河港工程港口水工建筑物的施工水位确定

陆福满

【摘要】在河港工程中，不同河道中的码头、船坞、滑道等港口水工建筑物的施工水位均有各自的要求，本文根据相关河港工程水工建筑物的相关文献资料，并结合实际施工过程中出现的问题，对处于不同河段环境下港口水工建筑的施工水位进行分析计算，旨在为相关部门提供参考，完善我国河港工程相关事业。

【关键词】河港工程；水工建筑物；施工水位

引言：河港工程中港口水工建筑物大多指码头、船坞、滑道等，其施工水位是指在港口水工建筑物施工过程中根据完成某工程所需水上作业的时间从而确定其相对水位。港口水工建筑物的施工水位是根据该建筑物所处河段所属河性、施工方法、结构形式、设备技术及水位变化规律共同决定的，地区不同影响因素也有差异，并且该值并非为定值，而有一定变化范围。港口水工施工水位的确定对保证港口水工建筑工程质量，创造良好的施工工期及条件具有重要意义。

1河港工程及港口水工建筑物基本概况

港口水工建筑物及建设在水中的港口建筑，通常包括防波堤、船塢、滑道、用于升船修船的船台等，海上灯塔、港口护岸以及布置在水上的导标均属于港口水工建筑。在水工建筑物的施工期间施工水域包括其附近通航水域运行的船舶均受到运输大型材料穿越水道的施工船舶的影响，当前遇到沿海港口建设面临近岸优良岸线资源匮乏和离岸建设条件复杂等问题。

2.港口水工建筑物建设管理

2.1建设港口水工建筑物的现状与意义

港口作为水上运输业中货物来往的枢纽，在我国交通运输体系中占有重要地位。在船舶朝着专业化、大型化发展的同时，港口的泊位也在逐渐的挖潜与改造，向专业化、深水化、离岸化、大型化创新迈进。目前，我国近岸优良的港湾基本已经建立港口完毕，因此新港口的开拓与建设会面临着流急、浪大、地质条件复杂、泥沙运动活跃等诸多自然问题；同时我国使用年数较长的港口也占据多数，存在超负荷运载的情况，影响到结构的运营安全；虽然我国港口水工技术虽在发展进步，但仍存在着结构不够稳定、在波浪潮流风荷载作用下安全性不足、土与结构之间的相互作用、软基处理过得地基与码头施工过程中岸坡不够稳定等问题，新港口的开发技术仍需完善。除此之外，对现有码头的合理改造，加大对港口改良技术的研究，发展其优势，改造现存问题，力求达到节约岸线资源，加大近岸优良港湾利用率的目的。加大对港口水工建筑的改革创新技术的研究，并建设港口水工建筑技术国家工程实验室，理论与实践相结合，使科学成果有所突破，促进科技发展、推进我国进入交通大国前列具有重要意义。

2.2建设港口水工建筑物的条件

为保证港口水工建筑物技术的研究与发展具备满足其需求的条件，我国各相关单位共同努力建设起港口水工建筑技术国家工程实验室。该实验室综合实力处于国际尖端水平，拥有一流的实验设施，仪器装置等硬件配备以及专业全面，实力雄厚的研发团队。该实验室包括工程泥沙、港口与海洋工程、港口岩土工程、水工构造物检测诊断与加固技术四个研究方向的省部级行业重点实验室并拥有港口工程设计计算系统及软件平台、交互式三维可视化工程仿真平台、港口工程设计计算系统及软件平台等先进的结构检测和岩土试验仪器设备，是我国港口水工建筑物的研究有力而坚实的后盾。

2.3建设港口水工建筑物的方案及目标

加强对港口水工建筑技术的研究和水工工程应用技术研究不仅提升了我国自主研发能力更加速我国挤进交通强国的行列，建设港口水工建筑需要工离心机试验厅是目前港口工程主要建筑方案，该实验厅为港口水工工程建设项目开展物理模型试验研究提供研究场所，首先需掌握土工离心模型的物理模拟研究手段，以离心机的髙速旋转作为模型创造一个等同于原型应力水平的应力场而达到原型的运动规律在模型中再现。其建设目标为达到相关领域研究的突破并将港口水工建筑技术国家工程实验室建设成为港口水工建筑领域内工程技术研发基地的佼佼者。

