【《某防波堤工程的堤身设计计算案例》4300字】

-某防波堤工程的堤身设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u11984某防波堤工程的堤身设计计算案例 1240571.1堤顶高程 1159711.2海堤基础处理 6234631.3海堤闭气处理 7286081.4护坡护脚设计 8147061.5海堤堤身设计 101.1堤顶高程由水文提供的潮位、波浪要素，综合考虑不利方向风速、波浪的相互作用，根据《浙江省海塘工程技术规定》，来计算确定堤顶高程。南、北堤工程设计标准与飞云江和瓯江堤防设计标准一致，为100年一遇。东堤防洪（潮）标准选用50年一遇的标准，东堤结构安全按1级建筑物设计。根据断面方案比选结果，采用混合式断面。根据所提供的波浪要素，设计东堤和北堤的堤身断面波浪爬高组合式海堤，采用上部为陡墙下部为斜坡中间带平台的复合断面。按《浙江省海塘技术规定上》中的公式计算混合式海堤的波浪爬高。对于上部为坡度小于等于0.4的陡墙，下部为斜坡带中间平台的复式断面的防波堤的爬高计算可以按照《浙江省海塘技术规定上》5.2.5条初步拟定海堤的尺寸，后期通过波浪模型试验验证。当d≥2H，－1.0≤dw/H≤1.0时，波浪爬高计算公式为：R有镇压平台的风浪爬高还需要考虑压载系数Ky。对各海堤不同波向的波浪爬高分别进行了计算，当波浪斜向作用时，还应将上述波浪爬高计算值乘以修整系数Kβ。（2）防浪墙顶高程根据《海堤工程设计规范》知，防浪墙的顶高程应该大于等于设计频率的高潮位加上波浪爬高以及海堤的安全加高值确定。对于允许越浪海堤，波浪爬高取累积频率为13%的波浪爬高值，本工程为一级海堤，其安全加高值为0.50m。防浪墙顶高程的计算公式如下：Zp（3）堤顶高程查阅《海堤工程设计规范》的相关条文知，当临海侧有坚固稳定的防浪墙时，防浪墙的顶高程可以作为海堤的堤顶高程。但是海堤的堤顶高程在不计防浪墙的高度时，堤顶高程仍应该大于设计高潮(水)位加上一半的累积频率为1%的波高值。（4）越浪量计算根据《浙江省海塘工程技术规定》，对于允许部分越浪的海塘，应验算设计波浪下的海堤的越浪量是否满足允许的最大越浪量。查相关规范知，海堤堤顶处三面均设有防护的一级海堤。其海堤的越浪量不能超出0.05m3/s.m。对于上部陡坡的坡度为1∶0.4且带有防浪墙的组合式海堤，其在无风情况下的海堤越浪量的计算公式可按下式计算：qTHg=Aexp−BHc在有风的情况下，海堤的越浪量可按无风越浪量乘以风校正因子K＇计算得到K'=1.0+wf(HCR由上述的计算结果知，海堤在堤前波周期较大时，按照《浙江省海塘技术规定》公式计算的越浪量将会远远大于实际越浪量，但是对工程进行波浪模型试验时，越浪量均能满足要求。根据浙江省水利水电勘测设计院与河海大学合作完成的《长波条件下波浪爬高及越浪量研究》报告中提出的长波条件下，组合式断面的越浪量计算公式，重新计算海堤的越浪量。越浪量计算公式计算如下：Q=0.08RsHsexp(根据上式计算，北堤的最大越浪量方向为北堤的ESE向，其最大越浪量为0.043m³/s·m，小于《浙江省海塘工程技术规定》要求的最大允许越浪量0.05m³/s·m。东堤的最大越浪量的位置为东堤中段，其有风越浪量最大为0.172m³/s·m。对于东堤有风越浪量的超标问题，主要是由于《浙江省海塘工程技术规定》的越浪量计算公式有一定的局限性，根据以往类似工程的经验，当堤前波周期较大，如大于10s，波长较长时，按《浙江省海塘工程技术规定》公式计算的越浪量远远大于实际越浪量，但工程进行波浪模型试验时，越浪量均能满足要求。设计取海堤堤顶高程、堤顶路面高程的取值见下表。