行重力式码头施工的过程中，需要加强对墙身结构的重视，我国重力式码头出现事故的原因，主要是因为施工技术存在问题。
重力式码头主要有胸墙墙身抛石机床墙后回填等部分组成。
重力式码头，构件重量大，体积大，并且暗闭部分结构，经久耐用，维修起来方便，在砂石料丰富的地区，建筑成本较低，同时预制件和潜水作业的工作量大【1】。
二．重力式码头施工技术1.模板加工技术在进行港口重力式码头施工的过程中，要根据相关的要求制作模板，制作时要注意模板的强度控制，同时要考虑到模板的稳定性和安全性。
其次重力式码头模板加工技术所使用的模板框架为钢框架，板面为钢板。
浅谈威海港重力式码头优化及分析
浅谈威海港重力式码头优化及分析摘要：该工程建设规模为两个10万吨级、两个7万吨级、两个5万吨级泊位。
该码头为重力式突堤码头。
突堤西侧长720米，东侧长835米，宽300米，泊位总长度为1855米。
码头前沿水深为-14.3m~-16.5m，顶面标高为5.0m。
关键词：威海港；重力式码头；工程概况；优化分析一、引言威海港新港区位于威海湾南岸，地理坐标为372706N，1221206E，行政区划属威海市经济技术开发区。
该工程建设规模为两个10万吨级、两个7万吨级、两个5万吨级泊位。
该码头为重力式突堤码头。
突堤西侧长720米，东侧长835米，宽300米，泊位总长度为1855米。
码头前沿水深为-14.3m~-16.5m，顶面标高为5.0m。
二、工程概况及自然条件1、水文条件设计水位：设计高水位 2.30m；设计低水位 0.00m威海新港区主要受来自NE向波浪的侵袭，偏东方向的波浪由于受防波堤的阻挡，波浪不能直冲港内，仅有部分波浪绕射进入，且其尺度和作用都不太大。
偏西北向由于陆地和刘公岛的阻隔，也没有外部波浪的侵入，所以进入本区的波浪影响最大的方向主要是NE向的。
经实测资料分析，以ENE方向的波浪最大。
2、地质条件本区位于华北地台鲁东隆起胶北凸起乳山～威海复北斜北部，基底是由元古界胶东群组成。
自基底形成以后，本区长期处于隆起剥蚀状态，没有接受沉积，中生代时，形成了一些断裂构造并有岩浆岩侵入，新生代只在第四纪时局部地区形成了残坡积、冲积、海积等沉积物。
地貌类型属于滨海浅滩堆积成因。
工程场区天然水深在8～9m。
2.1土层分布及其工程地质性质据烟台市勘察设计研究院有限公司2005年7月的钻探资料，工程场区各岩土层分布及其工程地质性质综述如下：（1）淤泥质细砂（Q4m）：普遍分布，层位连续。
层顶高程-8.60～-9.00m（当地理论最低潮面，后同），层厚0.9～5.6m。
深灰～黑褐色，饱和，含多量淤泥，呈松散状态。
沉箱重力式码头施工中常见问题及对策
沉箱重力式码头施工中常见问题及对策摘要：近年来沉箱结构朝巨型化发展，单个沉箱重量达到甚至超过千吨。
对于重力式码头施工技术和一些常见问题我们应该引起足够的重视，必须采取积极、合理的措施进行控制。
本文作者结合多年来的工作经验，对沉箱重力式码头施工中常见问题及对策进行了研究，具有重要的参考意义。
关键词：重力式码头；沉箱；施工技术近年来，随着我国水运事业的迅速发展、深水泊位建造日益增多，重力式码头结构已向深水化、大型化发展，施工工期更为紧迫。
在这种情况下，码头结构施工过程中会出现很多技术问题，这些问题对码头的整体质量有着直接的影响。
因此，在码头施工工作中，要总结分析施工技术特点，采取相应处理措施，确保码头施工质量。
1、重力式码头基础处理基槽开挖。
基槽开挖施工中，根据施工区域土质情况选用适用的挖泥船。
其中常用的是抓斗式挖泥船，挖泥船斗容为6～10m3。
将挖掘出的淤泥通过泥驳船抛至预留区域，其它一些材料可以用作陆域回填，例如全风化花岗岩、粉质粘土、强风化花岗岩等材料。
