干船塢結構組成一、干船塢結構組成的整體邏輯干船塢的核心功能是通過排水形成無水空間，為船舶提供檢修、建造或改裝的作業(yè)條件。其結構組成需圍繞“遮水（阻止外部水進入）、支撐（承受船舶及土水荷載）、導排（排除內(nèi)部積水）、操作（滿足人員與設備作業(yè)）”四大核心需求設計，各部分既獨立承擔功能，又需協(xié)同配合——比如塢門的密封性能直接影響基坑排水效率，塢底的承載力決定船舶?？康陌踩裕瑝]墻的高度需匹配船舶吃水深度與塢口防洪要求。這種功能導向的設計邏輯，是理解干船塢結構組成的基礎。1、功能導向的結構設計原則干船塢結構設計需優(yōu)先滿足三個底層原則：一是“水密性”，所有與外部水體接觸的部分（如塢門、塢墻外側、變形縫）必須具備可靠的防滲能力，避免塢室內(nèi)積水影響作業(yè)；二是“受力合理性”，主體結構需承受土壓力（塢墻外側）、水壓力（內(nèi)外側水位差）、船舶荷載（塢底與塢墻內(nèi)側）及自重的組合作用，需通過計算確定截面尺寸與材料強度；三是“作業(yè)適配性”，結構布局需匹配船舶進出塢流程（如塢門啟閉空間、系船柱位置）、人員行走（梯道坡度）及設備擺放（支撐墩間距）的需求，避免結構設計與實際作業(yè)脫節(jié)。2、結構與作業(yè)流程的協(xié)同關系干船塢的作業(yè)流程通常為“船舶進塢→關閉塢門→排出塢室水→船舶支撐固定→檢修作業(yè)→注入塢室水→開啟塢門→船舶出塢”。結構組成需與這一流程深度協(xié)同：比如塢門的類型（浮式或臥倒式）需匹配船舶進塢的牽引方式，塢底的排水坡度需引導積水向集水坑流動，系船柱的位置需對應船舶纜繩的綁扎點，支撐墩的高度需可調以適應不同船舶的吃水深度。若結構設計與流程脫節(jié)，可能導致“船舶進塢時塢門無法完全打開”“排水時積水殘留”等問題，影響作業(yè)效率。二、干船塢主體結構的核心組成干船塢的主體結構是實現(xiàn)“無水空間”的基礎，包括基坑、塢墻、塢底、塢門四個部分，占總工程量的70%以上，也是設計與施工的重點。1、基坑：開挖與支護要求基坑是干船塢的“外殼”，指從地面向下開挖形成的矩形或梯形空間，其尺寸由船舶最大尺度決定（如容納10萬噸級船舶的干船塢，基坑長度需比船舶長20-30米，寬度需寬10-15米，深度需比船舶吃水深2-3米）。（1）開挖深度的確定基坑深度=船舶最大吃水深度+塢底結構層厚度（一般0.6-1.2米）+安全富裕量（1-1.5米）。例如，船舶吃水12米時，基坑深度約為12+0.8+1.2=14米。（2）支護結構的選擇基坑支護需根據(jù)地質條件（如砂土、黏土、軟土）與開挖深度確定：深度≤10米時，可采用鋼板樁支護（鋼板樁型號選用SP-Ⅳ型，長度15-20米，入土深度不小于開挖深度的0.5倍）；深度10-20米時，優(yōu)先用地下連續(xù)墻（厚度0.8-1.2米，混凝土強度C30，采用泥漿護壁成槽）；軟土地基（承載力≤100kPa）需配合支撐系統(tǒng)（如鋼支撐，間距3-4米，截面尺寸H400×400×13×21），避免基坑變形超標（圍護結構水平位移需≤30mm）。（3）開挖作業(yè)的注意事項基坑開挖需分層進行（每層厚度≤3米），避免一次性開挖導致土體失穩(wěn)；挖至坑底300mm時需改用人工清理，防止機械擾動地基土；基坑周邊1.5米范圍內(nèi)禁止堆載（如土方、鋼材），避免增加圍護結構荷載。