海岸工程第四课

主讲人：童朝锋、孟艳秋二〇一六年九月港口海岸与近海工程学院COLLEGEOFHARBORCOASTALANDOFFSHOREENGINEERING海岸工程港口、航道及海岸工程专业课程课时安排总计：1.5学分/24学时第一章海岸防护概论

（2学时）第二章海岸防护工程

（12学时）（1）海堤

（7学时）（2）护岸

（1.5学时）（3）丁坝

（1学时）（4）潜坝

（1学时）（5）人工补滩工程（0.5学时）第三章围海工程

（6学时）第四章防波堤工程

（3学时）第五章其他海岸工程

（1学时）第二章海岸防护概论本章内容：第一节海堤第二节

护岸第三节

丁坝第四节

潜坝第五节

人工补滩工程本章需要了解掌握知识点：第一节海堤

海堤设计标准，设计潮位与设计波浪计算，海堤断面型式和构造，海堤设计方法，地基稳定与沉降计算，软基处理。第一节海堤(seadyke,dikeseawall)确定海堤标准和等级水文、地形、基础和社会基本资料堤线布置和堤型选择设计水文要素确定：设计水位、设计波高稳定沉降计算堤基处理堤身设计施工设计4、设计波浪计算波列累积频率应用中的一些基本概念：按部分大波平均值定义的特征波：最大波高、十分之一大波、有效波、平均波有效周期、平均周期按累积频率定义的特征波：工程上常用的波高包括：平均波高（）：累积频率波高（）：1/10大波（）：有效波高（）：Review4、设计波浪计算《海堤工程设计规范》规定的设计标准Review波浪重现期的推算——正常推算资料：20年以上的波浪实测资料，分方向。方法：PIII型分布曲线拟合具体步骤：（1）收集处理数据，需要20年以上的资料，一般用分方向的某一累积频率的波高年最大系列进行频率分析。确定不同重现期的设计波浪，每个方向将此方向左右共22.5度角度内的波浪作为统计波高。统计的波高样本以某一方向的年最大值，用显著波高计算.（2）根据实测数据从大到小排列，计算经验累积频率P4、设计波浪计算Review波浪传播变形4、设计波浪计算近岸浅水区波浪变形计算，宜采用数值计算方法进行波浪浅水变形、折射、绕射计算。浅水变形Review折射系数4、设计波浪计算Review海堤类型（按海堤临水面外形特点来区分）斜坡式陡墙式混合式6、堤型类型和选择斜坡式——结构型式

·6、堤型类型——斜坡式断面形式:梯形、坡度<45度斜坡式——结构型式

·6、堤型类型——斜坡式断面形式:梯形、坡度<45度典型斜坡堤断面形式斜坡式——结构型式

·6、堤型类型——斜坡式断面形式:梯形、坡度<45度典型斜坡堤断面形式防浪胸墙：防越浪，约1m高斜坡式——结构型式

·6、堤型类型——斜坡式断面形式:梯形、坡度<45度典型斜坡堤断面形式堆石棱体：防堤脚冲刷，增加海堤稳定斜坡式——结构型式

·6、堤型类型——斜坡式断面形式:梯形、坡度<45度马道：增加稳定性典型斜坡堤断面形式斜坡式——结构型式

·6、堤型类型——斜坡式断面形式:梯形、坡度<45度典型斜坡堤断面形式反滤层：防止堤心土流失斜坡式——结构型式

·6、堤型类型——斜坡式断面形式:梯形、坡度<45度典型斜坡堤断面形式排水砂垫层：软土地基排水斜坡式——结构型式

·6、堤型类型——斜坡式断面形式:梯形、坡度<45度典型斜坡堤断面形式护脚（或镇压）（采用抛石棱体,或作大方脚或丁砌条石）：防堤前冲刷，增加地基稳定，斜坡式——结构型式

·6、堤型类型——斜坡式断面形式:梯形、坡度<45度典型斜坡堤断面形式护面（护坡）：保堤。斜坡式——结构型式·6、堤型类型——斜坡式断面形式:梯形、坡度<45度动力优点：堤前波浪反射小；地基优点：堤身宽大，地基应力分布均匀，稳定性好；施工优点：施工简单，堤身变形和局部破化适应性强，便于修复护面材料: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、水泥土和草皮护坡动力缺点：波浪爬坡高；材料缺点：堤身宽大，工程量和占地面积大；施工缺点：施工中容易导致土方冲走。斜坡式——特征