表1.1东堤堤顶高程计算表1.2北堤堤顶高程计算表表1.3海堤波浪爬高和堤顶高程汇总表（东堤北段及北堤）堤段护面型式潮位北堤（P=1%）东堤（P=2%）风浪爬高（m）安全超高（m）计算值设计取值防浪墙顶高程（m）防浪墙顶高程（m）堤顶路面高程（m）东堤扭王块5.123.330.58.959.007.70北堤灌砌块石5.442.0230.57.9638.007.501.2海堤基础处理根据地质勘察报告，海堤地基为高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度的淤泥，工程地质条件差，为保证堤身稳定、控制工后沉降，堤基需进行处理。目前，海堤地基处理的方法主要有钢筋砼薄壁筒桩法、塑料排水板法、碎石桩法和爆炸挤淤法等方法。钢筋砼薄壁筒桩处理法虽然能使地基承载力有大幅度的提高，且施工速度也比较快，但是成本很高。塑料排水板法是在软土地基中垂直插入特制塑料排水板，通过缩短排水途径，加速地基土排水固结，使地基强度在较短的时间内获得增长。该法已在海堤工程中广泛应用，技术可靠成熟，但为了适应堤身堤基强度增长需要分级加载，历时较长，为了满足稳定要求，堤身断面要求较大。碎石桩是以碎石（卵石）为主要材料制成的复合地基加固桩。该方法同样能使地基承载力有大幅度的提高，但是造价很高。爆炸挤淤法是在淤泥质软基中埋放药包群，起爆瞬间在淤泥中形成空腔，抛石体随即坍塌充填空腔，达到置换淤泥的目的。该法工后沉降小，施工进度快，地基处理效果好，但石方用量大。虽然爆炸挤淤法在施工进度和工后沉降的控制上有一定的优势，但是其石方用量大，而且本工程的石料场距工程地较远，而塑料排水板法不仅对周围环境的影响较小，而且投资也省，随着技术的发展和设备的投入，其施工进度也越来越快，所以本阶段选择采用塑料排水板法进行基础处理。查《海堤工程设计规范》附录N软基处理及计算，确定塑料排水板处理的范围、断面尺寸、排列方式和深度。塑料排水板处理的范围为除闭气土体底下的海堤全断面。由于，海堤地基土层淤泥的平均厚度25.0m，取插板深度为25m。因此根据《塑料排水板施工规程》采用B型塑料排水板，B型塑料排水板的最大打设深度恰为25.0m。B型普通塑料排水板的尺寸为：b=100mm,δ=4.0mm。采用正方形排列，排水板间距取为1.20m。按《海堤工程设计规范》附录NN.1.3式计算塑料排水板的当量换算直径，计算公式如下。计算得到当量换算直径为50mm。竖井的有效直径按附录NN.1.4式计算，公式见式。计算得到有效直径为136mm。（1.10）（1.11）dp=0.75×2×（100+1.0）/π=49.66mmde=1.131×1200=135.6mm海堤地基处理方案，采用塑料排水板法。沿主堤一线，对海堤地基进行处理。在采用塑料排水板法的处理区涂面上共铺设有两层土工织布，均为50kN/m的有纺土工织布。两层土工布中间设厚达1m的碎石垫层，在碎石垫层上插设塑料排水板。北堤塑料排水板间距1.2m，正方形布置，处理范围最大为117.6m，插板深度25m。东堤涂面为-3.0m，塑料排水板间距1.2m，正方形布置，处理范围最大为112.8m，插板深度25m。地基处理前后对比。在海堤未进行地基处理前。由于海堤地基土主要为淤泥，海堤的整体稳定安全系数难以满足要求。进行地基处理后，利用理正岩土计算软件分别计算得到东堤和北堤的整体稳定安全系数，其运行期最小稳定安全系数均在1.30以上，完建期最小稳定安全系数在1.20以上。海堤在进行地基处理后，其最小稳定安全系数满足规范的要求。利用《海堤工程设计规范》中计算公式，计算得到海堤地基处理前北堤和东堤的最大沉降量，分别为3.452m和1.497m。经过地基处理后的北堤和东堤的最大沉降量分别为1.384m和1.944m。1.3海堤闭气处理北堤：海堤内侧采用当地海涂泥进行防渗闭气，闭气土方顶高程6.00m，顶宽1.0m。结合稳定要求，先以1∶3的坡度至5.00m高程处，并设宽度为6.0m的平台，平台以下以1∶16的坡度至1.50m高程，同时设20.0m宽平台，其中10.0m为子堤顶宽。子堤由抛石填筑，内外坡均以1∶2的坡度衔接至涂面。由于沿线涂面变化较大，子堤部分断面采用排水插板进行基础处理。