东营港开发区防潮堤施工组织设计-毕业设计

PAGE1PAGE1前言黄河三角洲莱州湾西岸特殊的地形和地理环境，极易发生风暴潮，是我国风暴潮重灾区之一，也是世界上少数的温带风暴潮频发区。而该区域防潮体系已遭严重破坏，仅有的不成体系的土坝根本起不到防潮作用。并且风暴潮已经成为影响和制约东营市经济、社会发展和胜利油田油气开发的重要因素。因此，急需建设黄河三角洲莱州湾西岸广利河至永丰河段防潮体系。《黄河三角洲莱州湾西岸防潮体系一期工程可行性研究报告》及工程设计，由东营市水利勘测设计院和胜利油田管理局勘察设计院共同承担。为了保证设计质量，市指挥部委托青岛海洋大学、国家海洋局青岛海洋预报台进行了物理模型试验和数学模型试验，并于2002年6月29日通过专家评审。防潮堤是防波堤一种形式。防波堤用于围护港池，挡御波浪，维持水面平稳，以便船舶安全停泊和作业的水工建筑物。防波堤还可起到防止港池淤积和波浪冲蚀岸线的作用。它是人工掩护的沿海港口的重要组成部分。主要形式有：斜坡式、正砌方块式、矩形沉箱式以及其他形式。经过方案比选后选择斜坡式防波堤。斜坡式防波堤主要优点：波浪反射较弱，附近海面较平稳，在港内与口门处不会形成激浪；对地基不均匀沉降的适应性较好，对地基承载力要求较低，可用于比较软弱的地基；施工较简单，通常不需要大型起重设备；在施工过程中或建成以后，如有损坏，易于修复。斜坡式防波堤一般适用于水深不大(小于10－12米)、地基较软弱，且当地有量大价廉石料的海区。如果用混凝土块体护面，也适用于水深较大、波浪较大的地方。东营港附近有丰富的石料可供采集，考虑后该地区采用斜坡式的防潮堤。该课题主要解决问题是东营港开发区防潮堤施工组织设计。施工组织设计是对施工活动实行科学管理的重要手段，它具有战略部署和战术安排的双重作用。它体现了实现基本建设计划和设计的要求，提供了各阶段的施工准备工作内容，协调施工过程中各施工单位、各施工工种、各项资源之间的相互关系。主要分为四大部分：第一部分主要是对东营港开发区的气象、水文、泥沙、地形、地质等资料收集和调研，通过对资料的分析来掌握防潮堤的现状及存在的问题；第二部分主要包括根据地质地形条件防护的要求拟定防潮堤的尺寸以及防潮堤高程的拟定；第三部为防潮堤施工总体部署，即防潮堤施工组织设计的主要内容有施工工艺流程、主要采用的施工方法、主要施工方案、主要施工程序等；第四部分为防波堤的稳定性验算，地基承载力验算以及护壁的验算；第五部分主要是防潮堤总平面布置图，防潮堤的立、剖面图的绘制。该工程的实施将对构筑完善沿海防潮体系，提升沿海保障能力、促进黄蓝两大国家战略实施具有重大意义。

目录TOC\o"1-3"\h\u10587前言 13141目录 2212231设计说明 751961.1工程概况 797121.1.1工程位置 7282831.1.2工程名称及工程内容 7244851.2设计依据 787591.3设计原则 7299531.4设计标准及结构型式 7222881.4.1设计标准 7255541.4.2建筑物的规模、等级及结构型式 777261.5设计任务 884212设计资料 9185082.1主要设计要素 9134782.1.1风 9133982.1.2设计水位 9250182.1.3设计波浪要素 992522.1.4海冰 10197962.1.5地震 10204602.2自然条件 1080262.2.1气象 10303022.2.2水文 111522.2.3地形及地貌 12221532.2.4工程地质条件 13203632.2.5水文地质条件 17107422.2.6工程地质评价 19267673.设计成果 20104043.1总体设计成果 2011423.2结构方案成果 20117133.3关键性技术要求 2022523.3.1基础处理 2029043.3.2抛填堤心石 21162193.3.3抛填垫层石 21195363.3.4抛填压脚棱体和护底 22221843.3.5护面层施工 22244234结构选型 23234264.1结构型式 23151274.2构造尺度 2371295.结构计算 25188165.1设计条件 2594225.1.1设计水位 25264395.1.2设计波要素 25122215.1.3地质 25292925.1.4地震 25275.1.5结构安全等级 25124005.2断面尺度的确定 25194655.2.1胸腔顶高程 25233955.2.2堤顶宽度 2738645.3护面块体稳定重量和护面层厚度 27302395.3.1护面块体稳定重量 2710935.3.2护面层厚度 28294555.4垫层块石的重量和厚度 28292305.5堤前护底块石的稳定重量和厚度 29178355.5.1堤前最大波浪地流速 29201785.5.2护底块石的稳定重量 29282365.6.1持久组合 