海岸防波堤电厂工程项目设计书

1 海岸 防波堤 电厂工程项目设计书 第一章 设计资料分析 1、工程概况 拟建电厂位于 对印度洋。地理概位为： 0702E， 10632N。 防波堤设计内容包括南防波堤和北防波堤，南防波堤总长 防波堤总长 2、自然条件 本地区属热带雨林气候，高温、多雨、风小、湿度大，每年 1 3月份为雨季，6 9月份为旱季，其它月份为旱湿转换期。 工程点气温特征值表 分类 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 历年月平均气温（ C） 年月最高气温（ C） 2 2 单位： 各月降水量统计表（ 1996年 2005年） 类别 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 年度降水量 平均 478 618 567 299 167 210 129 72 140 393 559 578 4210 最大 1196 1539 833 793 366 537 268 350 251 699 872 1466 5795 最小 140 276 363 120 61 0 20 0 5 68 348 102 2518 平均海平面为基准 ) 设计高水位： 计低水位： 端高水位： 端低水位： 啸增水考虑 2m 3m 波向 底高程 (m) (m) (m) (m) (m) m) T(s) L(m) 最大流速为 s。 3 根据中交三航设计院勘察公司编制的地质报告，拟建场区 50 细砂 浅褐浅灰色，饱和，松散稍密，土质 较均匀，含铁质矿物。局部颗粒较粗，为中细砂。颗粒级配不良。该层主要分布在拟建码头区和拟建防波堤的近岸段，而防波堤的其他区域基本缺失。顶部的砂粒一般随海潮和海浪移动，一般直接出露于海底。层厚一般 为 测标贯击数 5 12击。 粉砂 灰浅灰褐色，饱和，松散稍密（局部为中密状）。土质不匀。混少量粘性土；近岸的码头区和防波堤近岸区（是指防波堤靠岸钻孔 9及其附近，以下所指相同）偶含少量中粗砂或小砾石，局部近中细砂；局部粉土含量高 ，为砂质粉土；在防波堤区局部为粉砂混淤泥质粉质粘土或为砂质粉土。该层分布较广，除在南防波堤 般均有分布，且在防波堤区除近岸段外分布一般都较厚。码头区和防波堤近岸区而厚度一般为 板标高一般为 部（ 高为 部（ 低为防波堤远岸区域，厚度一般为 板标高一般为 测标贯击数一般为 5 13击，总体呈现码头区和防波堤近岸区击数相对较大些，局部可达 14 20击，而防 波堤其他区域相对较为松散，击数小些，局部近 3 5击。 淤泥质粉质粘土混砂 灰浅灰色，饱和，流塑（局部近粉质粘土混砂，呈软塑状）。局部混粉砂较少，近淤泥质粉质粘土，局部为粉质粘土混粉砂。干强度中等，韧性中等。该层在码头区和防波堤近岸区仅以透镜体状分布于 粉细砂层（ 8孔中有揭示）中；顶板标高 度一般仅为 30在 孔处相对较厚，为 层在防波堤近岸区以外的其它区域分布较为普遍，且一般直接分布于拟建防波堤区表部，厚度一般为 板标 高 测标贯击数一般为 1 3击，局部为 5 8击（粉质粘土混粉砂）。 粉细砂 灰色，饱和，稍密中密（码头区和防波堤近岸区一般稍密实些，局部近密实状，而防波堤远岸区较为松散，多以稍密状分布）。土质较均匀，级配不良。偶含贝壳碎片，局部为粉砂，偶含小砾石。在拟建防波堤区，局部粉土含量较高，近砂质粉土。该层厚度一般为 拟建防波堤远岸区局部较对大些。码头区和防波堤近岸区顶板标高一般为 防波堤远岸区顶板标高一般为 头区和防波 堤近岸区实测标贯击数一般为 15 30击，个别大于 30击；而防波堤远岸区实测标贯击数一般为 10 20击。 