上海海事大学-海岸工程学-第3.2章海堤2(海堤构造)

海岸工程学,2012年2月,李俊花,四、海堤断面型式,斜坡式,陡墙式,混合式海堤,海堤断面型式,按海堤临水面外形特点来区分,海堤可以分为,斜坡式海堤断面图,这是最常用的断面型式，主要为梯形断面。,护面（外坡）,防浪墙,堤身,内坡,海测,1、斜坡式海堤,1.斜坡式,B.护坡种类-干砌块石或条石、浆砌块石、抛石、混凝土预制板、现浇筑整体混凝土、沥青混凝土、人工块体、水泥土和草皮护坡。,C.特点-迎水面坡度缓慢、稳定性好、堤前反射小；堤身宽度大，地基应力引起的堤身变形适应性强，便于修复。,D.缺点-波浪爬高大；在滩地高程比较低的情况下，由于施工时候往往要求先堆土方、后做护坡，容易导致土方流失。所以常应用在小潮高潮位以上的高滩围垦海堤工程,A.形式-坡度小于45度,堤身以土料填筑为主,迎水面设护坡.,防浪墙：,设置位置：设于堤顶外侧与边坡顶部相接,砌筑结构：干砌石勾缝，浆砌石，混凝土,防浪墙作用：节省工程量，减轻堤身对地基的荷载，防止或减小越浪,斜坡式海堤分类：,单坡指坡度自上而下只有一种；,折坡指坡面有一折点，折点的上、下为两种不同的坡度；,复坡是在坡面的某一高程上设置平台，构成复式斜坡。复坡的平台高程一般在高潮位附近。,有利的方面包括：堤身稳定、对坡面上的波浪爬高有比较大的影响注意点：平台转弯角度出的波能集中处要加强防护措施。,复坡式海堤断面图,2、陡墙式海堤,2.陡墙式,B.优点-断面小，土方量少；施工中以石方掩护土方，减少土方流失，适用于小潮低潮位附近、滩面高程比较低的围堤工程；爬高小。,C.缺点-地基应力集中，地基要求高。(一般在基床上）；波浪反射大，以立波为主，时常引起底流速增大易产生堤角冲刷；堤前有破波，波浪力作用强烈，对堤身破坏性大；破坏以后难修复。,A.形式-坡度大于45度,迎水面采用块石和条石.后方以土料填筑为主，分布于浙江舟山为主。,3、混合式海堤,混合式海堤的迎水面由陡墙及斜坡混合组成。,混合式,B.特点-前两种海堤兼有。,A.形式-迎水面由陡墙和斜坡组成，2种主要形式,（1）迎水面上部斜坡，下部陡墙，陡墙顶在平均高潮位附近。,（2）迎水面下部斜坡式抛石棱体，上部陡墙，棱体顶在平均高潮位附近。,海堤断面型式确定应考虑的因素,（1）海堤型式的确定应根据水文地质、材料来源、施工条件等具体情况综合考虑，进行方案比较，选定经济、合理的结构型式。,（2）一般情况下地质条件较差、堤身相对较高的堤段，海堤断面宜选择斜坡式；地基条件较好、滩涂面较高的堤段，或者有软弱土层存在，但经地基加固处理后在经济上合理的堤段，海堤断面宜选择陡墙式；地质条件较差、水深大、受风浪影响较大的堤段，海堤断面宜选择混合式。,五、海堤基本断面的确定,1堤顶高程2堤顶宽度3堤身边坡,1堤顶高程,定义：堤顶高程是指海堤沉降稳定后的高程。对于设有防浪墙的海堤，堤顶高程则是防浪墙顶面的高程，但防浪墙必须稳定、坚固。,方法：堤顶高程有潮位和波浪的重现期和波列累积频率确定，具体确定方法：,堤顶高程具体确定方法,注：堤顶高程需高出设计高潮位1.52m。,堤顶安全加高值,堤身顶面高程的确定,堤身顶面高层有两层含义：一是指防浪墙顶面；二是指堤身断面顶面（不计防浪墙）。