港口与航道工程_防波堤

1、、 防波堤的轴线布置防波堤的轴线布置 直立式防波堤的结构形式有重力式和桩式两类，其中重直立式防波堤的结构形式有重力式和桩式两类，其中重力式最常用。近些年来，随着港口技术的不断发展，在力式最常用。近些年来，随着港口技术的不断发展，在一般重力式直立堤的基础上，又研制出许多可减少波浪，一般重力式直立堤的基础上，又研制出许多可减少波浪，增加稳定和免于或减少地基处理的新型结构，如：消能增加稳定和免于或减少地基处理的新型结构，如：消能方块，消能沉箱，大直径圆筒，削角直立堤等。方块，消能沉箱，大直径圆筒，削角直立堤等。一、重力式直立堤一、重力式直立堤 依靠结构本身的重量来抵抗水平外力，维持建筑物的稳依靠结构

2、本身的重量来抵抗水平外力，维持建筑物的稳定性。它主要由基床、墙身和上部结构等组成。其功能定性。它主要由基床、墙身和上部结构等组成。其功能和构造与重力式码头基本相同。和构造与重力式码头基本相同。 按堤身结构分，主要有：钢筋混凝土沉箱式、普通混凝按堤身结构分，主要有：钢筋混凝土沉箱式、普通混凝土方块式、巨型混凝土方块式和大直径圆筒式等。土方块式、巨型混凝土方块式和大直径圆筒式等。 墙身块体型式墙身块体型式 方块式墙身主要有：普通方块方块式墙身主要有：普通方块（正砌方块、斜砌方块）、正砌方块、斜砌方块）、巨型方块。巨型方块。 优点优点 墙身坚固耐久，施工简便，能抵御较大的波浪。墙身坚固耐久，施工简便

3、，能抵御较大的波浪。 缺点缺点 自重大，地基应力大，砼用量多，水下安装和潜水工作量自重大，地基应力大，砼用量多，水下安装和潜水工作量大，施工进度慢，堤身整体性能差，易随地基沉降而变形，大，施工进度慢，堤身整体性能差，易随地基沉降而变形，对不均匀沉降比较敏感。对不均匀沉降比较敏感。 适用条件适用条件 施工期波浪不大，现场起重设备能力较大和地基较坚实的施工期波浪不大，现场起重设备能力较大和地基较坚实的情况。情况。 沉箱墙身主要有：矩形、圆形和带消能室的砼沉箱沉箱墙身主要有：矩形、圆形和带消能室的砼沉箱 优点：堤身整体性好，水上安装工作量小，不需要大型优点：堤身整体性好，水上安装工作量小，不需要大型

4、起重设备，施工进度快，箱中填以砂砾可降低造价。起重设备，施工进度快，箱中填以砂砾可降低造价。 缺点：沉箱的预制和水下需要相应的场地和设备，要有缺点：沉箱的预制和水下需要相应的场地和设备，要有足够的水深的航道。箱壁较薄，在水位变动区易受还水侵足够的水深的航道。箱壁较薄，在水位变动区易受还水侵蚀而损坏，而沉箱一旦破坏，修复困难。蚀而损坏，而沉箱一旦破坏，修复困难。 适用条件：有条件的地方（有预制能力，滑道和船坞，适用条件：有条件的地方（有预制能力，滑道和船坞，浮运水深足够）矩形沉箱采用较多。圆形沉箱受力条件较浮运水深足够）矩形沉箱采用较多。圆形沉箱受力条件较好，对波浪、水流的反射较小。好，对波浪、

5、水流的反射较小。 墙身直径为墙身直径为3以上的薄壁无底砼圆筒，置于抛石基床以上的薄壁无底砼圆筒，置于抛石基床或部分沉入地基之中，筒中填充砂石。或部分沉入地基之中，筒中填充砂石。. 置于抛石基床上的圆筒机构及其工作原理与一般重力式置于抛石基床上的圆筒机构及其工作原理与一般重力式基本相同。基本相同。. 部分沉入地基中的圆筒直立堤，适用于软基和持力层较部分沉入地基中的圆筒直立堤，适用于软基和持力层较深的情况深的情况 对于沉入地基较浅（对于沉入地基较浅（1.53m）的圆筒，其工作状态）的圆筒，其工作状态同重力直立堤。同重力直立堤。 沉入较深的圆筒，由于受土的嵌固影响较大，其工作沉入较深的圆筒，由于受土