·6、堤型类型——斜坡式断面形式:梯形、坡度<45度动力优点：堤前波浪反射小；地基优点：堤身宽大，地基应力分布均匀，稳定性好；施工优点：施工简单，堤身变形和局部破化适应性强，便于修复护面材料: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、水泥土和草皮护坡动力缺点：波浪爬坡高；材料缺点：堤身宽大，工程量和占地面积大；施工缺点：施工中容易导致土方冲走。陡墙式——结构型式

·6、堤型类型——陡墙式断面形式:坡度>45度干砌块石陡墙土方陡墙式——结构型式

·6、堤型类型——陡墙式干砌块石陡墙土方典型陡墙式断面形式断面形式:坡度>45度陡墙式——结构型式

·6、堤型类型——陡墙式干砌块石陡墙土方典型陡墙式断面形式防护墙材料:干砌块石或条石、现浇筑整体混凝土L型，箱型等回填材料:土陡墙式——特点

·6、堤型类型——陡墙式干砌块石陡墙土方动力优点：破浪爬坡小材料优点：断面小，土方量少；施工优点：施工快，石方或预制块体掩护土方，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动力缺点：反射大，形成立波，堤角易冲刷；堤前时有破波，动水压力大，堤身破坏性大地基缺点：地基应力集中，地基要求高；墙与墙后填料的沉降差大。施工缺点：破坏以后难修复。混合式——结构型式

·6、堤型类型——混合式断面形式:上陡墙下斜坡、上斜坡下陡墙、水位与结构型式关系:平均高潮位一般位于陡墙与斜坡转折点混合式——特点

·6、堤型类型——混合式陡墙式和斜坡式的优点和缺点兼有！！！！特别适用在对老堤的加固加高工程中。6、堤型类型和选择各堤型设计关注重点：斜坡式：堤基不均匀沉降变形、护面结构与堤身土体的整体结合强度和护面结构的整体稳定及抗波浪压力的能力。陡墙式：墙与墙后填料的稳定、两者之间的不均匀沉降变形及波浪上壅回落引起的墙角淘刷等。混合式：平台面与后墙的转折处承受波浪冲击的能力及波浪对平台的淘刷。设计关注重点是以地基强度、不均匀沉降、波浪消能等为主。日照海堤破坏图斜坡式陡墙式6、堤型类型和选择堤型选择原则：堤型选择应根据堤段所处位置的重要程度、地形地质条件、筑堤材料、水流及波浪特性、施工条件，结合工程管理、生态环境和景观等要求，综合比较确定。海堤断面型式根据具体条件可选择斜坡式、陡墙式和混合式等型式。当堤线较长或地质、水文条件变化较大时，宜分段设计，各段可采用不同的断面型式，结合部位应做好渐变衔接处理。6、堤型类型和选择堤型选择：地质条件较差、堤身相对较高的堤段，海堤断面宜采用斜坡式。地基条件较好、滩面较高的堤段，或虽有软弱土层存在，但经地基加固处理后在经济上合理的堤段，海堤断面可选择陡墙式。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。在破波带以外，或者水深比较小波浪不大区域，可以考虑采用陡墙式（直立式）;破波带以内，则考虑采用斜坡式。7、海堤基本断面的确定海堤基本断面尺寸：堤顶高程----（Zp）

堤顶宽度----（B）堤身边坡---（1:M）

7、海堤基本断面的确定堤顶高程----（Zp）定义：沉降达到稳定后的堤顶高程，包括防浪墙的高度，但是也必须满足不计防浪墙的堤顶高程仍应高出设计高潮(水)位0.5H1％。影响因素：海堤防御标准中的潮位和波浪的重现期；

波列累积频率确定；

当地的气象和水文条件；

海堤的结构特点。具体确定：Zp——设计频率的堤顶高程，m；Hp——设计频率的高潮(水)位，m；RF——按设计波浪计算的累积频率为F的波浪爬高值，m；A——安全加高值，m越浪量校核要预留工程后沉降量。预留沉降量可根据堤基地质、堤身土质及填筑密度等因素分析确定.沉降量包括堤身沉降量和堤基沉降量，根据经验，一般压实较好的海堤，沉降量约为堤高的3％～5％，一般在筑堤竣工验收后5～10年沉降基本完成。7、海堤基本断面的确定堤顶高程----（Zp）Hp(设计频率的高潮(水)位)：