,堤身断面顶面高程应高出设计高潮位0.5;且不得低于设计高潮位0.5m.,堤身预留沉降量,海堤竣工后还会发生固结沉降，为保证设计高程，在设计时需预留沉降量。,沉降量包括堤身沉降量和堤基沉降量，一般压实较好的海堤，根据经验沉降量可为堤高的3%5%，一般在筑堤竣工验收后510年沉降基本完成。,对于堤身较高、建筑在软基之上、无法压实或压实较差的土堤，沉降过程较长且沉降量较大，对这些条件下的海堤要计算沉降量。,2、堤顶宽度,定义：除去防浪墙后的净宽度。,考虑因素：自身稳定、地基稳定、防浪防渗要求、施工和防汛抢险要求。,堤顶宽度一般不小于34米，重要的围垦工程46米。,一般双向交通堤顶公路的堤顶宽度可定为8米。杭州湾戚家墩至金山嘴一段海堤，因与沪杭公路结合，顶宽达20米以上。,堤顶宽度的取值可参照下表:,一般尺寸：,淤泥质海岸也可取68米。,重要海岸可以再增加。如上海石化总厂海堤，堤顶宽度达到10米左右。,对于兼作公路的按公路标准设计。,3堤身边坡,考虑因素：断面型式、护坡类型及材料、堤身材料、波浪作用情况、地基条件及施工条件,海堤内外边坡的初步确定,堤身边坡确定过程:,首先根据海堤内外边坡的材料初步确定海堤的坡面,然后进行稳定和风浪爬高实验,以确定合理的海堤边坡.,在进行内边坡坡度设计时候,对于干砌块石护坡、浆砌块石混凝土护坡等,其边坡可以参考外坡并适当加陡.,无护面的土堤：,粘土1：21：3砂质海堤1：51：15江苏如东地区为125：135,一对矛盾：减小坡度（1：1.51：2.0），增加了波浪爬高；放缓坡度，增加工程量。,六、海堤的构造,1堤顶及防浪墙2护坡3护坡垫层4护坡基脚5防护墙,1堤顶及防浪墙,堤顶：要结合实际分成几种情况,（1）有公路要求情况下，要结合公路设计要求,（2）无公路要求，需要考虑雨水和浪花的冲刷，需要有防护措施。（包括三合土、碎石盖面保护、混凝土板）,（3）堤顶护面向内坡侧倾斜，坡度为2%4%，在内坡及内坡平台上设置排水系统。,（1）位置：一般安置在堤顶外侧，特殊情况下在内侧。,防浪墙：,（2）构成：由块石、条石干砌或浆砌、预制混凝土块。,（3）主要经验尺寸：高度0.81.2m,底宽是0.81.2m，顶宽是0.61.0，引水面为直立或弧形，背水面坡度：1：0.21：0.5入土深度不小于0.3m,护坡的主要作用：保护堤身填土免受风浪、潮流的冲刷，同时防止雨水的侵蚀.,2护坡,护坡基本要求：,A在波浪潮流作用下，护坡能够稳定安全，因此要有足够的重量和厚度,B护坡下设置反滤层或者过度层防止因堤内渗流而流失堤土,C要有足够的保护范围,D因就地取材、施工简单、便于维修、造价经济,护坡种类,A块石（抛石，干砌和浆砌）B混凝土块体C沥青混凝土D人工块体E水泥土、草皮等,常用护坡方法的设计：,A干砌块石，浆砌块石干砌块石优点:柔性好,能适应堤身变形,对于堤身土流失形成局部掏空能即时发现。干砌块石缺点:整体稳定性差,抗御风浪和潮流能力差,渗流和波浪作用下堤身易流失堤土.,浆砌块石优点:整体稳定性好,抗御风浪和潮流能力强浆砌块石缺点:柔性差,局部沉降回引起护面塌陷而破坏,同时护面空隙小,波浪爬高也相应增加.,单个块石重量的初步确定，浆砌块石设计变形缝和排水孔的要求，混凝土标号要求。