[科普中國]-港口工程

港口是指，具有水陸聯(lián)運(yùn)設(shè)備和條件，供船舶安全進(jìn)出和停泊的運(yùn)輸樞紐。港口工程（Port Engineering）是興建港口所需的各項(xiàng)工程設(shè)施的工程技術(shù)，包括港址選擇、工程規(guī)劃設(shè)計(jì)及各項(xiàng)設(shè)施（如各種建筑物、裝卸設(shè)備、系船浮筒、航標(biāo)等）的修建。

基本概念港口工程是指興建港口所需的各項(xiàng)工程設(shè)施的工程技術(shù)。港口是交通運(yùn)輸?shù)臉屑~，水陸聯(lián)運(yùn)的咽喉；是水陸運(yùn)輸工具的銜接點(diǎn)和貨物、旅客的集散地。港口工程包括港口的規(guī)劃與布置，港口水工建筑物（碼頭、防波堤、護(hù)岸、船臺滑道和船塢等）的設(shè)計(jì)施工，各種裝卸設(shè)備、系船浮筒、航標(biāo)等的修建。港口工程也指組成港口的各項(xiàng)設(shè)施。港口工程原是土木工程的一個(gè)分支，隨著港口工程科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已逐漸成為相對獨(dú)立的學(xué)科，但仍和土木工程的其他分支，如水利工程、道路工程、鐵路工程、橋梁工程、工民建工程、給排水工程等有著密切的聯(lián)系。1

歷史發(fā)展歷史最原始的港口是天然港口，有天然掩護(hù)的海灣、水灣、河口等場所供船舶停泊。隨著商業(yè)和航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，天然港口已不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，須興建具有碼頭、防波堤和裝卸機(jī)具設(shè)備的人工港口，這是港口工程建設(shè)的開端。19世紀(jì)初出現(xiàn)了以蒸汽機(jī)為動力的船舶，于是船舶的噸位、尺度和吃水日益增大，為建造人工深水港池和進(jìn)港航道需要采用挖泥機(jī)具以后，現(xiàn)代港口工程建設(shè)才發(fā)展起來。陸上交通尤其是鐵路運(yùn)輸將大量貨物運(yùn)抵和運(yùn)離港口，大大促進(jìn)了港口建設(shè)的發(fā)展。

前景中國水利與港口工程建筑行業(yè)發(fā)展迅速。國家政策給水利與港口工程建筑行業(yè)帶來更多的利好，比如以“水利改革和發(fā)展”為主要內(nèi)容的2011年中央“一號文件”的下發(fā)和水利發(fā)展“十二五”規(guī)劃的制定。

中國水利與港口工程建筑企業(yè)大約有2000 家左右，行業(yè)競爭相對激烈。未來中國水利設(shè)施建設(shè)將掀起高潮，10年將投入4萬億元用于水利設(shè)施建設(shè)。在港口投資方面，2011年前三季度，中國沿海港口建設(shè)投資完成額為707.15億元，相比之前略有減少。

從下游行業(yè)需求看，水庫工程、水利調(diào)水工程、海堤建設(shè)工程、水土保持工程和河道工程未來仍將保持快速增長，為行業(yè)提供穩(wěn)定的需求市場，有效的避開宏觀經(jīng)濟(jì)層面的波動風(fēng)險(xiǎn)，這將是水利和港口工程建筑行業(yè)的一個(gè)亮點(diǎn)。此外，從區(qū)域市場看，沿海省市、水利水電資源蘊(yùn)藏豐富的長江流域和西南地區(qū)將保持較快的增速。

水利與港口工程行業(yè)尚處于供不應(yīng)求的時(shí)代，企業(yè)的成功仍需在需求尚未形成之時(shí)就牢牢的鎖定并捕捉到它。那些成功的公司往往都會傾盡畢生的精力及資源搜尋產(chǎn)業(yè)的當(dāng)前需求、潛在需求以及新的需求！同樣，在水利與港口工程建筑領(lǐng)域，需求市場與政策導(dǎo)向深刻影響著行業(yè)內(nèi)競爭企業(yè)的盈利能力與長遠(yuǎn)發(fā)展。