2972915.7胸墙的抗滑、抗倾稳定性计算 37296365.7.1沿墙底抗滑稳定性的承载能力极限状态设计表达式 37290195.7.2沿墙底抗倾稳定性的承载能力极限状态设计表达式 38131755.8地基稳定性验算 39115035.8.1根据《港口工程地基规范》JTJ250-98的有关规定： 39286265.8.2采用简单条分法验算边坡和地基稳定： 3933815.8.3地基稳定性验算： 40263935.9地基沉降计算 63221965.9.1根据《港口工程地基规范》： 6355685.9.2地基最终沉降量 63240475.9.3地基分层 63103955.9.4地基最终沉降量 6313786施工总体部署 6713706.1防波堤施工工艺流程图 6772906.2防波堤主要施工方法 68174616.3施工方法 69120646.3.1陆上施工： 6930026.3.2水上施工： 6948186.4施工前准备 6920536.5软基处理 7095746.5.1挖泥换砂（置换法）； 70166426.5.2打设竖向排水通道＋抛填水平向排水砂垫层。 7048327主要施工方案 73285117.1工程测量 73253527.1.1工程测量微网的布设、施测及平差计算 73118577.1.2工序测量及放样 74216647.2沉降位移观测计划 7562457.2.1施工观测内容 75316007.2.2观测计划 7540797.2.3沉降、位移观测点的埋设及观测 75326397.2.4记录及数据处理 76142957.2.5测量资料管理 7638827.3施工程序 7619957.3.1陆上推进施工程序 76253517.3.2水上施工的程序 77325567.4砂垫层抛填及砂棱体 77270477.4.1材料 77215447.4.2抛填工艺 7788937.4.3断面验收 78104657.5塑料排水板 78113227.5.1材料 78242117.5.2塑料板打设工艺 79228587.5.3、施打塑料排水板的质量控制 8079537.6高强土工格栅和土工布铺设 81108557.6.1土工格栅和土工布的制作 81141047.6.2土工格栅和土工布的铺设 82304267.6.3土工布倒滤层 86287427.6.4质量保证措施 87233897.7混合倒滤层铺设 88204057.7.1、混合倒滤层采用级配较好的天然石料或采用粒径5～80mm的碎石。 88242587.7.2、混合倒滤层的铺设要保证连续性，防止分离，铺设由下而上进行，并整平铺匀。 8816797.7.3.施工质量控制点 8912177.8基床碎石垫层 8930877.8.1碎石垫层抛填工艺 8921497.8.2碎石垫层验收 89217147.9堤心石（10～100kg）抛填 896857.9.1.块石材料技术要求 89310767.9.2.施工工艺 89100727.9.3堤心石——10～100kg块石 90282607.9.4垫层石 91207297.9.5压脚棱体和护底 91170897.9.6质量控制 9278767.10护底块石(300～400kg)抛填 92155757.11二片石垫层 93147777.11.1垫层块石抛理工艺 93136857.11.2垫层块石验收 93174207.12垫层块石(100～200kg)抛理 93184517.12.1垫层、护面块石抛理工艺 93197187.12.2垫层、护面块石验收 93270777.13扭工字块预制安装 93134887.13.1扭工字块预制 93175767.13.2工程监测与试验 9415387.13.3预制施工 94255697.13.4扭工字块体安装 96172667.14混凝土胸墙 101236517.14.1施工流程 101166627.14.2施工工艺 102166637.15回填砂 102165677.15.1施工船选择与配套 102258887.15.2施工船舶选择 102264947.15.3回填砂施工工艺流程： 103177357.15.4堤芯土吹填施工时，采取以下措施： 10387517.16雨季施工 10331198结论 10429704参考文献 10619896外文资料 10810777译文 11413592现浇楼板裂缝的产生与防治 11425959钢筋混凝土结构中钢筋连接综述 1151设计说明1.1工程概况1.1.1工程位置东营港经济开发区是省政府批准设立的省级经济开发区，是黄河三角洲高效生态经济区建设的龙头和优先发展区。东营港地处环渤海湾港口布局的适中位置，是东北经济区与华北、中原经济区交通通道的中心控制点，也是黄河三角洲与黄河经济带的交汇点，地理位置优越。东营港的建设将有力改善渤海西南岸的港口布局，发挥出其海陆两个扇面的辐射作用。