6、的嵌固影响较大，其工作状态不同于重力式结构。状态不同于重力式结构。 有：单排桩式、双排桩式和钢板桩格形结构等形式。有：单排桩式、双排桩式和钢板桩格形结构等形式。1、 单排桩防波堤单排桩防波堤 它由打入地基中的它由打入地基中的排桩、桩顶部的帽梁和排桩、桩顶部的帽梁和连接构件组成。连接构件组成。 排桩结构呈悬臂工作排桩结构呈悬臂工作状态，为了改善直状的状态，为了改善直状的受力状态，可间隔设置受力状态，可间隔设置斜桩来顶撑直桩。斜桩来顶撑直桩。2 2、 双排桩式防波堤双排桩式防波堤 两侧是打入地基中的排桩，每排桩由纵向导梁架住，然两侧是打入地基中的排桩，每排桩由纵向导梁架住，然后用拉杆将双排桩对拉，

7、双排桩中间用石料填充，顶部用混后用拉杆将双排桩对拉，双排桩中间用石料填充，顶部用混凝土覆盖，然后在盖板上浇注上部结构。凝土覆盖，然后在盖板上浇注上部结构。 这种防波堤的宽度这种防波堤的宽度和埋入地基深度决定于和埋入地基深度决定于抗滑、抗倾稳定性。在抗滑、抗倾稳定性。在内力计算时。可将内、内力计算时。可将内、外排桩视为各自独立的外排桩视为各自独立的单排桩。单排桩。3、 钢板桩格形结构防波堤钢板桩格形结构防波堤 是由打入地基中的钢板桩组成封闭的系列格形结构，是由打入地基中的钢板桩组成封闭的系列格形结构，在空格中填充砂或石料。在空格中填充砂或石料。 格形结构防波堤格形结构防波堤 整体稳定性较好，整体

8、稳定性较好， 适用于水深大、适用于水深大、 波浪强的情况。波浪强的情况。 其缺点是钢板桩其缺点是钢板桩 在水位变动区易在水位变动区易 锈蚀，需要采取锈蚀，需要采取 保护措施。保护措施。三、消能式防波堤三、消能式防波堤 1、顶部削角直立堤、顶部削角直立堤 在直立堤的上部结构靠海侧做成较缓的斜面，犹如直立墙削在直立堤的上部结构靠海侧做成较缓的斜面，犹如直立墙削 掉一个角。这样，堤前波浪在斜面上破碎，即削减了一部分掉一个角。这样，堤前波浪在斜面上破碎，即削减了一部分波能，又减少了堤前波浪的波能，又减少了堤前波浪的 反射，从而使波浪减少；同反射，从而使波浪减少；同 时，作用在斜面的波压力的时，作用在斜

9、面的波压力的 垂直分力还有利于堤的稳定，垂直分力还有利于堤的稳定， 从而减小了堤的断面。从而减小了堤的断面。 缺点：削角斜面上的越浪较缺点：削角斜面上的越浪较 大。大。2、开孔消浪直立堤、开孔消浪直立堤 将沉箱靠海侧的箱壁上开一系列孔洞将沉箱靠海侧的箱壁上开一系列孔洞 ，部分波浪水体，部分波浪水体通过孔洞进入海侧箱格的消能室，利用堤前波浪与进入通过孔洞进入海侧箱格的消能室，利用堤前波浪与进入消能室水体的相位差和水体进入效能室后产生的剧烈紊消能室水体的相位差和水体进入效能室后产生的剧烈紊动来消能，以达到减少动来消能，以达到减少 波浪力的目的。它适用波浪力的目的。它适用 于水深小于于水深小于6m、

10、波浪周、波浪周 期小于期小于6s的环境。的环境。3、 开孔半圆形防波堤开孔半圆形防波堤 半圆形防波堤是由半圆形拱圈和底板组成，堤身内不抛半圆形防波堤是由半圆形拱圈和底板组成，堤身内不抛填石料。拱圈上开孔可消耗波能，底板上开孔可减小波填石料。拱圈上开孔可消耗波能，底板上开孔可减小波浪浮托力。浪浮托力。 特点：波浪力作用小，构件受力性能好。特点：波浪力作用小，构件受力性能好。4 4、 削角空心方块防波堤削角空心方块防波堤 结合削角斜面结构和开孔消浪结构两者的优点的一种新型结构。结合削角斜面结构和开孔消浪结构两者的优点的一种新型结构。一、组成及功能一、组成及功能 上部结构：设置交通、挡波、削波；上部