隨著國家多項(xiàng)利好政策的出臺，以及對民資的鼓勵(lì)扶持，水利與港口工程建筑行業(yè)進(jìn)入門檻不斷降低，競爭也不斷加劇，國內(nèi)優(yōu)秀的水利與港口工程建筑企業(yè)愈來愈重視對行業(yè)市場的研究，特別是對企業(yè)發(fā)展環(huán)境和需求市場趨勢變化的深入研究。正因?yàn)槿绱?，一大批國?nèi)優(yōu)秀的水利與港口工程建筑品牌迅速崛起，逐漸成為水利與港口工程建筑行業(yè)中的翹楚！

港口分類港口按用途分，有商港、軍港、漁港、避風(fēng)港等；按所處位置分，有河口港、海港和河港等。

河口港

位于河流入?？诨蚴艹毕绊懙暮涌诙蝺?nèi)，可兼為海船和河船服務(wù)。一般有大城市作依托，水陸交通便利，內(nèi)河水道往往深入內(nèi)地廣闊的經(jīng)濟(jì)腹地，承擔(dān)大量的貨流量，故世界上許多大港都建在河口附近，如鹿特丹港、倫敦港、紐約港、列寧格勒港、上海港等。河口港的特點(diǎn)是，碼頭設(shè)施沿河岸布置，離海不遠(yuǎn)而又不需建防波堤，如岸線長度不夠，可增設(shè)挖入式港池。

海港

位于海岸、海灣或?yàn)a湖內(nèi)，也有離開海岸建在深水海面上的。位于開敞海面岸邊或天然掩護(hù)不足的海灣內(nèi)的港口，通常須修建相當(dāng)規(guī)模的防波堤，如大連港、青島港、連云港、基隆港、意大利的熱那亞港等。供巨型油輪或礦石船靠泊的單點(diǎn)或多點(diǎn)系泊碼頭和島式碼頭屬于無掩護(hù)的外海海港，如利比亞的卜拉加港、黎巴嫩的西頓港等。瀉湖被天然沙嘴完全或部分隔開，開挖運(yùn)河或拓寬、浚深航道后，可在瀉湖岸邊建港，如廣西北海港。也有完全靠天然掩護(hù)的大型海港，如東京港、香港港、澳大利亞的悉尼港等。

河港

位于天然河流或人工運(yùn)河上的港口，包括湖泊港和水庫港。湖泊港和水庫港水面寬闊，有時(shí)風(fēng)浪較大，因此同海港有許多相似處，如往往需修建防波堤等。蘇聯(lián)古比雪夫、齊姆良斯克等大型水庫上的港口和中國洪澤湖上的小型港口均屬此類。

港口組成水域通常包括進(jìn)港航道、錨泊地和港池。

1、進(jìn)港航道要保證船舶安全方便地進(jìn)出港口，必須有足夠的深度和寬度、適當(dāng)?shù)奈恢谩⒎较蚝蛷澋狼拾霃?，避免?qiáng)烈的橫風(fēng)、橫流和嚴(yán)重淤積，盡量降低航道的開辟和維護(hù)費(fèi)用。當(dāng)港口位于深水岸段，低潮或低水位時(shí)天然水深已足夠船舶航行需要時(shí)，無須人工開挖航道，但要標(biāo)志出船舶出入港口的最安全方便路線。如果不能滿足上述條件并要求船舶隨時(shí)都能進(jìn)出港口，則須開挖人工航道。人工航道分單向航道和雙向航道。大型船舶的航道寬度為80～300米，小型船舶的為50～60米。