基槽施工工作是本工程的第一道工序，对后续施工有很大的影响，因此，在施工过程中要投入足够的力量，尽可能在短时间里完成部分基槽的开挖，为抛石基础床的施工提供基础保障。
对于一些硬度较大的强风化岩层，应在泡水数日后进行开挖，可适当提高抓斗重量，另外，也可采取冲击棒碎岩措施，对于厚度很大的强风化岩，应采取炸礁处理。
开挖出的石渣可用作后续工程的回填材料。
基床抛石、夯实的施工。
抛石基床的石料采用10～100kg重的块石，块石的质量必须满足设计要求和规范规定：未风化，不成片状，无明显裂缝，在水中浸泡后抗压强度不低于50MPa，石料含泥量＜5%。
抛石基床夯实采取重锤夯实法，一般要求锤重为5t，,夯击能大于或等于150KJ，要设置有泄水孔。
2、重力式码头主体沉降和位移的处理。
导致重力式码头主体及填筑材料出现沉降变形、位移的因素有很多种：夯实的密实度情况和基床施工过程中厚度的均匀性；基槽底部土质；回淤沉积物的含水率与厚度；倒滤层设计或级配不合理，容易导致码头区域发生变形或位移。
太平岭核电码头沉箱设计优化方案探讨
第20卷 第1期 中 国 水 运 Vol.20 No.1 2020年 1月 China Water Transport January 2020收稿日期：2019-10-14作者简介：林楚藩（1981-），男，中交四航局第二工程有限公司，工程师。
太平岭核电码头沉箱设计优化方案探讨林楚藩（中交四航局第二工程有限公司，广东 广州 510230）摘 要：广东太平岭核电厂借鉴其他项目成功安装大型构件的经验反馈，充分考虑利用项目所在位置自然条件优势及所建工程主体结构形式特点，对重件码头沉箱进行结构尺寸、预制施工选址、出运安装工艺进行优化。
工程实践表明，该方法经济合理，满足工程进度、质量、安全和成本控制要求，可为类似工程提供参考和经验借鉴。
关键词：沉箱；设计优化；安装工艺中图分类号：U656.1 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2020）01-0174-02一、工程概况 1．实例项目简介广东太平岭核电厂位于广东惠州惠东市黄埠镇，厂区内一期海工工程由重件码头、取水明渠东防波堤、取水明渠西防波堤、临时内护岸等单位工程组成。
重件码头位于取水明渠东防波堤中段西侧，泊位位于取水明渠内，主尺度控制船型为3,000DWT 杂货船，兼靠3,000DWT 甲板驳。
码头泊位总长138.0m，为重力式沉箱结构，码头平台宽度50.0m，码头面顶高程6.0m。
码头前沿中间位置设置650t 固定旋转起重机1台。
2．工程背景太平岭核电厂项目重件码头沉箱原设计为10件2,000t 级沉箱。
按传统施工方法，沉箱于预制场预制完成后，通过气囊于陆上纵横移动沉箱至出运码头，沉箱趁潮位差进行装船，再由半潜驳运至项目现场、方驳协助定位安装[1]。
项目现场邻海场地面积受限，且天然水深条件较浅，无法满足半潜驳作业吃水要求，现场建设沉箱预制场可行性小，故需选择场外专业沉箱预制厂。
项目邻近地区符合要求的专业预制厂中，结合工程经验、距离等因素，最优选择为东江口预制场。
重力式码头沉箱安装施工技术的问题和措施
首先设置沉箱盲板的高度差，将盲板的高度差设置好之后，将注水速度也设置在一个稳定的范围之内，目的是保证沉箱可以平稳的下沉。
3.3沉箱的存放
沉箱的存放位置比较适宜的是距离安装位置500m左右，如果距离太远，则运输比较麻烦，运输过程中会消耗大量人力、物力、财力，如果距离太近，则会影响整个工程的施工进程。如果沉箱存放的位置附近有泊位，则应该注意不能影响其它船舶的操作。一般情况下，对于沉箱的存放，建议选择地面平整夯实的区域，目的是可以保证沉箱底面的平整性，且沉箱的地面可以带有少量的与你，便于以后施工的操作。
5重力式码头沉箱安装的有效措施