,单个块石重量的初步确定:(1)单块体重量参考海堤设计部分(2)同时满足最小厚度不小于3040cm,浆砌块石设计变形缝和排水孔的要求:(1)变形缝间距1015cm(2)排水孔终横间距23m,混凝土标号要求:(1)一般用10号混凝土砂浆砌筑,15号水泥砂浆勾缝,块石间砌缝宽度23cm(2)混凝土灌砌石护面,在块石间缝灌100号小粒径混凝土,同时块石间砌缝宽度不小于混凝土骨料最大颗粒的23倍.,注意:C10号混凝土含义是轴心抗压强度为5.0MpaC20号混凝土含义是轴心抗压强度为10.0Mpa,B.混凝土板,类型:预制和现浇,现浇需要考虑变形尺寸:5m*5m20m*20m厚度：1540cm块体连接：沥青混凝土,预制平面形态:正方形和长方形尺寸:0.5m*0.5、1.0*1.0m厚度：1520cm块体连接：搭接式、舌榫式，其中舌榫式要好于搭接式。,D.水泥土护坡早期应用在公路，土石坝建设上，主要考虑到当地无石料实例：秦淮新河的护坡主要技术考虑：水泥含量的控制,C.人工块体类型:四角空心方块、栅栏板上海周边的海堤、舟山北部岛屿,栏栅板护面,3护坡垫层,A、反滤层作用:防止堤身土的在波浪渗流作用下流失，并且做护面基础。,基本经验:,粒径35cm的碎石作为粘土填筑的土堤层材料,厚度不小于2030cm.,自然级配的石渣作为过渡层,石渣片长度小于15cm,厚度不小于50cm;,对于砂性土的堤身,过滤层厚度应当适当增加到6080cm,由2或3层无粘性材料组成,粒径从堤内向堤外逐渐增大.,国内:表示反滤层不能太粗表示反滤层不能太细,B非粘性土堤的反滤层设计,美国:在抛石护坡与堤身之间设置反滤层在最大波高=2.53.8cm,最大波高1.2m时候,D85反滤层材料=3.5.0cm,规律：波高大,反滤层粒径比较粗,厚度大.,问题:D15的意义：颗粒分布曲线的百分数，是小于某粒径的重量百分比。,D15反滤层材料粒径d85被保护层粒径,单层设置(美国):在最大波高1.m,最小厚度为15cm在最大波高1.m,且.4m最小厚度为23cm在最大波高2.4m,且3.7m最小厚度为30cm前苏联:不均匀系数层间系数,俄罗斯:对于本层内的材料:不均匀系数当波高大于2m时候,层间系数要求反滤层不能太粗,垫层材料要求:含粘土颗粒(=7,含水量大于塑限的粘性土壤,最底垫层的不均匀系数,C粘性土堤的反滤层设计,反滤层颗粒组成:,总体而言粘性填料颗粒要求细,不均匀系数大.,粘土与反滤层接触面允许剥蚀时,填料颗粒的粒径=68mm;,粘土与反滤层接触面不能有剥蚀时,填料颗粒的粒径=23mm;,D土工布材料的应用见土工材料规范p9/p45是很好的材料,目前很多工程采用,可以省2030cm的砂砾过度层.要注意防止破坏.因此在护面与土工布直接用细砂覆盖，厚度1520cm。和孔径选择不过要注意：计算稳定时候,除了沿圆弧滑动验证外，还需要沿土工布的抗滑稳定验算。,4护坡基脚,主要作用:支撑护坡体,防止其沿堤坡面发生滑坡,同时保护坡脚,免受波浪作用下可能出现的强烈冲刷.,三种基本结构型式:A、埋入式;B、抛石棱体;C、桩石基脚,对于滩面比较高,护脚可以采用”埋入式”,相反情况,可以采用抛石棱体或者用柴排压石护滩,适当提高护坡高程。,桩石基脚,5防护墙（陡墙式海堤）,防护墙体的设计:,作用:主要承受波浪和水流的冲刷,保护墙后的堤身填土,起到海堤护面的作用,同时有时承受来自堤身的土压力，维持堤身土体的稳定.,防