2、錨泊地指有天然掩護(hù)或人工掩護(hù)條件能抵御強(qiáng)風(fēng)浪的水域，船舶可在此錨泊、等待靠泊碼頭或離開港口。如果港口缺乏深水碼頭泊位，也可在此進(jìn)行船轉(zhuǎn)船的水上裝卸作業(yè)。內(nèi)河駁船船隊(duì)還可在此進(jìn)行編、解隊(duì)和換拖（輪）作業(yè)。

3、港池指直接和港口陸域毗連，供船舶靠離碼頭、臨時(shí)停舶和調(diào)頭的水域。港池按構(gòu)造形式分，有開敞式港池、封閉式港池和挖入式港池。港池尺度應(yīng)根據(jù)船舶尺度、船舶靠離碼頭方式、水流和風(fēng)向的影響及調(diào)頭水域布置等確定。開敞式港池內(nèi)不設(shè)閘門或船閘，水面隨水位變化而升降。封閉式港池池內(nèi)設(shè)有閘門或船閘，用以控制水位，適用于潮差較大的地區(qū)。挖入式港池在岸地上開挖而成，多用于岸線長度不足，地形條件適宜的地方。

陸域指港口供貨物裝卸、堆存、轉(zhuǎn)運(yùn)和旅客集散之用的陸地面積。陸域上有進(jìn)港陸上通道（鐵路、道路、運(yùn)輸管道等）、碼頭前方裝卸作業(yè)區(qū)和港口后方區(qū)。前方裝卸作業(yè)區(qū)供分配貨物，布置碼頭前沿鐵路、道路、裝卸機(jī)械設(shè)備和快速周轉(zhuǎn)貨物的倉庫或堆場（前方庫場）及候船大廳等之用。港口后方區(qū)供布置港內(nèi)鐵路、道路、較長時(shí)間堆存貨物的倉庫或堆場（后方庫場）、港口附屬設(shè)施（車庫、停車場、機(jī)具修理車間、工具房、變電站、消防站等）以及行政、服務(wù)房屋等。為減少港口陸域面積，港內(nèi)可不設(shè)后方庫場。

設(shè)備陸上設(shè)備包括間歇作業(yè)的裝卸機(jī)械設(shè)備（門座式、輪胎式、汽車式、橋式及集裝箱起重機(jī)、卸車機(jī)等）、連續(xù)作業(yè)的裝卸機(jī)械設(shè)備（帶式輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、壓縮空氣和水力輸送式裝置及泵站等）、供電照明設(shè)備、通訊設(shè)備、給水排水設(shè)備、防火設(shè)備等。港內(nèi)陸上運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備包括火車、載重汽車、自行式搬運(yùn)車及管道輸送設(shè)備等。水上裝卸運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備包括起重船、拖輪、駁船及其他港口作業(yè)船、水下輸送管道等。

技術(shù)特征主要有港口水深、碼頭泊位數(shù)、碼頭線長度、港口陸域高程等。

港口水深

港口的重要標(biāo)志之一。表明港口條件和可供船舶使用的基本界限。增大水深可接納吃水更大的船舶，但將增加挖泥量，增加港口水工建筑物的造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用。在保證船舶行駛和停泊安全的前提下，港口各處水深可根據(jù)使用要求分別確定，不必完全一致。對有潮港，當(dāng)進(jìn)港航道挖泥量過大時(shí)，可考慮船舶乘潮進(jìn)出港?，F(xiàn)代港口供大型干貨海輪?？康拇a頭水深10～15米，大型油輪碼頭10～20米。

碼頭泊位數(shù)