1.1.2工程名称及工程内容工程名称：东营港开发区防潮堤施工组织设计工程内容：防潮堤施工1.2设计依据设计依据为：《海港总平面设计规范》、《海港水文规范》、《港口工程荷载规范》、《港口工程地基规范》、《防波堤设计与施工规范》、《港口水工建筑物》、《港口规划与平面布置》等相关规范标准，还有设计任务书、现有港区地形图、设计参考书等1.3设计原则（1）总体设计符合国家、地方经济发展规划和总体部署，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、施工进度快，获得较好的经济效益和社会效益。（3）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。1.4设计标准及结构型式1.4.1设计标准《黄河三角洲莱州湾西岸防潮体系一期工程可行性研究报告》及工程设计，由东营市水利勘测设计院和胜利油田管理局勘察设计院共同承担。为了保证设计质量，市指挥部委托青岛海洋大学、国家海洋局青岛海洋预报台进行了物理模型试验和数学模型试验，并于2002年6月29日通过专家评审。1.4.2建筑物的规模、等级及结构型式在天然泥面上铺设1.0m厚的砂垫层，打设塑料排水板，铺设高强土工格栅、土工布和碎石垫层各一层。堤心采用10～100Kg的堤心石，外侧上铺设2t扭工字块体，其下为150～200Kg的垫层块石，边坡为1:2。堤心石内侧铺设二片石、土工布及混合倒滤层，边坡为1:1.5，其上回填砂。1.5设计任务设计任务为做东营港开发区防潮堤施工组织设计，设计东营港防潮堤的结构并做结构计算。此防波堤抵御NE~SE方向波浪的作用，结构安全等级为Ⅱ级，结构重要性系数=1.0。2设计资料2.1主要设计要素2.1.1风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6.62m/s，大风日数（≥6级）最多为131天，最少年为64天，平均年为91天。2.1.2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0.00m2.1.3设计波浪要素湾内主要受来自外海NE～SE向风浪的影响。表2.1拟建防波堤前设计波要素（原始波向NE)Table2.1thebreakwaterdesignwaveelements(theoriginalwavetoNE)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NNW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2.1。表2.2拟建结构物前设计波浪要素汇总Table2.2thefrontofthestructuredesignofwaveparametersforsummary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1.160.920.757.6NE2.1.4海冰暂无。2.1.5地震本地区地震基本烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。2.2自然条件2.2.1气象（1）气温极端最高气温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3～7月），年最多雾日为45日，年最少雾日为17日。（5）风况（根据61～83年资料统计）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6.62m/s，大风日数（≥6级）最多为131天，最少年为64天，平均年为91天。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（m/s）资料详见表1.1。表2.3风向频率和风速表Table2.3thefrequencyofwinddirectionandwindspeedscale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22.6023.0223.1121.7117.5613.0722.1228.642.2.2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0.3～0.5m/s。（2）波浪湾内主要受来自外海NE～SE向风浪的影响。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NNW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1.3。