2、塢墻：結構形式與受力設計塢墻是基坑的“側壁”，主要功能是阻擋外側土水壓力、支撐塢頂作業(yè)平臺，并為系船柱、梯道等附屬設施提供安裝基礎。其結構形式需根據(jù)地質條件與基坑深度選擇：（1）結構形式分類-重力式塢墻：依靠自身重量抵抗土水壓力，適合地質條件好（承載力≥200kPa）、深度≤12米的干船塢。結構為鋼筋混凝土實體墻，底部寬度為高度的0.6-0.8倍（如墻高10米，底部寬6-8米），頂部寬度1.2-1.5米。-懸臂式塢墻：通過鋼筋混凝土底板的抗彎能力平衡土水壓力，適合深度12-18米的干船塢。墻身厚度從底部向頂部逐漸減?。ǖ撞亢穸?.2-1.5米，頂部0.8-1.0米），底板長度為墻高的0.5-0.7倍（如墻高15米，底板長7.5-10.5米）。-扶壁式塢墻：在懸臂式墻身外側增加扶壁（三角形或梯形鋼筋混凝土構件），提高抗側剛度，適合深度＞18米或土壓力較大的區(qū)域。扶壁間距3-5米，厚度0.3-0.5米，與墻身、底板整體澆筑。（2）材料與構造要求塢墻混凝土強度等級不低于C30，主筋采用HRB400級鋼筋，直徑≥16mm，間距≤200mm；外側需做防滲處理——涂刷1:2.5水泥砂漿防水層（厚度20mm），或粘貼聚合物水泥防水卷材（厚度1.5mm），防止地下水滲入塢室；頂部需設置防浪墻（高度0.5-1.0米），避免暴雨或高潮位時水漫入塢頂。（3）受力計算要點塢墻設計需計算“主動土壓力”（外側土體對墻身的水平推力，采用朗肯土壓力理論計算）、“水壓力”（當外側水位高于塢室內(nèi)水位時，水位差產(chǎn)生的水平力）及“船舶撞擊力”（船舶靠泊時對墻身的水平?jīng)_擊力，一般取50-100kN）。例如，某干船塢墻高12米，外側為粉質黏土（內(nèi)摩擦角φ=18°，黏聚力c=15kPa），計算得主動土壓力合力為120kN/m，水壓力合力為60kN/m，墻身底部彎矩需≥180kN·m/m，據(jù)此確定墻身厚度為1.2米，配筋率為0.8%。3、塢底：地基處理與承載設計塢底是干船塢的“底板”，直接承受船舶重量（包括船體自重、壓載水重量）與人員設備荷載，其承載力與平整度決定船舶停靠的安全性。（1）地基處理方式塢底地基需滿足“承載力特征值≥200kPa”的要求，若天然地基不滿足，需采用以下處理方式：-換填法：適用于軟土層厚度≤3米的情況，挖除軟土后回填級配砂石（粒徑5-30mm，含泥量≤5%），分層夯實（每層厚度200-300mm，壓實系數(shù)≥0.95），換填厚度≥1.5米。-樁基法：適用于軟土層厚度＞3米的情況，采用預應力管樁（直徑400mm，壁厚95mm）或灌注樁（直徑600mm），樁端進入持力層（如砂土、卵石層）≥2米，單樁承載力≥1500kN，樁間距1.5-2.0米（梅花形布置）。-強夯法：適用于砂土、碎石土等粗粒土，采用1000-2000kN·m的夯擊能級，夯擊次數(shù)3-4遍（第一遍間距5-6米，最后一遍滿夯），處理后地基承載力可提高1.5-2倍。