根據(jù)貨種分別確定。除供裝卸貨物和上下旅客所需泊位外，在港內(nèi)還要有輔助船舶和修船碼頭泊位。

碼頭線長度

根據(jù)可能同時(shí)?？看a頭的船長和船舶間的安全間距確定。

港口陸域高程

根據(jù)設(shè)計(jì)高水位加超高值確定，要求在高水位時(shí)不淹沒港區(qū)。為降低工程造價(jià)，確定港區(qū)陸域高程時(shí)，應(yīng)盡量考慮港區(qū)挖、填方量的平衡。港區(qū)擴(kuò)建或改建時(shí)，碼頭前沿高程應(yīng)和原港區(qū)后方陸域高程相適應(yīng)，以利于道路和鐵路車輛運(yùn)行。同一作業(yè)區(qū)的各個(gè)碼頭通常采用同一高程。

工程規(guī)劃港口建設(shè)牽涉面廣，關(guān)系到臨近的鐵路、公路和城市建設(shè)，關(guān)系到國家的工業(yè)布局和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。必須按照統(tǒng)籌安排、合理布局、遠(yuǎn)近結(jié)合、分期建設(shè)的原則制定全國，特別是沿海港口的建設(shè)規(guī)劃。貫徹深水深用、淺水淺用的原則，合理開發(fā)利用或保護(hù)好國家的港口資源。制定規(guī)劃前要做好港口腹地的社會經(jīng)濟(jì)調(diào)查，弄清建港的自然條件，選擇好港址，確定合理的工程規(guī)模和總體規(guī)劃，進(jìn)行可行性研究后，制定實(shí)施規(guī)劃。有些港口，如運(yùn)輸燃料或原材料為主的中小型專業(yè)性港口，也可不經(jīng)過前兩個(gè)階段，直接制定實(shí)施規(guī)劃。

港口建設(shè)和所在城市的建設(shè)和發(fā)展息息相關(guān)，港口規(guī)劃應(yīng)和所在城市發(fā)展規(guī)劃密切配合和協(xié)調(diào)。環(huán)境問題在總體規(guī)劃中必須放在重要位置考慮，適當(dāng)配置臨海、臨江公園和臨海療養(yǎng)設(shè)施，嚴(yán)格防止對周圍環(huán)境的污染，創(chuàng)造出美好的空間，使港口對城市生活提供美好的側(cè)面，成為市民休息的場所。

港址選擇港口規(guī)劃工作的重要步驟，港口經(jīng)濟(jì)腹地范圍、交通、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和礦藏情況及貨種、貨流和貨運(yùn)量情況是確定港址的重要依據(jù)；要廣泛調(diào)查研究，分析論證。自然條件是決定港址的技術(shù)基礎(chǔ)，故對有條件建港的地區(qū)應(yīng)進(jìn)行港口工程測量、濱海水文、氣象、地質(zhì)、地貌等方面的深入調(diào)查研究，輔以必要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，然后對港址進(jìn)行比較選擇，務(wù)求做到技術(shù)上可能，經(jīng)濟(jì)上合理。

平面布置港口工程設(shè)計(jì)的首要工作。其任務(wù)是將港口各個(gè)作業(yè)區(qū)和港口水域及陸域的各個(gè)組成部分和工程設(shè)施進(jìn)行合理的平面布置，使各裝卸作業(yè)和運(yùn)輸作業(yè)系統(tǒng)、生產(chǎn)建筑和輔助建筑系統(tǒng)等相互配合和協(xié)調(diào)，以提高港口的綜合通過能力，降低運(yùn)輸成本。

港口水工建筑物

一般包括防波堤、碼頭、修船和造船水工建筑物。進(jìn)出港船舶的導(dǎo)航設(shè)施（航標(biāo)、燈塔等）和港區(qū)護(hù)岸也屬于港口水工建筑物的范圍。港口水工建筑物的設(shè)計(jì)，除應(yīng)滿足一般的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性（包括抗地震的穩(wěn)定性）和沉陷方面的要求外，還應(yīng)特別注意波浪、水流、泥沙、冰凌等動力因素對港口水工建筑物的作用及環(huán)境水（主要是海水）對建筑物的腐蝕作用，并采取相應(yīng)的防沖、防淤、防滲、抗磨、防腐等措施。