（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2～3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，泥面高程在-2m左右。（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500～900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。2.2.4工程地质条件勘察结果表明，该区域土层分布较有规律。自上而下主要分为两大层：②粉质砂壤土、③1重粉质壤土，现将各土层特征按东西段防潮堤和南北段防潮堤两部分分别描述如下：（1）东西段防潮堤②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6.5m～15.5m，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0.6m～4.3m。表2.4物理、力学性指标分层统计表Table2.4thephysical,mechanicalpropertiesoflayeredstatisticaltable项目含水率W%重度γkN/m3孔隙比eo液限WL%塑性指数Ip液性指数IL抗剪强度Cq值kPa抗剪强度φq值度压缩系数av0.1～0.2MPa-1压缩模量Es0.1～0.2Mpa标贯击数(击)件数10762621071071072626434343最大值235.612.70.904129.90.2426.1926最小值17.618.90.5124.05.9﹤01626.40.067.725平均值23.419.60.665116.1116.6变异系数0.090.020.100.070.150.750.250.030.320.270.35小值平均值20.519.30.5952027.60.0811.9210.8大值平均值473329.30.1721.1521.3③1重粉质壤土：灰色，软塑～可塑状，土质不均匀，夹砂斑，在D1～D13、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。表2.5物理、力学性指标分层统计表Table2.5thephysical,mechanicalpropertiesoflayeredstatisticaltable项目含水率W%重度γkN/m3孔隙比eo液限WL%塑性指数Ip液性指数IL抗剪强度Cq值kPa抗剪强度φq值度压缩系数av0.1～0.2MPa-1压缩模量Es0.1～0.2Mpa标贯击数(击)件数1877181818229917最大值40.020.41.1246.626.80.98344.50.774.245最小值21.617.70.585172.90.492.742平均值35.318.30.99723.443.5变异系数0.120.050.190.090.160.300.470.39小值平均值28.418.00.786213.30.563.092.8大值平均值37.619.31.0544.424.20.83304.10.693.844.3表2.6东西段防潮堤物理、力学性指标建议值Table2.6sectionofseawall,somethingphysicalmechanicalindexesrecommendedvalue层号及土名含水率W%重度γkN/m3孔隙比eo液限WL%塑性指数Ip液性指数IL抗剪强度Cq值kPa抗剪强度φq值度压缩系数av0.1～0.2MPa-1压缩模量Es0.1～0.2Mpa地基土容许承载力f（kPa）②粉质砂壤土23.419.60.6652027.60.0811.92130③1重粉质壤土36.617.81.0842.321.90.74213.30.583.06100（2）南北段防潮堤②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，分布底高程为-13.58m～-17.64m。在D31孔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1.9m～7.2m，平均标贯击数N=6.7击。在该层上部局部分布有淤泥质土，灰褐色，灰黄色，软塑状，土质不均匀，混多量土团，主要分布于D28～D34、D36～D40、D87～D99、D82、D100和D101孔中，厚度为0.6m～4.3m，平均标贯击数N=1.5击。