山东交通学院毕业论文——东营防波堤的初步设计

1、目 录前 言11设计背景31.1工程概述31.2设计原则31.3设计依据31.4设计任务42设计资料52.1地理位置52.2自然条件52.2.1气象52.2.2水文62.2.3地形及地貌72.2.4地质构造72.2.5工程地质条件82.2.6水文地质条件92.2.7主要工程地质问题102.2.8工程地质评价133 总平面布置143.1防波堤的布置原则143.2防波堤轴线的布置原则143.3口门的布置原则143.4防波堤的布置154防波堤结构方案的比选165防波堤设计条件175.1设计水位175.2设计波浪175.3地质185.4地震185.5结构安全等级186防波堤尺度拟定196.1构造尺度要

2、求196.1.1堤顶高程196.1.2堤顶宽度196.1.3斜坡的坡度206.1.4护面块体的支承棱体和肩台206.1.5斜坡式防波堤的构造206.2断面尺度的确定216.2.1胸墙顶高程216.2.2堤顶宽度236.3护面块体稳定重量和护面层厚度236.3.1护面块体稳定重量W236.3.2护面层厚度246.3.3垫层块石的重量和厚度h246.4堤前护底块石的稳定重量和厚度246.4.1堤前最大波浪底流速246.4.2护底块石的稳定重量和厚度256.4.3堤心石设计257胸墙的强度和抗滑、抗倾稳定性267.1胸墙的作用标准值计算及相应组合267.1.1持久组合荷载效应计算267.1.2短暂组

3、合（施工期）荷载效应计算317.2胸墙的抗滑、抗倾稳定性验算337.2.1胸墙的抗滑验算337.2.2沿墙底抗倾稳定性验算348地基稳定性验算358.1 计算原则358.2计算方法358.3地基稳定性验算369地基沉降389.1 计算原则389.2 计算方法38结论41致谢43参考文献44附 录453山东交通学院毕业设计（论文）前 言本毕业设计对东营港区防波堤进行选型与设计，综合了本科阶段学习的所有科目，将所学专业知识系统地联系在一起。本设计严格按照港口防波堤设计规范进行设计，与现行的国家和行业标准相一致。全设计包括：设计背景、设计资料、总平面设计、防波堤结构方案比选、防波堤尺度拟定、防波堤各

4、构件强度设计及内力计算、建筑物的整体稳定性验算、地基沉降，共九章。毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。 本组毕业设计题目为东营防波堤的初步设计。在毕业设计前期我温习了港口水工建筑物港口规划与布置土质学与土力学基础工程等知识，并查阅了防波堤设计与施工规范、海港总平面设计规范、海港水文规范等规范。在毕业设计中期，我通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行结构选型、结构设计等。在毕业设计后期，主要进行设计手稿的电子排版整理，并得到老师的审批和指正，使我圆满地完成了设计任务，在此我表示衷心的感谢

5、。 毕业设计的两个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，使我加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。在绘图时熟练掌握了各种土木工程制图软件，以及多种结构设计软件。以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。 胸墙的作用标准值计算及相应组合以及地基稳定性验算的计算工作量很大，在计算过程中以计算机为主，辅以一些手算的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏漏之处，敬请各位老师批评指正。651设计背景1.1工程概述 东营港建成于1997年，现有泊位14个，是中国国务院批准的国家一类开放口岸。为适应发展需要，自

6、2005年起，东营市委、市政府决定扩建东营港，当前正在实施一期工程，计划投资17亿元，建设2个3万吨级多用途码头，2007年8月建成投用。在此基础上，正在抓紧论证建设2个5万吨级油码头（兼顾10万吨级油轮）和万吨级液体化工码头。东营港经济开发区是经山东省政府批准设立的省级经济开发区，规划区域内，分为仓储、化工、加工制造、高科技、行政办公、生活商贸六大功能区。码头、防波堤、引堤及护岸属于一般港口的水工建筑物，结构安全等级为级，结构重要性系数=1.0。1.2设计原则 （1）总体设计符合国家、地区经济发展规划和总部部署，遵循国家和行业有关工程建设法规、政策和规定。（2）结合国情，采用成熟的技术、设备