防波堤

位于港口水域外圍，用以抵御風(fēng)浪、保證港內(nèi)有平穩(wěn)水面的水工建筑物。突出水面伸向水域與岸相連的稱突堤。立于水中與岸不相連的稱島堤。堤頭外或兩堤頭間的水面稱為港口口門?？陂T數(shù)和口門寬度應(yīng)滿足船舶在港內(nèi)停泊、進(jìn)行裝卸作業(yè)時(shí)水面穩(wěn)靜及進(jìn)出港航行安全、方便的要求。有時(shí)，防波堤也兼用于防止泥沙和浮冰侵入港內(nèi)。防波堤內(nèi)側(cè)常兼作碼頭。防波堤的堤線布置形式有單突堤式、雙突堤式、島堤式和混合式。為使水流歸順，減少泥沙侵入港內(nèi)，堤軸線常布置成環(huán)抱狀。防波堤按其斷面形狀及對波浪的影響可分為：斜坡式、直立式、混合式、透空式、浮式，以及配有噴氣消波設(shè)備和噴水消波設(shè)備的等多種類型。一般多采用前三種類型：

1、斜坡式防波堤。常用的型式有堆石防波堤和堆石棱體上加混凝土護(hù)面塊體的防波堤。斜坡式防波堤對地基承載力的要求較低，可就地取材；施工較為簡易，不需要大型起重設(shè)備，損壞后易于修復(fù)。波浪在坡面上破碎，反射較輕微，消波性能較好。一般適用于軟土地基。缺點(diǎn)是材料用量大，護(hù)面塊石或人工塊體因重量較小，在波浪作用下易滾落走失，須經(jīng)常修補(bǔ)。

2、直立式防波堤。可分為重力式和樁式。重力式一般由墻身、基床和胸墻組成，墻身大多采用方塊式沉箱結(jié)構(gòu)，靠建筑物本身重量保持穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用，材料用量少，其內(nèi)側(cè)可兼作碼頭，適用于波浪及水深均較大而地基較好的情況。缺點(diǎn)是波浪在墻身前反射，消波效果較差。樁式一般由鋼板樁或大型管樁構(gòu)成連續(xù)的墻身，板樁墻之間或墻后填充塊石，其強(qiáng)度和耐久性較差，適用于地基土質(zhì)較差且波浪較小的情況。

3、混合式防波堤。采用較高的明基床，是直立式上部結(jié)構(gòu)和斜坡式堤基的綜合體，適用于水較深的情況。當(dāng)前防波堤建設(shè)日益走向深水，大型深水防波堤大多采用沉箱結(jié)構(gòu)。在斜坡式防波堤上和混合式防波堤的下部采用的人工塊體的類型也日益增多，消波性能愈來愈好。

碼頭

供船舶?？?、裝卸貨物和上下旅客的水工建筑物。廣泛采用的是直立式碼頭，便于船舶停靠和機(jī)械直接開到碼頭前沿，以提高裝卸效率。內(nèi)河水位差大的地區(qū)也可采用斜坡式碼頭，斜坡道前方設(shè)有躉船作碼頭使用；這種碼頭由于裝卸環(huán)節(jié)多，機(jī)械難于靠近碼頭前沿，裝卸效率低。在水位差較小的河流、湖泊中和受天然或人工掩護(hù)的海港港池內(nèi)也可采用浮碼頭，借助活動引橋把躉船與岸連接起來，這種碼頭一般用做客運(yùn)碼頭、卸魚碼頭、輪渡碼頭以及其他輔助碼頭。碼頭結(jié)構(gòu)形式有重力式、高樁式和板樁式。主要根據(jù)使用要求、自然條件和施工條件綜合考慮確定。

1、重力式碼頭?？拷ㄖ镒灾睾徒Y(jié)構(gòu)范圍的填料重量保持穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)整體性好，堅(jiān)固耐用，損壞后易于修復(fù)，有整體砌筑式和預(yù)制裝配式，適用于較好的地基。