5.1对于轨道的位移和沉降的预防措施
一般情况下，如果后轨道梁的正下方超出断面的范围，可以采用桩基的办法来进行预防。如果后轨道梁出现不能打桩也不能夯实的情况，可以通过下面的方法来解决：（1）对于位移的分析，包括沉降量的位移和轨道梁的位移。在保证设备可以正常运行的前提下，尽可能大的给后轨道预留
4对于重力式码头沉箱安装施工过程中常见问题的分析
近几年，我国的经济发展速度越来越快，随之航运市场也得到了飞速的发展，与此同时，重力式沉箱码头也得到了深入的发展。相应的对于施工人员的要求也越来越高，相应的就会使沉箱码头的施工出现一系列的问题，集中体现在以下几个方面：沉箱的分层接口处容易出现漏水的现象，会减低沉箱的抗腐蚀能力，因此就减弱了沉箱的稳定性；对于淤泥的回流速度控制不稳，且淤泥的厚度不能较好的控制，会出现与设计要求差距较大的情况；在对机床整平的过程中，容易出现厚度严重超标的现象，不符合预期的设计要求。其次，填土的施工技术不成熟，容易出现沉箱下沉或滑移的现象。由于设计与实际的施工情况存在较大的误差，容易出现混凝土裂缝的现象；在施工的过程中，轨道还可能出现沉降，位移产生较大的偏差，就会出现不能满足设计的要求和施工的具体要求。
港口水工建筑物之 第四章 重力式码头
⑵、墙后为中砂或细于中砂的填料（包括粘性土）时：
①、潮汐港：剩余水头取1/5~1/3的平均潮差； ②、河港：取决于排水措施和墙前、后地下水位情况。
３、地面使用荷载
⑴、门机和火车
①、门机和火车分开考虑
门机：
沿码头长度方向将轮压力转化成线荷载， Pm=∑Pi/(2l1+2l0) b 将线荷载Pm分布到门机轨道基础宽度上，并以 局部均布荷载形式作用在码头面上。 火车： a 查表的火车荷载的等代线荷载Pt 。 b 将Pt分布到轨枕长度上，以局部均考虑 a、计算Pm ， Pt 。 b、将Pm，Pt通过轨枕、道渣等沿码头横向传布， 达到一定深度成均布荷载，并移至地面上。 q=(Pm`+Pt`+Pt``+Pm``)/B，B=B0+b1+b0``
５、波浪力
⑴、波高<1m时：不考虑波浪力。
⑵、波高≥ 1m 时：即使要考虑，也只考虑墙前 为波谷情况，即波吸力，墙后按静水位考虑。
６、地震荷载
见《抗震设计规范》。
７、土压力（略）
㈠、码头稳定性验算（以岸壁式码头为例）
和基床底面的抗滑稳定性
组合一：１、验算内容包括沿墙底面、墙身各水平缝
不考虑波浪力作用，由可变作用产生的土压力为主导 可变作用时，抗滑稳定性应满足下式：
㈣、码头端部的处理
顺岸式码头端部一般采用两种处 理方式： １、在端部设置翼墙：端部可用 来停靠小船，节省岸线长度。适用于码 头不再接长的情况。在使用过程中，易 造成不均匀沉降，使结构出现裂缝。当 翼墙长度超过10m，应设置变形缝。 ２、在端部做顺岸式斜坡台阶 适用于码头有扩建，接长要求的 情况，不会发生较大的不均匀沉降，但 要求码头端部有富裕地形。
港口重力式码头的施工技术要点探讨
港口重力式码头的施工技术要点探讨发表时间：2018-06-20T10:53:38.573Z 来源：《基层建设》2018年第12期作者：李伦铨[导读] 摘要：当前，随着我国水运事业的飞速发展，各个港口码头需要不断的扩大规模。
重力式沉箱码头坚固耐用，对地面荷载变化不敏感，能承受较大的水平荷载，在我国沿海港口中应用十分普遍。
深圳海勤工程管理有限公司 518067摘要：当前，随着我国水运事业的飞速发展，各个港口码头需要不断的扩大规模。
重力式沉箱码头坚固耐用，对地面荷载变化不敏感，能承受较大的水平荷载，在我国沿海港口中应用十分普遍。
本文根据实际施工案例对港口重力式码头的施工技术中的要点进行分析，望对类似施工具有参考价值。