7、和材料，使工程设计安全可靠、使用方便、工程量少，总造价低，施工速度快，获得较好的经济效益和社会效益。（3）所用水文地质资料应可靠，进行必要的方案比选，因地制宜，结合工程实际情况进行设计。（4）注重工程区域生态环境保护，不占用土地，方便管理，节省投资。1.3设计依据（1）中华人民共和国交通部发布. JTJ213-98 海港水文规范S.北京：人民交通出版社，1998.8.（2）中华人民共和国交通部发布. JTJ298-98 防波堤设计与施工规范S.北京：人民交通出版社，1998.8.（3）中华人民共和国交通部发布. JTJ250-98 港口工程地基规范S. 北京：人民交通出版社，1998.8.（4

8、）石慧颖,祁 富.斜坡式防波堤应用研究J. 科技风.2011,6(12):1-1.（5）交通部第一航务工程局勘察设计院.防波堤设计手册M.北京：人民交通出版社，1982.3 .（6）孙精石.防波堤的现状与发展趋向J. 港口工程.1987,5(2):41-48.（7）交通部第一航务工程勘察设计院.海港工程设计手册（上册）M.北京:人民交通出版社,2001.（8）交通部第一航务工程勘察设计院.港口工程结构设计算例S.北京：人民交通出版社，19设计任务 本设计主要做防波堤的初步设计，具体的内容如下：（1）总平面布置（2）防波堤结构方案的比选； （3）防波堤尺度拟定，； （4）防波堤各

9、构件强度设计及内力计算；（5）地基稳定性验算；（6）地基沉降 （7）绘制施工图，整理说明书。2设计资料2.1地理位置 东营港位于渤海湾湾底西南处，黄河入海口以北大约50km的渤海湾和莱州湾交界处，地理坐标38°05¢39.9²N，118°57¢27.6²E。北距天津港80海里，东距龙口港约72海里，隔渤海与大连港相距122海里，出渤海海峡可与国内外各港相通，水上交通运输十分方便，优越的地理位置使东营港具有对内、对外双向辐射的区位优势，是东北经济区与华北、中原经济区交通通道的中枢。2.2自然条件2.2.1气象 （1）气温 极端最高气温

10、38.7 年平均最高气温 29.9 年平均最低气温 -7 年平均气温 20.4 （2）降水 年平均降水量 1099.9mm 年平均降水日数 112.8天 历年各月最长连续降水日数为16天。 （3）雪、雹 暂时不考虑。 （4）雾况 全年平均雾日为30.2日（多出现在37月），年最多雾日为45日，年最少雾日为17日。（5）风况强风向和常风向均为NNE，最大风速为32.6m/s（59年8月30日），历年平均风速为6.62 m/s，大风日数（6级）最多为131天，最少年为64天，平均年为91天。（根据6183年资料统计）本地区多年各风向频率（%）、平均风速（m/s）、最大风速（m/s）和五十年一遇风速

11、（m/s）资料详见表2.1。表2.1风向频率和风速表Tab. 2.1 Wind direction frequency and wind speed tables风向NNNENEENEEESESESSE频率5282582112平均风速3.94.0最大风速2420241714181414五十年一遇风速34.8631.6331.6324.3222.2122.0121.7323.15风向SSSWSWWSWWWNWNWNNWC频率487210015平均风速2.53.4最大风速18201818981012五十年一遇风速22.6023

12、.0223.1121.7117.5613.0722.1228.642.2.2水文 （1）潮位本港无长期潮位观测资料，1984年曾进行过一个多月的潮位观测，分析验潮资料，潮汐属半日潮型，经与同一海区的其它长期站潮型资料进行相关分析整理后，本港各设计水位如下（黄海基准面）：极端高水位 4.25m极端低水位 -3.33m设计高水位 3.04m设计低水位 -2.38m 施工水位 0.00m 本港潮差较大，验潮期间出现的最大潮差为6.10m，流速一般在0.30.5m/s。 （2）波浪湾内主要受来自外海NESE向风浪的影响。表2.2拟建防波堤前设计波要素（原始波向NE）Tab. 2.2 Before th

13、e proposed breakwater design wave elements（The original wave to NE）波浪重现期计算水位H1%(m)H4%(m)Hs(m)T(s)50年一遇极端高水位4.724.063.357.6设计高水位4.593.963.287.625年一遇极端高水位4.303.703.057.6设计高水位4.153.542.957.62年一遇平均潮位2.492.131.747.6拟建码头和护岸前的设计波高由于东侧防波堤岸线的掩护作用，NE方向入射的大部分波浪能量不能直接传入港池，使得东侧港池内波浪较平稳，有效波高都小于1米，结构物前的波高小于N、NW及NN