表2.7物理、力学性指标分层统计表Table2.7thephysical,mechanicalpropertiesoflayeredstatisticaltable项目含水率W%重度γkN/m3孔隙比eo液限WL%塑性指数Ip液性指数IL抗剪强度Cq值kPa抗剪强度φq值度压缩系数av0.1～0.2MPa-1压缩模量Es0.1～0.2Mpa标贯击数(击)件数4801891894804804801321329494282最大值31.920.40.8836.513.00.834429.90.3829.7525最小值19.618.40.5728.06.5﹤01226.30.064.372平均值24.419.40.7032.310.10.2126.329.40.1217.2911.9变异系数0.070.020.070.050.140.890.240.030.540.360.49小值平均值22.018.90.6330.18.3﹤0910.837.0大值平均值934.411.60.5523.5218.5③1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D14～D30、D32～D35、D37、D38和D41孔中，分层厚度为1.0m～5.5m。平均标贯击数N=3.1击。表2.8物理、力学性指标分层统计表Table2.8thephysical,mechanicalpropertiesoflayeredstatisticaltable项目含水率W%重度γkN/m3孔隙比eo液限WL%塑性指数Ip液性指数IL抗剪强度Cq值kPa抗剪强度φq值度压缩系数av0.1～0.2MPa-1压缩模量Es0.1～0.2Mpa标贯击数(击)件数11263631121121122424414163最大值35.620.11.0024116.10.5911.186最小值23.218.00.6430.312.10.1483平均值29.819.10.8845.823.9变异系数0.100.090.280.380.320.280.300.24小值平均值26.518.50.73644.553.5大值平均值32.719.60.9529.012.80.468.505.0表2.9南北段防潮堤物理、力学性指标建议值Table2.9theNorth-Southsectionofseawallphysics,mechanicsindexvalue层号及土名含水率W%重度γkN/m3孔隙比eo液限WL%塑性指数Ip液性指数IL抗剪强度Cq值kPa抗剪强度φq值度压缩系数av0.1～0.2MPa-1压缩模量Es0.1～0.2Mpa地基土容许承载力f（kPa）②粉质砂壤土24.419.40.7032.310.10.2910.83130③1重粉质壤土29.819.10.8854.53100土层描述未详尽之处，详见工程地质剖面图和钻孔柱状图。2.2.5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②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②粉质砂壤土和③1重粉质壤土进行了室内渗透试验，其结果详见下表表2.10各土层渗透系数统计表Table1.10thesoilpermeabilitycoefficienttables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②3820790565.63020860622.8③1150.33318.7151.47743.8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：②粉质砂壤土为弱透水土层，③1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0.48m，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2.11～2.13。表2.11混凝土的腐蚀性评价Table2.11evaluationofconcrete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2.12钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价Table2.12reinforcingsteelbarinreinforcedconcretestructurecorrosionevaluation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2.13钢结构腐蚀性评价Table2.13steelstructurecorrosionevaluation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。2.2.6工程地质评价②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，不宜直接做为持力层，使用时应进行地基处理；③1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.