3.港口水工建筑物的施工水位

3.1施工水位的定义

河港工程中水工建筑物较为广泛的概念为为了完成某水工工程水上作业所要求的时间，在水工建筑物施工期间，在水位过程线上确定的相应水位，需保持在低于该水位的时间内完成该水工建筑物的水上作业的工程量。施工水位在数字上通常并非一个定值，其对象通常为具有较短水位过程历时、较低位置、较大水上作业工程量的分项工程。较低的施工水位意味着较短的水位历时从而缩短了施工时间，施工难度就随之增大，可能造成工程事故的发生。施工水位的确定影响着施工质量、施工技术可行性、施工工期、工程概预算等方面。科学合理的施工水位直接决定着港口水工建筑物的工程量、施工工期及效率、结构形式与经济效益，要根据其所对应的工程造价选取合理的施工水位。

3.2施工水位的选取方法

在选取水工建筑物施工水位时， 首先应计算完成水上作业的工程量，根据工程所在河段的相关资料以及工程预算周期从而确定该分项工程的施工季节，然后结合该工程所在河段的水文特征，在确定的施工季节内大于等于该工程预计工期，即可通过平均水位过程线确定其施工水位。由于港口工程类型不同且修建的河段不同施工水位依据港口的不同类型可分为山区河流工程、平原和流工程、人工运河及河网工程、潮汐河段工程、北方冰冻河流工程五种类型。拟建水位的选取有根据经验方法选取和仿真法选取两种。

3.3计算施工水位保证率

水库回水变动区码头设计低水位是港口工程中最基本的参数之一，在山区河流修建水利枢纽虽改良了通航情况，提高了水资源利用率，却同时改变了河段的水文特性，使河床和水流泥沙的活动发生改变从而导致了施工水位确定困难。在港口设计施工水位时保证率频率法、综合历时曲线法和算术平均法是最常用的三种计算方式。

保证率频率法是目前最为普遍的计算施工水位的方法。它是将频率的概念引入到保证率中，任一已知保证率均有相应的水位与之对应。若将这些水位通过频率进行分析，各要求频率下的水位便可在累计频率水位曲线上体现，这便是设计水位。

拟建码头施工水位保证率的计算需在三、四、五、六月中连续两个月进行水上施工作业因施工水位的选取不同，会分为连续两月均可以连续水上施工和连续两月均无法连续水上施工两种方案。连续两月均可以连续水上施工的施工保证率可通过两月份旬均水位低于给定门限值的个数与两月份旬均水位总个数的比值计算得出；连续两月均无法连续水上施工的施工保证率可通过两月份旬均水位高于给定门限值的个数与两月份旬均水位总个数的比值计算得出。通过不同方案下施工水位保证率的计算可以得出 随着施工水位门限值的升高，两个月都能连续施工的保证率随着施工水位门限值的升高而增大，从而增大水下施工项目的工程量，同时降低施工失效风险；不同门限值所对应的保证率的变化因水位选取的范围较大而变大，因此河道枯水期水位变化历时长，幅度小，利于水上项目施工的结论。

4结语

河港工程港口水工建筑物技术的发展推进了行业及科技的进步，其施工水位的确定是保障工程安全与经济效益的核心。本文通过对河港工程的设计纲要、港口水工建筑物的建设管理进行简介与概括。并针对港口水工建筑物的施工水位进行研究，分别从施工水位的定义、选取方法以及水位保证率的计算等方面对施工水位的确定进行阐述，希望可为有关部门提供参考，加快我国河港事业的进步。

参考文献：

[1]交通运输部.中国水运建设60年——建设技术卷[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]交通35输部天津水：工程科学研究所.港口水工建筑技术国家工程实验室建设项目资金申请报告[R]2012.