14、W方向波浪入射时的波高。拟建码头和护岸前的五十年一遇设计波要素见表2.3。表2.3拟建结构物前设计波浪要素汇总Tab. 2.3 The proposed structure design wave elements before summary位 置水 位H1%H1/10H1/3T控制方向新建东防波堤内侧极端高水位和设计高水位1.280.980.83.7NNW原码头及原停泊岸线极端高水位和设计高水位1.491.231.03.7新建码头极端高水位和设计高水位1.611.301.063.7NNW一期护岸极端高水位和设计高水位1.641.331.083.7NNW二期护岸极端高水位和设计高水位1.16

15、0.920.757.6NE（3）泥沙运动与港内淤积分析本港目前没有泥沙资料，但通过84年及88年两次地形测量图的对比，在天然状态下，冲淤变化不太明显，仅局部地方略有淤积，年回淤量约在60cm左右， 95年4月份又在该地进行了钻探，从钻探测深的30多个点中发现，多数点的冲淤变化只在23之间。2.2.3地形及地貌勘察场地位于东营港现有防波堤南侧海域至渔港码头区域内。渔港码头附近地形条件较为复杂，部分钻孔位于海域，部分钻孔位于渔港码头已有防潮堤所围成的陆域区，部分钻孔位于潮间带，部分钻孔位于石油钻井平台及抛石附近，使得该区域附近钻孔泥面高程起伏较大，为+3.21m-4.40m。其它区域地形则较为平缓

16、，泥面高程在-2m左右。2.2.4地质构造（1）区域地质构造勘察场地位于华北坳陷区之济阳坳陷东端，整个华北地台以整体运动形式，历经三次大的沉降，两次大的升起。第一次沉降始于古生代早期的寒武纪和早、中奥陶纪，沉积近2000.0米海相碳酸盐地层，第二次沉降发生在古生代晚期中、晚石炭纪和二迭纪，沉积近700.0米的陆相和海陆交互相地层，第三次沉降发生在古生代时期的中、晚侏罗纪，沉积近1450.0米的陆相地层。三次沉积厚度共计4150.0米。第一次抬升造成晚奥陶系、志留系、泥盆系到早石炭系地层的区域性缺失；另一次抬升造成三迭系地层的区域性缺失，仅在山东省西部的临清坳陷才保留了一些三迭系地层。在这段漫长

17、的地质历史时期里，构造运动的主要形式以地台的缓慢升降运动为主。进入中生代中期，由于太平洋板块向欧亚板块猛烈俯冲，燕山运动日趋强烈，华北地台阶梯，高山耸起，断裂纵横。从此山东属于一级构造的隆起、坳陷已见雏形。强烈的断块分离，把各隆起、坳陷又分离成次级的凹陷和突起。渤海的基底是一种粉砂质的冲积区，在地质上属于前震旦系的花岗片麻岩构造，地表沉积总厚度在500900米之间，呈现多次交叠，砂土和粘性土相隔的地层。该工程区域覆盖层地质属新生界第四系全新统，为黄河冲积与海陆交互沉积。（2）地震活动分析根据国家地震局资料，胜利油田周围是强震活动区。历史上本区共发生6级以上地震40次，7级以上地震13次，8级以

18、上地震2次。其中1888年渤海7.5级地震，1969年渤海7.4级地震，1976年唐山7.8级地震，曾在胜利油田附近造成烈度七度甚至七度强的破坏。根据近几十年来地震发生的规律看，华北地区在历次大震发生之后几年、几十年内都有晚期强余震发生，但1969年渤海7.4级地震后至今三十多年，在余震系列中尚缺少6级左右的强余震，因此，未来几年、几十年内在它的余震区内发生晚期强余震的可能性很大，该工程设计应当考虑这一因素。2.2.5工程地质条件勘察结果表明，本地质质料中内摩擦角统一取5°,该区域土层分布较有规律，自上而下主要分为两大层：粉质砂壤土、重粉质壤土，现将各土层特征按东西段防潮堤和南北段防

19、潮堤两部分分别描述如下： （1）东西段防潮堤（包括剖面A及剖面1剖面6，设计桩号K0+000K2+900） 粉质砂壤土：褐黄色，灰色，中密状，土质不均匀，含砂粒，该层分布连续，层位稳定，分层厚度为6.5m15.5m，分布底高程为-12.67m-17.32m。在D13、D44 、D45、D47 、D49和D58孔表层分布有淤泥质土，厚度0.6m4.3m。见附录表A.1。 重粉质壤土：灰色，软塑可塑状，土质不均匀，夹砂斑，在D1D13、D47、D56、D57、D59孔中揭露该层，在D4、D5、D7、D8、D9、D11孔分布有粉质粘土夹层，D2和D12孔分布有淤泥质软弱夹层。见附录表A.2、A.3。