根据设计标准确定不同重现期水位。RF(累积频率为F的波浪爬高值)：取堤脚前约1／2波长处的波浪要素，当堤脚前滩涂坡度较陡时，应取靠近海堤堤脚处的波浪要素；不允许越浪设计F=2％，允许部分越浪设计时取F=13％)；A(安全加高值)：（海堤工程规范，浙江省、福建海堤规范规范）7、海堤基本断面的确定堤顶高程----（Zp）越浪量校核要求：对于l级～3级或有重要防护对象的允许越浪海堤，应通过模型试验验证允许越浪量及越浪水量，以及堤顶和背水坡护面的防冲稳定性规则波越浪量计算公式与结构形状、入射波波陡、结构物前趾水深/入射波高等因素有关的相对经验系数。F小于R，顺风增加越浪量；F大于R，则未必不规则波越浪量计算公式7、海堤基本断面的确定堤顶宽度----（B）定义决定因素：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要求：堤顶宽度不小于3~4m,淤泥质海岸也可以取6~8米，若有公路，则按公路宽度要求确定。7、海堤基本断面的确定堤身边坡---（1:M）

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。堤身边坡确定过程:先根据海堤内外边坡的材料初步确定海堤的坡比。然后进行稳定和风浪爬高实验验证。海堤护坡类型外坡坡比内坡坡比斜坡式海堤干砌块石护坡1:2~1:3水上：（粘性土）:1:1.5~1:3.0（砂性土）1:3.0~1:5.0水下：海泥惨沙:1:5~1:10山土/砂壤土：1:5~1:7浆砌块石混凝土护坡1:2~1:2.5抛石护坡不小于1:1.5人工块石护坡1:1.25~1:2.0陡墙（防护墙）1:0.1~1:0.5混合式参照块石护坡和陡墙确定海堤内外边坡坡比表堤身边坡设计还应遵循以下原则：斜坡式断面堤身高度大于6m时，背海侧坡面设马道，宽度大于1.5m。斜坡式断面波浪作用强烈的堤段，采用复合斜坡式断面，临海侧设置消浪平台，高程宜位于设计高潮(水)位附近或略低于设计高潮(水)位。平台宽度可为设计波高的1～2倍，且不宜小于3m。陡墙式断面临海侧宜采用重力式或箱式挡墙，背海侧回填土料，底部临海侧基础应采用抛石等防护措施。混合式断面堤身高度大于5m时，临海侧平台可按本条2款规定的消浪平台宽度要求确定。7、海堤基本断面的确定平台宽度为0.5~2H可以减少波浪爬高15%~25%，《海港水文规范》海堤背海侧设置交通道时，其高程应高于背海侧最高水位1.0～2.0m，宽度为4～8m。在软基上的海堤背海侧交通道应与反压平台结合考虑。8、海堤的构造海堤构造：堤顶结构（堤顶及防浪墙））护坡护坡垫层护坡基脚防护墙堤顶及防浪墙护坡护坡基脚护坡垫层防护墙堤顶及防浪墙8、海堤的构造堤顶结构（堤顶）——堤顶宽度主要应满足结构稳定和交通要求有公路要求情况下，要结合公路设计要求；需要设置堤错车道但顶宽度不大于4.5m时，在堤背海侧错车道处的路基宽度应不小于6.5m，有效长度应不小于20m；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）；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。各种类型路面的单坡路拱平均横坡度表8、海堤的构造堤顶结构（堤顶横坡度）堤顶结构（堤顶路面结构形式）8、海堤的构造一般堤顶路面结构形式8、海堤的构造堤顶错车道平面形式堤顶结构（堤顶错车道）——适用在等级比较低的海堤8、海堤的构造堤顶结构（防浪墙）位置：防浪墙宜设置在临海侧材料：由块石、条石干砌或浆砌、预制混凝土块。形式：迎水面为直立或反弧曲面，背水面坡度，每隔8～12m设置一条沉降缝。尺寸：高度0.8~1.2m,底宽是0.8~1.2m，顶宽是0.6~1.0，1:0.2~1:0.5,埋置深度应大于0.5m。特殊情况：生产、生活有需要时，在保证工程安全的前提下，可在堤顶防浪墙上开口，但应采取相应的防浪措施。8、海堤的构造防浪墙代表结构形式8、海堤的构造堤顶防浪墙上开口