关键词：重力式码头；沉箱；施工技术工程概况本工程位于深圳港赤湾作业区口门东侧岸线，项目北端与已建的赤湾胜宝旺公司2#泊位码头相接，南侧与已建的赤湾石油基地1#、2#泊位码头相接。
工程规模：本工程包括一个胜宝旺1000t级驳船泊位（结构按照1.5万t级预留），水工主体结构采用重力式沉箱结构，单件沉箱重力174吨，段长50.8m；为避免基槽开挖对胜宝旺岸坡影响，采用高桩墩台结构作为共高桩结构与重力式结构的过渡段，过渡段长度为33.2米，Φ1.2m基桩，上部结构现浇墩台；码头后方陆域回填、道路堆场工程约为3100㎡；停靠船及附属设施工程。
主要结构型式：沉箱结构、抛石斜坡式结构、道堆基础结构和排水及供电管线。
重力式沉箱结构段：段长50.8 米，码头顶面高程4.41 米，码头前沿设计底标高为-6.09米。
码头主体采用沉箱基础，单件沉箱重量174 吨；抛石基床底标高取-13 米,厚度约7 米，沉箱上部现浇混凝土胸墙，胸墙上设置管沟。
高桩墩台结构段：为避免基槽开挖对胜宝旺岸坡影响，采用高桩墩台结构作为共高桩结构与重力式结构的过渡段，过渡段长度为33.2 米。
桩基采用1200mm 灌注桩，上部结构采用现浇墩台结构。
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重力式码头中沉箱和圆筒结构的优化选择探讨
随着海洋经济的快速发展，码头建设成为国家基础设施建设中的重要组成部分。
其中，重力式码头结构因其稳定性高、施工周期短及工程成本低等优势，在码头建设中得到了广
泛应用。
沉箱和圆筒为重力式码头结构的两种主要形式，两者在应用中具有各自独特的优
缺点。
本文旨在探讨在重力式码头中沉箱和圆筒结构的优化选择。
一、沉箱结构
沉箱结构是指将预制的混凝土块沉放在水下形成的码头结构。
沉箱结构在工程中的应
用主要分为以下两种形式：
2.联箱式结构：沉箱结构中，多个较小的混凝土块沉放在水下形成码头结构。
其优点
是装卸和运输方便，施工速度快，对水下土层的影响较小；但其缺点是需要进行水下接缝，并且需要进行填充沙石等辅助工艺，施工难度较高。
从这些优缺点中我们可以看出，沉箱式结构施工难度较大，但是最终建造出的结构稳
定性强，寿命长，抗风浪效果好。
因此，在建造较大型的码头、长期使用、受风浪较大区
域的码头时，应优先选择沉箱式结构。
二、圆筒结构
圆筒结构是指由预制的混凝土管堆叠而成的码头支撑结构。
与沉箱结构相比，圆筒结
构具有以下的特点：
1.施工方便：圆筒结构的预制混凝土管具有统一的尺寸规格，施工工艺简单，可以快
速安装。
2.适用范围广：圆筒结构适用于各种不同尺度的码头，可以根据实际需求进行搭建。
3.构造简单：圆筒结构的构造简单，不需要特殊技术。
4.价格优势：圆筒结构的价格相对较低，如果预算有限的情况下，可以优先选择圆筒
式结构。
虽然圆筒结构具有以上优点，但它也存在一些缺点。
最主要的问题是在施工过程中，
需要通过拼接多个混凝土管的方式来构筑整个结构，因此在构造过程中需劳动力较大；同时，圆筒结构的强度较弱，需要加强支撑，安装调节麻烦。
三、沉箱和圆筒结构的合理选择
关于沉箱和圆筒结构的选择，一些重要因素需考虑：
1.施工环境：良好的施工环境可以让水下作业更安全、更高效地进行。
2.设计标准：根据不同使用情况选择适当的设计标准，确保使用寿命达到预期。
3.海洋环境：风浪与周边环境对码头使用寿命的影响较大，需要根据实际情况考虑。
4.成本：沉箱和圆筒结构的成本差异较大，需要充分考虑。
基于以上因素，建议在设计和选择重力式码头结构时，应采用综合评估的方式，校准合理的设计和选择方案。
如果预算充裕、使用期望更为长久，可以优先选择沉箱式结构；如果预算较为紧张，圆筒式结构则是更为合理的选择。
无论采用哪种方式，客观数量，支撑强度均应符合预期需求。