20、（2）南北段防潮堤（包括剖面B、C及剖面7剖面20，设计桩号K2+900K9+900）粉质砂壤土：褐黄色，灰黄色，稍密状中密状，土质不均匀，夹砂斑，重粉质砂壤土与轻粉质砂壤土变相频繁，该层分布连续，层位稳定，在D31孔(桩号K7+400)及其以北区域分层厚度为2.8m7.8m，在D31孔(桩号K7+400)以南区域分层厚度为8.2m13.8m，分布底高程为-13.58m-17.64m。在D31孔(桩号K7+400)及其以北区域普遍分布有一轻粉质壤土夹层，灰黄色，褐黄色，可塑状，土质不均匀，夹砂斑，局部混多量粘粒，分层厚度为1.9m7.2m，平均标贯击数N=6.7击。在该层上部局部分布有淤泥质土

21、，灰褐色，灰黄色，软塑状，土质不均匀，混多量土团，主要分布于D28D34 、D36D40、 D87D99、 D82、 D100 和D101孔中，厚度为0.6m4.3m，平均标贯击数N=1.5击。见附录表A.4。重粉质壤土：灰色，黄灰色，软塑可塑状，土质不均匀，夹砂斑，该层分布连续，平均标贯击数N=3.9击。本次勘察中仅在防潮堤轴线区钻孔揭露该层，并在D25和D28孔穿透该层，分布底高程为-24.20m-24.46m，其下卧土层为轻粉质壤土，呈中密状。在该层普遍分布有一淤泥质土软弱夹层，呈灰色，软塑状，断续分布于防潮堤轴线区D14D30 、D32D35、D37、D38和D41孔中，分层厚度为1.

22、0m5.5m。平均标贯击数N=3.1击。见附录表A.5、A.6。细砂该层分布场区大部分地段，5#、8#、10#、11#、12#、14#号孔缺失，绿黄色，石英质，分选性一般，磨圆度一般，含云母及海生贝壳碎屑。该层局部粒度变粗，常相变为中砂。呈稍密中密状态。该层厚度:1.009.50m,平均5.89m;层底标高:-31.69-1.79m,平均-18.81m。卵石仅分布于3、6号孔处。颜色较杂，饱和，成份以石英为主，分选性较差，磨圆度好，多呈亚圆形，含少量粘性土，中密。厚度4.408.40m,平均6.40m;层底标高:-23.29-20.19m,平均-21.74m。中风化玄武岩本次勘察仅1#、2#、

23、3#、4#、5#、6#号孔揭露到该层，分布于沙河口与龙山河口之间区域，暗紫色, 气孔构造, 隐晶质, 岩芯呈小块状。 本次钻探未穿透该层，揭露厚度3.204.00米，层底标高-31.59-4.14米。属较软岩，较破碎，岩体基本质量等级级。2.2.6水文地质条件 该防潮堤东西段部分钻孔位于陆域，其地下水类型为潜水，主要赋存于粉质砂壤土及其以上等第四系松散堆积物中，补给主要受海水侧向补给，水位变化主要受潮水变化影响，排泄方式主要为地面径流。对堤基粉质砂壤土和重粉质壤土进行了室内渗透试验，其结果详见下表。表2.4 各土层渗透系数统计表Tab. 2.4 The soil permeability co

24、efficient statistics层号垂直渗透系数(*10-7cm/s)水平渗透系数(*10-7cm/s)数据个数最小值最大值大值平均值数据个数最小值最大值大值平均值3820790565.63020860622.8150.33318.7151.47743.8根据水利水电工程地质勘察规范（GB50487-2008）附录F规定，由上表可知：粉质砂壤土为弱透水土层，重粉质壤土为微透水土层。该海域的潮汐为正规半日潮，一个月中有2/3的天数为一天出现一次高潮和一次低潮，有1/3左右的天数为一天出现二次或三次，甚至四次高潮和低潮，平均潮差为0.76m，回归潮平均潮差约为1.03m，分点潮平均潮差为0