粉细砂混砾石或卵石 浅灰灰色，饱和，密实，所含砾石的粒径一般为 含卵石粒径一般为 般呈椭圆形或次圆形。局部所含砾石或卵石量较少，为粉细砂。该层分布不稳定，主要在码头区和防波堤近岸区有揭示，且厚度变化较大，一般为 15板标高约 测标贯击数一般为 33 45击，个别大于 50击。 1粉细砂 灰色，饱和，中密密实（在防波堤远岸区呈中密状，码头区和防波堤近岸区呈密实状）。夹粉土薄层，偶见贝壳碎片，土质较均匀，局部粉土含量较高，近粉砂或砂质粉土，局部偶含小砾石。该层顶板标高一般为 厚约 头区和防波堤近岸区实测标贯击数一般为 34 50击，在防波堤远岸区实测标贯击数一般为 18 28击。 2粉细砂 灰色，饱和，密实。混含少量砾石或卵石，粒径可达 部为粉细砂含砾。该层在码头区和防波堤近岸区有揭示。 该层顶板标高一般为 5 度在 为 般不小于 测标贯击数一般为 35 50击，部分大于 50击。 中等风化安山岩 浅灰色，湿，坚硬。细粒斑状结构，含角闪石和辉石、黑云母等矿物。局部节理裂隙较发育，岩芯较破碎。岩芯采取率一般大于 90。仅在 均未揭穿，已揭示的最大厚度为 印尼位于欧亚板块、太平洋板块、菲律宾海板块和印度洋澳大利亚板块的汇聚地带，这些板块的多重俯冲或碰 撞作用、岛弧岩浆作用、褶皱造山和断裂作用、岛弧迁移等现象，叠加在古生代和中生代的地质体上，形成了十分复杂的地质构造。 根据业主合同中提供的资料，拟建场地 震动反应谱特征周期为 3、设计荷载 载：结构自重。 工期荷载：施工机械荷载，按 1t/ 流力 水流力按照交通部海港水文规范（ 98）计算。 浪力 波浪力按照交通部海港水文规范（ 98）计算。 震荷载 地震动峰值 加速度为 6 第二章 防波堤总体设计 由于拟建电厂位置石料丰富 ， 防波堤位置的水深较小 ，防波堤与波浪作用强烈，且锤击试验得知地基多为松散和中密土质，和较密土质很少且厚度较薄，地基自身条件较差，当地有海啸和地震等极端自然天气发生，斜坡式防波堤灾后便于维修， 而且斜坡式防波堤较为经济且具有坚固、耐久的特点，选用斜坡式防波堤。 本设计选用断面带胸墙的斜坡堤，材料为浆砌块石。选用 护面层抛填两层扭工字块体，胸墙底面嵌入堤顶以下 1m。 斜坡堤的边坡坡度可按下表采用。 护面型式 坡度 护面型式 坡度 抛填或安放块石 安放人工块体 干砌或浆砌块石 抛填方块 干砌条石 注：对宽肩台抛石斜坡堤，肩台以上和以下的边坡坡度可分别取 。 因此，斜坡堤由于斜坡堤上安放扭工字块体 (规则安放两层 )，所以边坡坡度靠海侧为 1： 2，靠港侧为 1： 2。 墙顶高程 1）根据防波堤设计与施工规范 斜坡堤的堤顶高程应符合下列规定：对设胸墙的斜坡堤，胸墙的顶高程宜定在设计高水位以上 设计波高值。当堤顶不兼做通道时，胸墙的顶高程可适当降低。 因此，胸墙顶高程 =设计高水位 +%）（= 7 2） 根据港口工程 港水文规范有关规定，按波浪爬高确定胸墙顶高程。 正向规则波的爬高按规范 1R K R H 1 1 1 20 . 4 2 3 t h M R K R M 1 2 1 212 L 3 . 3 21 . 0 9 e x p 1 . 2 5R M M M 31 42 124m K t h L s h d L 式中， R 波浪爬高 (m),从静水位起算，向上为正； 1R 时的波浪爬高（ m）； K 糙渗系数，扭工字块体（安放二层） ; R 相应于某一 的爬高最大值（ m）； M 与斜坡的 m 值有关的函数； )( 爬高函数； 321 、 系数，此处1 2 31 . 2 4 , 1 . 0 2 9 , 4 . 