2、高樁碼頭。由基樁和上部結(jié)構(gòu)組成，樁的下部打入土中，上部高出水面，上部結(jié)構(gòu)有梁板式、無梁大板式、框架式和承臺式等。高樁碼頭屬透空式結(jié)構(gòu)，波浪和水流可在碼頭平面以下通過，對波浪不發(fā)生反射，不影響泄洪，并可減少淤積，適用于軟土地基。近年來廣泛采用長樁、大跨結(jié)構(gòu)，并逐步用大型預(yù)應(yīng)力混凝土管柱或鋼管柱代替斷面較小的樁，而成為管柱碼頭。

3、板樁碼頭。由板樁墻和錨碇設(shè)施組成，并借助板樁和錨碇設(shè)施承受地面使用荷載和墻后填土產(chǎn)生的側(cè)壓力。板樁碼頭結(jié)構(gòu)簡單，施工速度快，除特別堅(jiān)硬或過于軟弱的地基外，均可采用，但結(jié)構(gòu)整體性和耐久性較差。

修船和造船水工建筑物

有船臺滑道型和船塢型兩種。待修船舶通過船臺滑道被拉曳到船臺上，修好船體水下部分以后，沿相反方向下水，在修船碼頭進(jìn)行船體水上部分的修理和安裝或更換船機(jī)設(shè)備。新建船舶在船臺滑道上組裝并油漆船體水下部分后下水，在艦裝碼頭安裝船機(jī)設(shè)備和油漆船體水上部分。

船塢分為干船塢和浮船塢。

1、干船塢。為一低于地面、三面封閉一面設(shè)有塢門的水工建筑物。待修船舶進(jìn)塢后，關(guān)閉塢門，把水抽干，修好船體水下部分后灌水，使船起浮，打開塢門，使船出塢。新建船舶在塢內(nèi)組裝船體結(jié)構(gòu)，油漆船體水下部分和安裝部分船機(jī)設(shè)備后出塢，然后進(jìn)行下一步工作。

2、浮船塢。由側(cè)墻和塢底組成。修船時(shí)先向塢艙灌水使塢下沉，拖入待修船舶后，排出塢艙水，使船舶坐落塢底進(jìn)行修理。在浮船塢新建船舶的建造情況和干船塢相似。浮船塢可系泊在船廠附近水面上，也可用拖輪拖至他處使用。船臺滑道和船塢均要求有堅(jiān)固的基礎(chǔ)以承受船體傳下的巨大壓力。在軟弱地基上修建時(shí)，一般采用樁基礎(chǔ)。在透水性土上修建大型船塢時(shí)，一般采用減壓排水式結(jié)構(gòu)，用打板樁或采取人工排水設(shè)施降低地下水位，減少空塢時(shí)地下水對塢底板產(chǎn)生的巨大浮托力和塢墻的側(cè)壓力。1

港口施工港口工程施工有許多地方與其他土木工程相同，但有自己的特點(diǎn)。港口工程往往在水深、浪大的海上或水位變幅大的河流上施工，水上工程量大，質(zhì)量要求高，施工周期短，中國和其他國家的一些海港還受臺風(fēng)或其他風(fēng)暴的襲擊。因此要求盡可能采取裝配化程度高，施工速度快的工程施工方案，盡量縮短水上作業(yè)時(shí)間。并采取切實(shí)可行的措施保證建筑物在施工期間的穩(wěn)定性，防止滑坡或其他形式的破壞。由于施工方法不當(dāng)或?qū)︼L(fēng)暴的生成機(jī)理和破壞性認(rèn)識不足，措施不力，造成施工期間建筑物的破壞事例時(shí)有發(fā)生，應(yīng)引為借鑒。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

趙陽國 - 副教授 - 中國海洋大學(xué)