25、.48m，本海域是弱潮区。为了分析勘察区内海水的水质随潮汐的变化，本次勘察在高潮和低潮分别采取了一组海水样，进行了水质分析试验。以水质分析试验结果为基础，根据水利水电工程地质勘察规范（GB50487-2008）对海水的腐蚀性进行了评价，见表2.52.7。表2.5 混凝土的腐蚀性评价Tab. 2.5 The erosion evaluation of concrete腐蚀性类型腐蚀性判定依据高潮 低潮含量（mg/L）腐蚀程度含量（mg/L）腐蚀程度一般酸性型PH值8.07无腐蚀8.13无腐蚀碳酸型侵蚀性CO2含量0无腐蚀0无腐蚀重碳酸型HCO3-含量2.80无腐蚀2.80无腐蚀镁离子型Mg2+含

26、量1118.72弱腐蚀1021.44弱腐蚀硫酸盐型SO42-含量2305.44强腐蚀1921.20强腐蚀表2.6 钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价Tab. 2.6 The erosion evaluation of rebar in reinforce concrete structures腐蚀性判定依据高潮低潮含量（mg/L）腐蚀程度含量（mg/L）腐蚀程度Cl-含量18079.50强腐蚀17370.50强腐蚀表2.7 钢结构腐蚀性评价Tab. 2.7 The erosion evaluation of steel-work腐蚀性判定依据高潮低潮含量（mg/L）腐蚀程度含量（mg/L）腐蚀程

27、度PH值、（Cl-+ SO42-）含量PH=8.07（Cl-+ SO42-）=20384.94中等腐蚀PH=8.07（Cl-+ SO42-）=29291.7中等腐蚀由上表可知：在该勘察区域内，海水在高潮和低潮时的水质基本一致。对混凝土的腐蚀性主要为镁离子型和硫酸盐型，腐蚀程度分别为弱腐蚀和强腐蚀；对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀程度为强腐蚀；对钢结构腐蚀程度为中等腐蚀。2.2.7主要工程地质问题（1）地基土的渗透变形判别根据堤防工程地质勘察规程（SL1882005）附表D的规定，对该区域堤基土层粉质砂壤土进行了土的渗透变形判别：粉质砂壤土属于细粒土，根据D.0.1的规定可知其渗透变形均为流土；临界

28、水力比降按公式(1.1)计算：Jcr= (Gs-1)(1-n) (2.1)式中：Jcr 土的临界水力比降； Gs - 土的比重； n - 土的孔隙率； 经计算堤基土的临界水力比降Jcr=1.0。（2）地基土地震液化根据中国地震动参数区划图（GB 18306-2001）和水工建筑物抗震设计规范（SL203-97），该区域地震动峰值加速度为0.15g，场地类型为软中软场地，场地类别为IV类，属抗震不利地段，地震动反应谱特征周期为0.75s。根据水利水电工程地质勘察规范GB 50487-2008，对该区域勘察深度范围内的饱和少粘性土即粉质砂壤土进行了液化初判和计算复判。该区域的地震动峰值加速度为0.

29、15g，对于粘粒含量不小于17的饱和少粘性土判别为不液化，小于17的根据标准贯入试验进一步进行液化计算判别。复判公式如下： Ncr=N00.9+0.1(ds-dw) （2.2）式中：c土的粘粒含量质量百分率（）；N0液化判别标准贯入锤击数基准值；ds 当标准贯入点在地面以下5m以内的深度时，应采用5m计算； dw地下水位深度。 其中N0取值为8，对D14、D19、D23、D27、D31和D35孔进行的液化判别结果表明：粉质砂壤土为可液化土层，其中液化等级为轻微的为D31孔；液化等级为中等为D19和D27孔；液化等级为严重的为D14、D23和D35孔。判别过程如下表所示。表2.8 D14孔液化判

30、别表（严重）Tab.2.8 D14 hole liquefaction discrimination tables（serious）顺序号标贯实测击数N(击)粘粒含量c(%)正常运行标贯点深度ds(米)正常运行地下水位dw(米)临界标贯击数Ncr(击)判别结果135.40.4508.35液化266.61.9507.55液 化3127.73.4506.99不液化4128.64.9506.61不液化51310.86.4506.51不液化6166.37.9509.36不液化766.29.45010.27液 化854.410.95013.18液 化946.912.45011.31液 化10137.21

31、3.95011.85不液化表2.9 D19孔液化判别表（中等）Tab. 2.9 D19 hole liquefaction discrimination tables（medium）顺序号标贯实测击数N(击)粘粒含量c(%)正常运行标贯点深度ds(米)正常运行地下水位dw(米)临界标贯击数Ncr(击)判别结果155.10.4508.59液化286.91.9507.39不液化374.73.4508.95液 化4115.44.9508.35不液化5176.16.4508.67不液化6223.97.95011.89不液化793.79.45013.29液 化8114.810.95012.62液 化95