注意台风期间的防水防浪：门后用砂、土包堵塞装配式简易木闸门门槽布置图开口用作人行道口8、海堤的构造上堤坡道和上堤步级的设置上堤坡道的位置宜设在海堤的背海侧，道宽不小于3m，最大纵坡不宜大于8％。当交叉角为45°～90°之间时，圆曲线半径相应为27～l0m。设置必需的路拱横坡度，将交叉处降雨排出堤外。背海侧坡面设置上堤步级，设置间距为500～1000m。8、海堤的构造护坡护坡的主要作用：保护堤身填土免受风浪、潮流的冲刷，同时防止雨水的侵蚀.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渡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。8、海堤的构造护坡护坡的主要作用：保护堤身填土免受风浪、潮流的冲刷，同时防止雨水的侵蚀.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渡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8、海堤的构造常用护坡的设计干砌块石特点：优点:柔性好,适应堤身变形,易发现堤身土流失致局部掏空,施工简单，易维修。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。应用要求：单块体重量满足稳定要求。最小厚度不小于40cm。块石最好是有规则的形状薄弱环节采用大块石。应用范围：一般应用于斜坡堤。波浪相对小的区域。干砌块石结构示意图,将块石头进行竖砌或条石丁砌,厚度可以达到0.6~1.2m.抵御3m的波高台湾东天然块石护坡8、海堤的构造常用护坡的设计浆砌石或灌砌块石特点：优点:整体稳定性好,抗御风浪和潮流能力强。缺点:柔性差,局部沉降致护面裂缝,护面空隙小,波浪爬高增加。应用要求：单块体重量满足稳定要求。最小厚度不小于30~40cm。设置变形缝和排水孔。满足一定的混凝土标号。应用范围：一般应用于斜坡堤。波浪相对小的区域。浆砌或灌砌块石结构示意图变形缝间距10~15m排水孔终横间距2~3m要求不低于Ml0的水泥砂浆或C20混凝土灌8、海堤的构造常用护坡的设计浆砌石或灌砌块石特点：优点:整体稳定性好,抗御风浪和潮流能力强。缺点:柔性差,局部沉降致护面裂缝,护面空隙小,波浪爬高增加。应用要求：单块体重量满足稳定要求。最小厚度不小于30~40cm。设置变形缝和排水孔。满足一定的混凝土标号。应用范围：一般应用于斜坡堤。波浪稍大的区域。浆砌或灌砌块石结构示意图变形缝间距10~15m排水孔终横间距2~3m要求不低于Ml0的水泥砂浆或C20混凝土灌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10.0Mpa8、海堤的构造常用护坡的设计混凝土或浆砌石框格固定干砌石特点：上述两者有特点兼有。应用要求：框格边长为2～8m。其他要求同上述两者应用范围：一般应用于斜坡堤。波浪稍大的区域。混凝土或浆砌石框格固定干砌石8、海堤的构造常用护坡的设计抛石护坡特点：优点:适应堤身变形,消浪性能好。缺点:整体稳定性差,整体抗御风浪和潮流能力差。应用要求：厚度一般取50~90cm。单个块体不宜过大过重。应用范围：适用于临时性的防护措施。风浪不是很大的永久性工程。护脚防冲工程8、海堤的构造常用护坡的设计混凝土板特点：优点:整体稳定性好,抗御风浪和潮流能力强。缺点:波浪爬高相对高。应用：类型:预制和现浇预制平面形态:正方形和长方形尺寸（预制）：0.5m*0.5m、1.0m*1.0m

（现浇）：5m*5m～20m*20m厚度：（预制）15~20cm；（现浇）15~40cm块体连接：（预制）搭接式、舌榫式；（现浇）沥青、异形橡胶应用范围：和景观结合。8、海堤的构造常用护坡的设计人工块体特点：优点:消浪性能好抗御风浪和潮流能力强，

堤身变形能力强。缺点:人工混凝土块体造价昂贵。应用要求：最小厚度不小于30~40cm。四脚空心块、扭工块及扭王块体。稳定重量、护面层厚度及混凝土量需要满足稳定要求应用范围：缺少石料的地方。波浪大的区域。人工块体结构示意图8、海堤的构造常用护坡的设计人工块体8、海堤的构造常用护坡的设计水泥土护坡特点：优点:整体性相对好。缺点:抗风浪性能差。应用要求：水泥含量的控制７％～１５％；各层要压实，每层厚度15～20cm；层与层之间要结合良好。应用范围：缺少石料的地方。波浪小的区域。生态护坡特点：优点:景观效果好。缺点:不能抗风浪。应用：非临海侧护坡。或和格栅式防护结构配合使用。8、海堤的构造护坡垫层反滤层的作用:防止堤身土的在波浪和地下渗流作用下流失，并且做护面基础。基本经验:由2或3层无粘性材料组成，粒径从堤内向堤外逐渐增大.粒径3~5cm的碎石作为粘土填筑的土堤层材料，厚度不小于20~30cm.自然级配的石渣作为过渡层，石渣片长边小于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60~80cm护坡垫层非粘性土堤的反滤层设计中国:表示反滤层不能太粗