（2）結構層設計塢底結構層從下到上依次為：-墊層：C15混凝土，厚度100mm，作用是找平地基、隔離地下水；-防水層：聚合物水泥防水涂膜（厚度1.5mm）或聚乙烯丙綸防水卷材（厚度0.7mm），防止地下水滲入塢室；-底板：C35鋼筋混凝土，厚度根據(jù)荷載計算（如承受10萬噸級船舶，底板厚度需≥800mm），配筋率0.6%-1.0%（主筋直徑≥20mm，間距≤200mm）；-面層：C20細石混凝土，厚度50mm，表面壓光，做0.5%-1%的坡度（朝向集水坑），便于排水。（3）排水構造設計塢底需設置“縱向+橫向”排水系統(tǒng)：縱向排水管沿塢長方向布置（間距30-50米），橫向排水管垂直于縱向管（間距20-30米），管徑均≥150mm（采用UPVC管，壁厚3mm）；排水管接入集水坑（布置在塢底四角及中間，容積≥10立方米，內(nèi)壁做防水處理），最終通過水泵抽排至塢外。4、塢門：密封與啟閉系統(tǒng)塢門是干船塢的“閘門”，負責隔離塢室與外部水體，其密封性能與啟閉效率直接影響作業(yè)流程。（1）類型選擇-浮式塢門：由鋼筋混凝土或鋼制作的浮箱結構，通過浮力漂浮在水面，適合塢口寬度＞20米的大型干船塢。優(yōu)點是啟閉方便（用拖輪牽引），缺點是需占用塢口前水域作為?？靠臻g。-臥倒式塢門：鉸接在塢口底部，通過液壓油缸驅動繞鉸點旋轉——開啟時臥倒在塢底，關閉時直立密封。適合塢口寬度≤20米的中小型干船塢，優(yōu)點是不占用外部水域，缺點是啟閉速度較慢（需5-10分鐘）。-滑動式塢門：沿塢口兩側的軌道上下滑動，通過卷揚機牽引啟閉，適合水深較淺的干船塢。優(yōu)點是結構簡單，缺點是密封難度大（軌道間隙易漏水）。（2）密封設計要點塢門的密封性能取決于“密封條”與“塢口接觸面”的配合：-密封條：采用橡膠材質（如氯丁橡膠，耐老化、耐海水腐蝕），截面形式為空心圓管型（直徑30-50mm），壓縮量控制在5-8mm（壓縮量過小易漏水，過大易導致密封條損壞）；-安裝方式：用不銹鋼螺栓（直徑8mm，間距≤300mm）將密封條固定在塢門邊緣的凹槽內(nèi)，凹槽深度為密封條直徑的1/2（如直徑40mm，凹槽深度20mm），確保密封條與塢口接觸面緊密貼合；-接觸面處理：塢口邊緣需做“止口”（凸臺，寬度50mm，高度10mm），與塢門密封條形成“線接觸”，提高密封效果；接觸面需打磨平整（平整度≤2mm/m），避免局部縫隙漏水。（3）啟閉系統(tǒng)設計-浮式塢門：用拖輪牽引（功率≥1000馬力），塢門兩側需設置導纜孔（直徑200mm），便于拖輪纜繩固定；-臥倒式塢門：用液壓油缸驅動（油缸直徑≥150mm，行程≥塢門高度），油缸底座需固定在塢底的鋼筋混凝土基礎上（基礎尺寸≥1.2×1.2×1.0米），確保推力傳遞穩(wěn)定；-滑動式塢門：用卷揚機牽引（拉力≥塢門重量的1.5倍），軌道需采用不銹鋼（厚度≥10mm），表面做潤滑處理（涂抹黃油），避免滑動時卡滯。三、干船塢輔助結構與系統(tǒng)干船塢的輔助結構與系統(tǒng)是主體結構的“功能延伸”，雖不直接參與水密或受力，但卻是保障作業(yè)安全與效率的關鍵。1、排水系統(tǒng)：集水、輸水與抽排設計排水系統(tǒng)的核心是“快速排除塢室內(nèi)的積水”，需覆蓋“基坑開挖期（排除基坑滲水）、船舶檢修期（排除雨水或作業(yè)積水）”兩個階段。