32、8.412.45010.26液 化表2.10 D23孔液化判别表（严重）Tab. 2.10 D19 hole liquefaction discrimination tables（serious）顺序号标贯实测击数N(击)粘粒含量c(%)正常运行标贯点深度ds(米)正常运行地下水位dw(米)临界标贯击数Ncr(击)判别结果175.50.4508.27液 化293.61.95010.22液 化3113.03.45011.20液 化4133.34.95010.68不液化573.76.45011.13液 化663.47.95012.74液 化786.49.45010.11液 化8104.310.95

33、013.33液 化964.912.45013.43液 化表2.11 D27孔液化判别表（中等）Tab. 2.11 D27 hole liquefaction discrimination tables（medium）顺序号标贯实测击数N(击)粘粒含量c(%)正常运行标贯点深度ds(米)正常运行地下水位dw(米)临界标贯击数Ncr(击)判别结果173.50.45010.37液 化294.81.4508.85不液化3113.32.45010.52不液化4104.53.4509.14不液化5116.64.4507.55不液化6135.75.4508.39不液化7164.76.4509.67不液化81

34、75.87.4509.46不液化9246.68.4509.41不液化10265.29.45011.21不液化11315.710.45011.29不液化12286.511.45011.11不液化1365.212.45013.03液 化1455.813.45012.92液 化表2.12 D31孔液化判别表（轻微）Tab. 2.12 D31hole liquefaction discrimination tables（slight）顺序号标贯实测击数N(击)粘粒含量c(%)正常运行标贯点深度ds(米)正常运行地下水位dw(米)临界标贯击数Ncr(击)判别结果1224.10.4509.58不液化221

35、3.61.45010.22不液化377.84.4506.95不液化489.25.4506.60不液化51110.86.4506.51不液化61310.47.4507.07不液化7164.68.45011.27不液化8157.89.4509.15不液化表2.13 D35孔液化判别表（严重）Tab. 2.13 D31hole liquefaction discrimination tables（serious）顺序号标贯实测击数N(击)粘粒含量c(%)正常运行标贯点深度ds(米)正常运行地下水位dw(米)临界标贯击数Ncr(击)判别结果1229.80.450-不液化2611.41.4505.75不

36、液化357.62.4507.04液 化4414.63.4505.08液 化5319.94.450-不液化6416.55.4504.93液 化7318.16.4505.03液 化8615.57.4505.79不液化91614.78.4506.31不液化101513.19.4507.06不液化1179.310.4508.84液 化1257.211.45010.56液 化13610.012.4509.40液 化1469.713.4509.99液 化2.2.8工程地质评价粉质砂壤土呈稍密中密状，且分层厚度较大，可视上部荷载情况做为持力层使用，但由于其上部局部存在淤泥质土夹层，为该区软弱土层，不宜直接做

37、为持力层，使用时应进行地基处理；重粉质壤土呈软塑可塑状，压缩性中上，工程地质性质较差。3 总平面布置选择防波堤布置形式时，需要考虑波浪、流、风、泥沙、地形地质等自然条件；船舶航行、泊稳和码头装卸等营运要求以及建设施工、投资等因素。防波堤布置的合理与否，直接影响港口营运、固定资产投资及维护费用大小和长远发展，是某些海港总平面布置的关键性工作。3.1防波堤的布置原则（1）布置防波堤轴线时，要与码头线布置相配合，码头前水域应满足允许作业波高值。（2）防波堤所围成的水域应有足够的面积和水深，供船舶在港内航行、调头、停泊以及布置码头岸线。（3）防波堤所包围的水域要适当留有发展余地，应尽可能顾及到港口发展

38、的“极限”和港口极限尺度的船型。（4）防波堤所包围的水域也不全是越大越好，水域面积形状要注意大风方向港内自生波浪对泊稳条件的影响。（5）要充分利用有利的地形地质条件，将防波堤布置在可利用的暗礁、浅滩、沙洲及其他不大的水深中，以减少防波堤投资。（6）从口门进港的波浪，遇堤身反射，反复干扰亦是恶化港内泊稳条件的因素。3.2防波堤轴线的布置原则（1）防波堤轴线布置应该是扩散式的，使进入口门的波能能很快扩散在较长的波峰线上，波高迅速减少，这样布置轴线也有利于在口门附近布置方便航行的调头圆。（2）防波堤轴线转弯时折角宜在120°180°之间，折角处根据结构功能，尽量圆滑或多折线型连接