11、结构：设置交通、挡波、削波； 墙身：挡波、沙，维持港内稳定，并传递外力至基床；墙身：挡波、沙，维持港内稳定，并传递外力至基床； 基床：保护地基免受冲刷，平整地基便于安装，分布基床：保护地基免受冲刷，平整地基便于安装，分布地基应力；地基应力； 护底：保护堤前地基，免受海水淘刷护底：保护堤前地基，免受海水淘刷 。二、断面尺寸拟定二、断面尺寸拟定 1、高程设计、高程设计 堤顶高程堤顶高程 允许少量要求（无作业要求）允许少量要求（无作业要求）=设计高水位设计高水位+（0.60.7）H 基本不越浪（有作业要求）基本不越浪（有作业要求）=设计高水位设计高水位+（1.01.25）H 备注：备注：直立堤设计波

12、高，除特别注明外，均指重现期为直立堤设计波高，除特别注明外，均指重现期为50年、年、累计频率为累计频率为1%的波高的波高H。 对于上部结构为削角型式的直立堤，其顶部高程宜取高对于上部结构为削角型式的直立堤，其顶部高程宜取高值。值。 2基床的顶面高程基床的顶面高程 防波堤总高度是一定的，所以基床和堤体的高度分配应考防波堤总高度是一定的，所以基床和堤体的高度分配应考虑每延米的造价。定的高一些，可减少堤身高度，降低造虑每延米的造价。定的高一些，可减少堤身高度，降低造价，因此设计时要注意以下几点：价，因此设计时要注意以下几点： 考虑基床对堤前波浪形态的影响；考虑基床对堤前波浪形态的影响； 考虑地基承载

13、能力；考虑地基承载能力； 结构总造价。结构总造价。3、 基床厚度基床厚度 非岩石地基上的抛石基床厚度应由计算确定，但拈性非岩石地基上的抛石基床厚度应由计算确定，但拈性土地基不小于土地基不小于1.5m，砂土地基不小于，砂土地基不小于1.0m。4、 堤身宽度堤身宽度 原则上由稳定计算确定（抗倾覆、抗滑和地基承载能原则上由稳定计算确定（抗倾覆、抗滑和地基承载能力及沉降等），初设时可取：力及沉降等），初设时可取：B0.8堤高。堤高。 三、断面构造三、断面构造 1、上部构造、上部构造 基本要求基本要求 应有足够的刚度和良好的整体性，并与墙身结构应有足够的刚度和良好的整体性，并与墙身结构 连接牢固。连接牢

14、固。 型式型式 直立式，弧形式，削角面式等直立式，弧形式，削角面式等 对削角面式：对削角面式： 削角面与水平面的夹角削角面与水平面的夹角可取可取2530一般情况下，削角直立堤的顶标高不应低于直立顶标一般情况下，削角直立堤的顶标高不应低于直立顶标 高，即至少在设计高水位以上高，即至少在设计高水位以上0.7H处处 削角平面的拐点可设在设计高水位附近削角平面的拐点可设在设计高水位附近2、 堤身结构堤身结构 方块、沉箱、大直径圆筒、格形钢板桩等（同重力式）方块、沉箱、大直径圆筒、格形钢板桩等（同重力式）3、 抛石基床结构抛石基床结构 型式：取决于波浪水深条件和地质条件型式：取决于波浪水深条件和地质条件 暗基床：用于水深浅，易冲刷，表面土质差；暗基床：用于水深浅，易冲刷，表面土质差； 明基床：用于水深大，地基承载力高；明基床：用于水深大，地基承载力高； 混合基床：用于水深大，地基差的情况；混合基床：用于水深大，地基差的情况； 块石重量：块石重量：10100kg 护底块石：基床向海一侧需修建堤前护底，取护底块石：基床向海一侧需修建堤前护底，取12层，层，厚度厚度 0.5m