东堤：海堤内侧采用当地海涂泥进行防渗闭气，闭气土方顶高程7.00m，顶宽1.0m。结合稳定要求，先以1∶3的坡度衔接至1.50m高程处，并设宽度为13.0m的平台，平台以下以1∶20的坡度至1.50m高程，根据稳定要求，在1.50m高程处设宽度不等的平台，其中子堤顶宽8.0m。子堤为抛石填筑，近闭气土方侧以1：2的坡度与涂面衔接，近围区侧在-1.00m高程处设10.0m的平台，堤顶与平台、平台与原涂面之间均采用1∶2的坡度衔接。1.4护坡护脚设计（1）块石护坡的护面厚度计算依据《海堤工程设计规范》，当护坡的坡度介于1.5至5.0之间块石护坡可按下式计算：t=K1γ由上述计算得到北堤的护面计算厚度。坡度为1：3时，计算的护面厚度取100cm。坡度为1：4时，计算的护面厚度取90cm。（2）块石稳定重量计算对于采用预制混凝土异型块体或经过分选的块石，块石的稳定重量按《海堤工程设计规范》J.0.6公式计算，计算公式如下：（1.13）由上述计算过得到东堤扭王块体的稳定重量、缓坡镇压平台护坡块体的稳定重量和抛填二层块体的稳定重量。分别为1.48t、0.52t和3.53t。由上述计算过程得到北堤抛填二层块体的稳定重量和缓坡镇压平台护坡块体的稳定重量。分别为1.10t和0.22t。由于东堤和北堤的堤前设计波浪的平均波周期均大于10s,块体的稳定重量计算结果仅作粗估，块体的稳定重量应通过后期的模型试验加以验证。（3）块石护面层厚度依据《海堤工程设计规范》，预制混凝土异型块体和块石护面层厚度可按式（J.0.6-2）计算。t=nCQ0.1γb13（由上述计算得到东堤扭王块体的厚度、缓坡镇压平台护坡块体的厚度和抛填二层块体的厚度。分别为1.18m、0.79m和2.22m。由上述计算过程得到北堤抛填二层块体的护面厚度和缓坡镇压平台护坡块体的护面厚度。分别为0.59m和1.50m。（4）扭王块体个数计算（1.15）A=100.0mN=100∗1∗1.36∗由上述计算得到，扭王块体个数取为92个。（5）护底块石的稳定重量计算依据《海堤设计规范》，斜坡堤堤前底流速可按下式计算：V=πHπLg北堤堤前波浪底流速计算：北堤水深：d=7.76m北堤ESE向设计波长：L=148.0m。北堤ESE向设计波高：V=1.56m/s东堤堤前波浪底流速计算：东堤水深：d=8.64m东堤中段设计波长：L=141.1m。东堤中段设计设计波高：V=2.35m/s由上述计算过程知，北堤堤前最大波浪底流速为1.56m/s，东堤堤前最大波浪底流速为2.35m/s。查阅《海堤工程设计规范》表1.20，北堤护底块石的稳定重量为60kg，东堤堤前护底块石稳定重量为100kg。1.5海堤堤身设计北堤堤顶高程7.40m，堤顶宽9m。外坡自防浪墙顶高程8.00m至1.50m高程为1∶0.4的C20细石砼灌砌块石挡墙，1.50m高程至1.50m采用1∶3坡度连接，在1.50m高程处设宽度5m的灌砌块石平台、1.50～0.50（1.00）m高程之间缓坡连接，0.50m高程以下采用1∶4坡度衔接至护底棱体。棱体顶高程略有不同，顶宽6m。外坡以1:2坡度衔接至涂面。外坡1.50m高程以上采用不同厚度的灌砌块石护面，1.50m高程以下采用块石理砌结保护，在弯折处采用格梁过渡。内坡以1∶2边坡衔接至宽26.0m的道路，路面高程6.00m。路内侧从C20砼灌砌块石挡墙齿脚（高程1.00m）以1∶1.2的坡度至抛石平台，平台高程0.00m，根据海堤稳定计算需要，宽度不等，然后以1∶4坡度至涂面。东堤堤顶高程8.00m，除去防浪墙后的堤顶宽度为8.3m，外坡自8.00m高程至1.50m高程为C20细石砼灌砌块石挡墙，表面条石厚度为0.4m。在灌砌块石挡墙顶部设C30钢筋砼防浪墙。1.50m高程至0.50m高程采用斜坡段与平台组成，1.50m高程与0.50m高程处的平台宽度均为5.0m，两平台之间以1：2的坡度衔接。外坡1.00m高程至0.50m