39、。（3）尽量缩短防波堤轴线与当地最大波向正交的长度，因为堤轴线与波向斜交时，作用于堤上的波力可减少。（4）布置防波堤轴线要注意小范围内地质条件的变化，有时轴线稍加移动，可减少大量的地基处理费用。3.3口门的布置原则口门的布置可分为侧向式、正向式。若船舶进出港方便，海岸泥沙不活跃，采用侧向式可避免强浪直射码头，为码头布置有更多灵活性创造条件。口门的布置对港口使用及将来的发展影响较大。因此：（1）口门位置应尽可能位于防波堤突出海中最远、水深最大的地方，方便船舶进入。（2）船舶进口门时通常航速为46kn，故从口门至码头泊位，一般宜有大于4倍船长的直线航行水域和调头圆，以便于船舶进入口门后控制航向、减

40、低航速、与拖船配合或完成紧急转头等操作。（3）船舶进出口门，航行安全是重要的。口门方向力求避免大于7级横风和大于0.8kn的横流。（4）口门轴线适应船舶航行安全是首要的，使从口门进入的波能尽可能少，以维持水域泊稳要求也是重要的。（5）口门宽度，船舶通过口门时不宜错船或超越。口门宽度早任何情况下不宜小于设计船长，并应很好研究预测本港极限尺度船型的船长。(6)口门数量，与航行密度、港口性质、环境条件等因素有关，在满足泊稳要求的条件下，两个口门一般比一个好。两个口门可以大小船分开进出等，增加运行的灵活性。两个口门也常有利于环保，增强港内水域的自净能力，在泥沙活跃的海岸要具体分析。在船舶周转量大的港口

41、，要核算一下口门的通过能力。3.4防波堤的布置勘察场地位于东营港现有防波堤南侧海域至渔港码头区域内。渔港码头附近地形条件较为复杂，部分钻孔位于海域，部分钻孔位于渔港码头已有防潮堤所围成的陆域区，部分钻孔位于潮间带，部分钻孔位于石油钻井平台及抛石附近，使得该区域附近钻孔泥面高程起伏较大。该地区强风向和常风向均为NNE。东西段防波堤的长度为2900m，南北段防波堤的长度为7000m。因此防波堤的布置见附录图B.1。4防波堤结构方案的比选表4.1 两种防波堤结构方案的对比Tab. 4.1 Comparison of two kinds of breakwater construction schem

42、e断面形式方案一：斜坡式方案二：直立式结构特点 断面为梯形；用开采的天然块石或人工混凝土块体抛筑而成；波浪作用时，波能大部分被吸收或消散。 其断面的内外侧均为直立（或基本直立）墙，一般由抛石基床、墙身构件和防浪胸墙所构成。波浪作用时，多在墙前发生反射。主要优点 结构简单，施工方便，有较高的整体稳定性，适用于不同的地基，可以就地取材，破坏后易于修复。 其内侧可以兼做码头，当水深较大时，建筑材料用量比斜坡堤省，且水深越大，两者的差值也越大。主要缺点 耗费材料，堤内侧不能直接兼做码头。 消除波能的效果较差，特别是当堤前或基肩水深小于临界水深时，堤身在破碎波压力下，需加大堤身宽度，因而使堤的造价增大。

43、对重力式直立堤，由于其地基应力较大，对不均匀沉降反应敏感，因此当用于软基时，需要地基采取加固措施。直立堤建成后，一旦遭到破坏难以修复。适用情况 一般适用于水深较浅（小于1012m）、地基较差和石料来源丰富的情况 一般适用于水深较大和地基较好的情况。计算资料表明，如控制抛石基床的应力不超过600KN/m2时，在一般波浪作下（H1%<8m），其堤前水深应限定在2028m之间。 港口现状及方案比选该港区便于抛石材料的就地取材，且花费少。采用方案一。5防波堤设计条件5.1设计水位 极端高水位 4.25m 极端低水位 -3.33m 设计高水位 3.04m 设计低水位 -2.38m 施工水位 0.0

