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1、海岸工程学,2012年3月,李俊花,第四章 防波堤工程,4.2 斜坡式防波堤,4.3 直立式防波堤,4.1 概 述,港口组成,防波堤,大连港,某鱼港防波堤布置平面图,某港区防波堤工程,通过前面的介绍，我们知道当建港的天然海域不能满足其掩护与泊稳需求时，工程上用防波堤圈围一个平稳的水面，将港内水域与外海隔开，使港内水域具有更好的掩护和泊稳条件。,一、定义,对于建造在开敞海岸、海湾或岛屿的港口，为防御波浪对港域的侵蚀而建造的用于掩护水域的一种结构物。,4.1 概 述,二、防波堤的功能,1、防御波浪、冰棱的袭击， 保证港内水域的平稳；,2、阻拦泥沙，减少港内淤积， 保证港内水深；,3、堤的内侧可兼作

2、码头。,某鱼港防波堤布置平面图,三、防波堤的分类,1、按平面型式：,（1）突堤：一端与岸连接，另一端伸向海中，组成港口的口门。,（2）岛堤：两端均不与岸连接，位于离岸一定距离的水域中，设有堤根。,（3）组合堤,双突堤大连港,防波堤的平面布置,2、按结构型式分：,斜坡式 直立式 混合式,透空式 浮式 压气式 水力式,重型防波堤,轻型防波堤,（一）斜坡式： 由堤心石、护面和护底组成（一般）,（1） 优点：,a、消浪功能好，波浪大部分不反射； b、对地基承载要求不高，损坏后易修复； c、施工容易，一般不需大型起重设备，便于就地取材。,（2） 缺点：,a、护面块石易被波浪冲走，需经常维修，增加后期费用

3、； b、堤两侧不能直接做系靠船舶的码头之用；,（3） 适用范围：,适用于水深不大（10-20m），当地材料价格便宜，地基较软的情况。,（二）直立式：,一般由墙身、上部结构和基础组成。临港和临海两侧均为直立墙，底部基础多采用抛石基床，水下墙身一般采用混凝土沉箱。,（1） 优点：,a、与斜坡式相比，材料用量少； b、不需要经常维修； c、堤内侧可兼作码头，适用方便。,（2） 缺点：,a、波浪反射大，消浪效果差，可能影响港内水域平静； b、堤前水深小于波浪的破碎水深时，波浪将破碎，对堤前产生很大的动水压力，需加大堤身宽度和需要护底措施，增大造价； c、地基应力大，对不均匀沉降敏感； d、一旦破坏，修

4、复困难。,（3） 适用范围：,a、水深较大（大于破碎水深，使波浪不破碎）； b、地基坚实；承载力大。,（三）混合式（即高基床直立堤）：,（1） 适用范围：,水深较大（20m-28m），地基承载能力有限的情况； 若作直立式，地基承载力不够； 若作斜坡式，材料用量太大（斜坡堤材料用量大致与水深平方成正比）,（2） 缺点：,a、确定斜坡顶标高，要经济，进行技术比较（建议基肩上的水深不小于2.5H）； b、论证方案稳定性，需做模型试验，增加设计费用，延长设计时间。,（四）特殊型式的防波堤,理论和试验研究表明，波浪能量大部分集中在水体表面，在表层2-3倍波高范围内集中90%-98%的能量，因此产生了适应

5、波能这一特殊型式的防波堤。,1、透空防波堤：,（1） 优点：,比较经济，施工也容易。,（2） 缺点：,不能阻止泥沙进入，不能减小水流对港内水域的干扰。,（3） 适用范围：,水深较大，波浪小，无防砂要求的水库港、湖泊港。,透 空 式,箱 式,2、浮式防波堤：,（1） 优点：,不受水深，地质条件的限制；,（2） 缺点：,锚链设备复杂，可靠性差，易起锚，不能阻止泥沙进入港内，不能减少水流对港内水域的影响。,（3） 适用范围：,波陡大，水位变幅比较大的渔港或作临时防护。,由有一定吃水深度的浮排和锚链系统组成。,易拆除，易修建，较经济。,3、喷气式、喷水式防波堤：,原理：使波长变短，波陡变大，直到波浪破

6、碎，消耗波能。,优点：施工简单，基建投资少，安装、拆迁方便。,喷 气 式,喷 水 式,缺点：动力消耗大，运输费用高。,适用：围堰施工，打捞沉船及临时的装卸作业。,四、防波堤的结构选型和设计条件,防波堤的设计条件包括 自然条件：风、浪、流、潮位、泥沙、冰凌、地震、地质等 使用条件：港口对防波堤功能的要求，如反射、绕射、越浪、 透浪、防沙、防流、防冰、堤顶是否利用、是否堤 内侧靠船等 材料条件：砂石料的开采、供应等 施工条件：施工设备、施工技术、施工作业天数等,防波堤的结构选型，应根据自然条件，材料来源，使用要求和 施工条件等，通过全面的技术经济比较加以确定。,1）水深较小时，斜坡堤 石料丰富 波