（1）集水坑設計集水坑需布置在塢底最低點（根據(jù)排水坡度確定），每個集水坑的服務范圍≤500平方米；坑口需設置格柵（間距≤50mm），防止雜物進入堵塞排水管；坑內(nèi)需安裝液位傳感器（當水位達到坑深的2/3時，自動啟動水泵）。（2）水泵選擇水泵流量需根據(jù)塢室容積計算（如塢室容積10000立方米，需在4小時內(nèi)排干，則流量≥2500立方米/小時），揚程需滿足“將水提升至塢頂或廠區(qū)排水系統(tǒng)”的要求（一般≥15米）；水泵需設置備用（備用系數(shù)1.2），避免單泵故障導致排水中斷；潛水泵需采用“防腐蝕”型號（如鑄鐵外殼，葉輪為黃銅材質），適應海水或地下水的腐蝕環(huán)境。（3）管道布置排水管沿塢墻內(nèi)側敷設（高度≤0.5米，避免影響人員行走），坡度≥0.3%（便于水流自流）；管道接頭需采用膠水粘結（UPVC管）或焊接（鋼管），確保水密性；穿越塢墻時需設置防水套管（套管直徑比管道大20mm，套管與管道之間填密封膏），避免墻體滲漏。2、止水系統(tǒng)：界面密封與滲漏控制止水系統(tǒng)是干船塢“水密性”的補充，主要針對結構界面（如施工縫、變形縫、穿墻管）的滲漏風險設計。（1）施工縫止水施工縫是混凝土澆筑時的分層界面（如塢墻的水平施工縫、塢底的縱向施工縫），需設置止水帶：-水平施工縫：采用鋼板止水帶（厚度3mm，寬度300mm），埋入混凝土150mm，兩端伸出施工縫150mm；-垂直施工縫：采用橡膠止水帶（中埋式，寬度350mm），與混凝土粘結牢固（澆筑時需避免止水帶移位）。（2）變形縫止水變形縫是為釋放結構溫度應力或沉降差設置的縫隙（間距≤30米），需采用“橡膠止水帶+填縫材料”的組合：-中埋式橡膠止水帶（寬度350mm）：埋入變形縫兩側混凝土各175mm；-縫內(nèi)填充泡沫塑料板（厚度≥20mm）：吸收結構變形；-外側覆蓋聚合物水泥防水卷材（寬度≥500mm）：加強防滲。（3）穿墻管止水穿墻管（如排水管、電纜管）穿越塢墻或塢底時，需設置防水套管：-套管材質：鋼管（壁厚≥3mm），長度≥墻厚或底板厚度；-密封處理：套管與管道之間填充密封膏（如聚硫密封膏，厚度≥10mm），套管外側用水泥砂漿抹面（厚度20mm）。3、系船與支撐系統(tǒng)：船舶固定與荷載傳遞系船與支撐系統(tǒng)的功能是將船舶固定在塢室內(nèi)，防止其漂移或傾斜，并將船舶重量均勻傳遞至塢底。（1）系船柱設計系船柱用于固定船舶纜繩，需布置在塢墻頂部（高度≥1.2米，便于人員操作），間距20-30米（對應船舶纜繩的綁扎點間距）；材質為鑄鋼（強度≥400MPa），承載力≥50kN（需通過拉力試驗驗證）；柱頂需設置防磨襯墊（如橡膠，厚度10mm），避免纜繩磨損。（2）支撐墩設計支撐墩用于支撐船舶底部，需滿足“可調高度、均勻受力”的要求：-結構形式：鋼筋混凝土預制塊（尺寸0.8×0.8×0.5米）或鋼支架（截面H300×300×10×15）；-高度調整：頂部安裝可調式千斤頂（行程≥200mm），根據(jù)船舶吃水深度調整支撐高度；-布置間距：沿船舶縱向間距4-6米，橫向間距3-4米（確保船舶重量均勻傳遞至塢底，避免局部壓強過大）。（3）拉纜系統(tǒng)對于大型船舶（如10萬噸級以上），需在塢墻頂部設置拉纜樁（間距30-40米），用鋼絲繩（直徑≥16mm，破斷拉力≥150k