44、0m5.2设计波浪 见表5.1，按50年一遇计算。表5.1拟建防波堤前设计波要素（原始波向NE）Tab. 5.1 Before the proposed breakwater design wave elements（The original wave to NE）波浪重现期计算水位H1%(m)H4%(m)Hs(m)T(s)五十年一遇极端高水位4.724.063.357.6设计高水位4.593.963.287.6廿五年一遇极端高水位4.303.703.057.6设计高水位4.153.542.957.6二年一遇平均潮位2.492.131.747.6堤前水深-19m。极端高水位情况：H1% = 4

45、.72m ， =7.6d = 4.25 + 19.0 =23.25m（1） 波长按海港水文规范（JTS 154-2-2013）第4章计算：式中：L波长（m）； g重力加速度（m/s2）； 平均周期（s）； d水深（m）。其中： L=L0 海港水文规范（JTS 154-2-2013）附录H得：则：由此，设计高水位：L=83.8985.3地质 防波堤范围内表层为重粉质壤土，重粉质壤土的土层压缩模量 ,。5.4地震 地震设计烈度为6度。5.5结构安全等级港口工程结构的安全等级分为三级，本设计采用二级标准。6防波堤尺度拟定 防波堤的形式如图6.1所示。图6.1 防波堤形式Figure 6.1 Brea

46、kwater form当胸墙前护面为随机安放的人工块体(扭工字块体、扭王字块体等)时，其坡顶高程不宜低于胸墙顶高程，且墙前坡肩范围内至少应能安放 2 排人工块体，如图 6. 2 所示。图6.2 防波堤形式Figure 6.2 Breakwater form6.1构造尺度要求6.1.1堤顶高程 斜坡堤的堤顶高程,应依据港内水面平稳程度的要求确定。在允许少量越浪时，一般采用设计高水位以上不小于0.60.7倍设计波高值处。对于港内水域泊稳要求高，则不允许波浪越顶，这时堤顶高程要提高，对基本不越浪的斜坡堤，采用设计高水位以上不小于1.0倍设计波高值处。如在堤顶外侧修建胸墙时，胸墙顶高程可取设计高水位上

47、加1.01.25倍设计波高值处。6.1.2堤顶宽度 对于一般用途的防波堤，顶宽按1.101.25倍设计波高取值，但要求不得小于2m，并至少能布放两排护面块体。对有特殊要求的防波堤，顶宽应按使用要求确定。如果从陆上推进施工，堤顶宽度还考虑施工机械的要求。6.1.3斜坡的坡度在设计斜坡时主要考虑外坡，内坡可陡于外坡。外坡坡度的确定应考虑波浪要素，护面块体及结构形式，一般按取1:11:3之间具体取值可见表6.1。表6.1 斜坡堤坡度表Tab.6.1 Mound breakwater slope tables护面形式抛填或安放块石干砌或浆砌块石干砌条石安放人工块体抛填方块坡度1/m1:1.51:31:

48、1.51:21:0.81:21:1.251:21:11:1.25如果在斜坡堤修宽肩台，肩台上下的边坡可分别取1:1.51:3和1:11:1.5。6.1.4护面块体的支承棱体和肩台护面块体的支撑棱体顶高程应低于设计低水位以下1.0倍设计波高，宽度不宜小于2.0m，棱体厚度不宜小于1.0m。肩台是在迎浪面斜坡上设置一平台，可供施工使用，也有消浪作用。如为施工用，其顶高程取施工水位，顶宽不宜小于2m。当为消浪用宽肩台时，其顶高程宜取于设计高水位以上1.03.0m处，顶宽一般可取设计波高的2.32.9倍，且不宜小于6.0m。6.1.5斜坡式防波堤的构造（1）护面块体当防波堤兴修于水深和波浪较大的水域中

49、时，各种混凝土制成的异型块体应运而生。这类块体可以增强自身稳定性，增加堤表面的糙度和渗透性，因此也提高消浪能力。世界上用得最早的是四脚锥体，其消浪性能及稳定性的良好表现，推动了各种异形块体的研究。目前世界上已报道的研究成果，各类混凝土异形块体约130种。图6.3所示为常用的几种异型块体，其形状和尺寸见防波堤设计与施工规范（JTJ 298-98)。块体的质量和结构应依设计波要素及堤体断面计算确定。图6.3 常用的异形块体Figure 6.1Common special-shaped blocka）四脚锥体（法国）；b）三柱体（美国）；c）四足锥体；d）扭王块体；e）杏脚锥体； f）合掌块体（日本）；g）四脚空心方块（日本）；h)铁砧体；i）扭工字型块体（南非） 对采用两层扭工字块体护面的斜坡堤，当为随机安放时，其上层应有60以上的块体保证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