7、高较大 2）水深较大，地质较好时，直立堤 3）水深更大时，浮式防波堤，高桩承台式防波堤 4）水位变动较大或临时的挡浪结构，浮式防波堤,1、防波堤布置的主要内容：,五、防波堤的布置,防波堤的布置包括：,（1）防波堤的平面布置；,这些往往需要通过模型试验来确定。,（2）防波堤的口门布置；,（3）防波堤的轴线布置；,2、防波堤布置的原则：,防波堤轴线布置形成的港内水域应是扩散形的，波浪进入口门内能迅速扩散到较大的波峰线上，使波高降低。,防波堤的纵轴线一般应向港内拐折，120180，尽量避免向港外拐折成凹角（因为在凹角处会波能集中，波高增大），若必须向外拐，如为保护船舶进出口门时避免受横向波浪影响，在

8、主堤段外端接一辅助翼端，且两段堤轴线的外夹角角不宜小于150，且最好用圆弧连接。,轴线与波向线要斜交成6080，以减少波浪力，增加安全储备。,堤高应沿纵轴线按水深、地质、波浪条件分段设计（堤头、堤身、堤根）。,3、堤头,环境特点 一般位于深水区且离岸最远。三面环水，受三个方向的波浪作用，受力复杂且堤前水底的水流冲刷也最强烈。,型式 斜坡式堤头 一般为1530m长；水深较大的斜坡堤，堤头段长度应适当加长。 斜坡式堤头处，波浪容易越过堤头形成破碎水流冲击堤坡上的护面块体，并向外推，受力比堤干大。因此。堤头段内外侧的护面块石或人工块体的重量必须加大，或放缓堤头内外侧的坡度。,优点：波浪在斜坡上破碎，

9、因此，波浪反射下，口门附近的水域比较平稳，船舶进出港安全。 缺点：在高水位时口门的实际宽度增加较大，对港内水域的掩护不利。因此， 有将斜坡式防波堤的堤头 改为直立式堤头，即将直 立式堤头伸入斜坡式堤身 内一段长度。,斜坡式防波堤的直立式堤头构造,直立式堤头 长度：其长度取堤头宽度的1.52.0倍，也可采用与堤干标准段相同的长度。堤头与堤干之间应设置变形缝。 宽度：当需要在堤头设置灯标或因内侧系靠船只而设置系船设施与阶梯，因此在堤头段内侧须加宽，其宽度有时可达堤干宽度的1.52.0倍。 形状：半圆形与矩形的合并形式、圆形、矩形或多边形等形状。（但转角处以 做成圆形为佳，并应向 港内加宽，以减弱转

10、角 处的强烈波浪和水流对 建筑物的作用。）,直立式堤头的平面形状,结构型式：尽量采用与堤干结构相同的类型。一般重力式直立堤主要采用沉箱或混凝土方块结构。但都要求具有较好的整体性。,堤头处基础及其附近海底的基本要求:,A、护底块石层需由外侧延伸至堤的内侧；,B、对明基床应适当放缓边坡坡度，并在基肩上安放压肩方块、四脚空心方块或栅拦板。压肩方块上的水深应大于航道所要求的水深。,4、堤干,堤干段总长度大，沿着它的轴线地形不断变化，各处的水深和波浪也不同，设计时应根据地形、地质的变化和堤干段中的某些特殊控制点，结合沉降缝的要求，将堤干划分非若干标准段（2030m）。然后配合堤身的断面设计，修正各段的基

11、床厚度和水下部分的底部高程，从而得出堤干的纵断面图。,与岸连接段，一般位于浅水区。当在岩石海岸建堤时，如果岩岸较陡，则堤根水深较大。,5、堤根,浅水区：水深较浅，波浪已破碎，波能不大，且因为水深浅难以用浮式起重机船来安放重大方块和大沉箱，因此一般采用斜坡式堤根，斜坡护面不需特殊加固，,深水区：如岩石海岸，堤根可采用直立式，但如岩岸较陡，堤根处水深较大，则可能由于波浪在海岸上的反射造成堤根段的波能集中，因此要采取加强措施，如堆砌护面块体较大的人工岸坡，以减少反射跌加的波能。,防波堤的平面和纵断面图,（a）平面图 （b）纵断面图,六、防波堤的设计标准,（1）设计潮位标准： 设计高、低潮位：完整的一

12、年实测潮位资料，取高潮累积率10%的潮位和低潮累积率90%的潮位； 极端高、低潮位：重现期50年的年极值极端高潮位和低潮位,（2）设计波浪标准：重现期，波列累积频率 设计波浪的波列累积频率，是指设计波浪要素在不规则波列中的出现概率，代表波浪要素的短期统计分布规律。主要反映波浪对不同类型海工建筑物的不同作用性质。 设计波浪的重现期，是指某一特定波列累积频率的波浪平均多少年出现一次，代表波浪要素的长期统计分布规律。主要反映建筑物的使用年数和重要性。,1、重现期：斜坡式、直立式、墩柱式、桩基式 50年；护岸等非重要建筑物，25年；灯塔，100年，必要时，按照历史最大值设计 2、波列累积率：不同结构型式，不同验算指标，不同部位，使用的波列累积频率可能不同（表 5-1-1）,p168,海港水文规范规定：,重现期波高的推算方法：,1 当有较长