9 8K K K H=d=L=此， M=(M)= 1=1R = 胸墙顶高程 =设计高水位 +波浪爬高 =H=d=此， M=R(M)= 1=1R = 胸墙顶高程 =设计高水位 +波浪爬高 = 经分析比较后，确定胸墙顶高程为 面坡顶高程 根据 波堤设计与施工规范有关规定： 对堤顶设置 型胸墙的断面，其坡顶高程和坡肩宽度应符合下 8 列规定：（ 1）当胸墙前斜坡护面为块石或单层块体时 ,其坡顶高程可定在设计高水位以上 前坡肩宽度不应小于 在构造上至少应能安放一排护面块体；（ 2）当胸墙前斜坡护面为扭工 字块体或四脚椎体时，其坡顶高程不宜低于胸墙顶高程，且在墙前坡肩范围内应能安放两排两层护面块体。 所以：拟定本设计斜坡护面坡顶高程为 顶宽度 根据防波堤设计与施工规范 斜坡堤的堤顶宽度可取 设计波高值且在构造上至少应能安放两排或随机安放 3块人工块体 ,对采用陆上推进法施工的斜坡堤尚应考虑施工机械对顶宽的要求。 此处，13%1 . 2 5 1 . 2 5 3 . 4 9 4 B H m ，堤顶宽度取 承棱体 在港外侧设置水下支撑棱体的顶面高程应低于设计低水位以下 1倍设计波高处 ;厚度不宜小于 1m;棱体顶面宽度不小于 据实际工程统计： 。棱体顶宽可取当 。棱体顶宽可取当 棱体顶宽可取当 .53 因此，支承棱体 的 顶面高程取 度取 台高程和宽度 肩台高程可定在设计高水位以上 1 3m；宽度取 不小于 因此，肩台高程取 3m，宽度取 第三章 构造设计 斜坡堤的堤心石，采用 1000石。 9 采用两层扭工字块体。经过计算取单个扭工字块体质量 度当随机安放两层扭工字块体时，其上层应有 60%以上的块体保持垂直杆件在堤坡下方，水平杆件在堤坡上方的形式。 当为规则安放扭工字块体时，应使全部块体保持垂直杆件在堤坡下方，水平杆件在堤坡上方。 可冲刷地基上的斜坡堤，其护面块体或水下棱体的大块石均不应直接抛于海底面上，而应在海底面上设置一层厚度不小于 000设计外坡护面块体下的垫层厚度为 可冲刷地基上的斜坡堤，堤前护底块石层的设置应符合下列要求： （ 1）斜坡堤护底块石的宽度，视堤前水深和流速大小，堤身段可采用 5m10m,堤头段可采用 10m15m。 （ 2）护底块石可采用 12层，厚度不宜小于 砂质海底，在护底块石层下宜设置厚度不小于 （ 3）斜坡堤前沙质海底的护底范围根据其冲刷形态和冲刷深度可按防波堤设计与施工规范（ 录 本设计堤身段、堤头段斜坡堤护底块石的宽度均取 10m，均采用两层，厚度为 护底块石层下设置厚度 碎石层。 第四章 斜坡式防波堤的计算 面层厚度 1）根据防波堤设计与施工规范 在波 浪正向作用下，且堤前波浪不破碎，斜坡堤堤身在计算水位上、下一倍设计波高之间的护面块体中，单个块体的稳定重量可按下列公式计算： c t ( 此处， W 单个块体的稳定重量 (t)； b 块体材料的重度 ( 3/； 10 H 设计波高 (m)； 块体稳定系数，此处取 24； 水的重度 ( 3/； 斜坡与水平面的夹角（ ） 因此，W=面块体重量取 2） 护面层厚度可 按下式计算： 31) 式中， h 护面层厚度 (m), n 护面块体层数； c 块体形状系数 ,此处取 因此， h=面层厚度取 垫层块石重量取护面块体的 10/120/1 ,此处取 垫层块石厚度：31)此处， n =2,c=3/因此， h=层块石厚度取 1)堤前最大波浪底流速21m a x)4s in h( L 11 此处，s。 2) 护底块石质量表 波浪最大底流速m/s） 石质量 W(60 150 400 800 由上表，选用 60石。 护底块石厚度：31)=处取 考虑持久组合 (设计高水位 )、持久组合 (极端高水位 )、短暂组合 (施工期 )三种组合情况。 设计高水位 ) 1）单位长度胸墙上自重力标准值 G 计算： 12 1 0 . 8 2 . 3 2 3 4 2 . 3 2 /G k N m 2 1 1 . 0 2 . 3 2 3 2 6 . 4 5 /2G k N m 1 2 3 1 3 3 . 1 7 /G G G G k N m 2）无因次参数b、，按海港水文规范 21 )() 其中， 1d 胸墙前水深（ m）， ； d 堤前水深 (m), ；d H 设计波高 (m), ； 波长 (m), 。 因此， =b= 3） 波峰作用时胸墙上平均压力强度计算： 由于 b,L/H=. 0。因此 =13 4）胸墙上波压力分布高度（ 1 ）计算： 由上图取定 KL t ）（ = 5） 单位长度胸墙上水平波浪力标准值 P(kN/m)计算： 因胸墙前安放两排两层扭工字块，故作用在胸墙上的水平波浪力标准值和波浪浮托力标准值可乘以 从而，1P 0 . 6 d Z 0 . 6 3 4 . 1 0 1 . 1 0 2 2 . 5 0 N （ ） （ ）6）单位长度胸墙底面上的波浪浮托力标准值计算： 根据海港水文规范 13墙底面上的波浪浮托力按下面公式计算： 式中， 胸墙底面上的波浪浮托力（ kN/m）； 波浪浮托力分布图的折减系数，取 因此，m。 7）单位长度胸墙内侧土压力标准值计算： 当胸墙底面埋梁不小于 侧地基土或填石的被动土压力按有关公式计算并乘以 14 墙后填石： 034 5 , 1 8 /k N m 204 5 5 . 8 2 72pK t g 1 8 1 . 0 5 . 8 2 7 1 0 4 . 8 9h K k P a 1 0 . 3 1 5 . 7 3 /2e h k N m 1） 单位长度胸墙自重力标准值对胸墙后趾的稳 定力矩计算： 0 . 8 2 1 2 . 84 2 . 3 2 ( 1 1 ) 2 6 . 4 5 ( 1 ) 6 4 . 4 2 3 8 . 2 1 /2 3 2GM k N m m 2)单位长度胸墙上水平波浪力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩计算： 1 1 . 1 02 2 . 5 0 1 2 . 3 8 /22P k N m m 3)单位长度胸墙上波浪浮托力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩计算 : 222 0 . 0 5 2 . 8 3 7 . 4 3 /33 b k N m m 4)单位长度土压力标准值对胸墙后趾的稳定力矩计算： 11 5 . 7 3 5 . 2 4 /33Eb k N m m 施工期 ) 短暂状况，应考虑以下的短暂组合：对未成型的斜坡堤进行施工期复核时，水位可采用设计高水位和设计低水位，波高的重现期可采用 2 5年。 计算过程如上省略， 以表格的形式表示计算结果。 计算内容 持久组合 短暂组合 极端高水位 设计高水位 设计低水位 设计高水位 设计低水位 胸墙自重力标准值 (KN/m) 无因次参数 因次参数b15 胸墙上平均波压力强度 (墙上平均波压力高度 (m) 墙水平波浪力标准值 (KN/m) 浪浮托力标准值 (KN/m) 墙内侧土压力标准值 (KN/m) 0 自重力稳定力矩(KN.m/m) 平波浪力倾覆力矩 (KN.m/m) 浪浮托力倾覆力矩 (KN.m/m) 压力稳定力矩(KN.m/m) 0 倾稳定性验算 定性验算 根据防波堤设计与施工规范 沿墙底抗滑稳定性按下式计算： ）（其中， 0 p 0 , 1 . 3 (