设计成果3.1总体设计成果在平面布置中，拟建一个2万吨级集装箱码头，采用双泊位布置，码头泊位长度为380m，码头前停泊水位50m，航道宽度187.5m，回旋水域400m，防波堤根据地形地质条件分为东西段和南北段，堤长2000m。陆域中的仓库、堆场、供电、供水及其它生产生活辅助设施都按照有关规定进行了合理的设计此次设计的总体原则：（1）总体的港区建设与当地的自然条件相适应，结合岸线资源把岸线资源利用率尽可能的最大化，远近结合并留有发展余地。（2）充分利用已有的设施、地形、资源，尽量减少工程量，节省建设投资。（3）码头及航道布置合理，满足码头、船舶安全快速作业要求。3.2结构方案成果本设计为防波堤，防波堤的结构形式为斜坡式，防波堤的顶面宽度为25m，顶面高程为+4.8m，胸墙顶高程为+7.8m。此结构安全等级为Ⅱ级，结构重要性系数=1.0。主要作用的荷载为波浪力。本工程概预算主要由以下几大部分组成：工程所需石料、扭工字块预制、运输费用、劳务费等。3.3关键性技术要求本工程中东西段分为两段，由东向西同时推进建设，南北段为一段由北至南推进建设。本工程重要工序的施工方法主要有基础处理、抛填提心石、抛填垫层石、抛填压脚棱体和护底以及护面层的施工。3.3.1基础处理（1）东西段防潮堤在D13、D44、D45、D47、D49和D58孔表层分布有淤泥质土，厚度0.6m～4.3m。可采用抛石挤淤法进行基础处理，抛石挤淤是在基底部抛投一定数量的块石，将淤泥挤出基底范围，以提高地基的强度。（2）南北段防潮堤在D31孔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1.9m～7.2m。在该层上部局部分布有淤泥质土，灰褐色，灰黄色，软塑状，土质不均匀，混多量土团，主要分布于D28～D34、D36～D40、D87～D99、D82、D100和D101孔中，厚度为0.6m～4.3m，。可采用爆破夯实法进行基础处理，爆破夯实是在水下块石和砾石地基和基础表面布置裸露或悬浮药包，利用水下爆破产生的地基和基础震动使地集合基础得到密实的方法。此方法夯实的效率高，但是此法有一定的危险，在实施过程中应严格按规定施工。夯实的好坏直接决定着此工程日后安全和使用问题，所以要严格控制夯实的厚度，认真做好夯实的检验工作。夯实率的检验应符合《爆破法处理水下地基和基础技术规程》的有关规定。夯实方法：分层夯实厚度不宜大于12m、。当起爆时药包在水面下的深度大于计算值20%时，分层夯实厚度可适当增加，但不得超过15m；当石头过厚时，应分层抛填、分层爆破。夯实率检查应符合下列规定：（1）检查方法可分别选用水砣、测杆、测深仪等方法。水砣测深适用于风、浪、流和水深较小的工程；测杆测水深适用风、浪、流较大，无回於，水深一般的工程；测深仪适用于一般工程特别是风、浪、流和水深较大的工程。（2）采用水砣或测杆测水深时，每5~10m设一个断面且不少于3个断面，1~2m设1个测点且不少于3个测点；测深仪测深，断面间距可取为5m且不少于3个断面。当爆后有较严重的地基基础边坡坍塌时，测深范围必须包括全坡面。3.3.2抛填堤心石抛填堤心石，不论是岛堤还是突堤，都是从一端开始，突堤如采用陆上施工，则必须从堤根开始，水上、陆上施工，因施工条件不同，其抛填方法也不尽相同。东西段防潮堤属于突堤，采用陆上推进法当突堤的堤顶用作通道时，其堤顶通常设有胸墙，这种堤顶较宽，堤心石顶标较高，一般具备陆上推进条件。陆上推进施工从堤根开始，由于堤根部分水深较浅堤心石可以一次到顶向前推进。为防止继续推进造成塌坡，此后堤心石的抛填，原则上分为两步进行。第一步粗抛，在水中抛填至0.00m；第二步由陆上继续推进，抛填到顶。南北段防潮堤属于岛堤，不具备陆上推进施工条件，故采用水上推进法。岛式防波堤的施工从一段开始，先抛棱体下部基础，接着抛棱体和护底，然后抛堤心石。堤心石原则上也可分为两步进行：第一步先粗抛，标高控制在0.00m左右；第二步抛填到顶。内坡堤心石的戗台可以作为第二步抛石中的一个分层。3.3.3抛填垫层石堤心石抛填完验收后，特别是外坡，要尽快地抛填垫层石，以提高斜坡堤的抗浪能力。抛填垫层石与抛填堤心石一样，按水上，陆上施工条件不同，其抛填方法也不尽相同。垫层石抛填后，尚须作理坡处理。（1）抛填根据东西段和南北段属于不同堤类型，分别采用陆上推进法和水上施工。陆上推进法：水上部分抛填和水下部分抛填。水上施工：水上施工抛填垫层石的方法，有民船、方驳和方驳-吊运的运输三种，其具体抛罚与抛填堤心石相同。（2）理坡垫层石质量常设计为护面块体质量的1/20~1/40。垫层的理坡要求与垫层石质量、护面块体类型有关，质量为10~100kg、100~200kg的垫层块石，其理坡后的允许高差在规定的允许值内。垫层块石的理坡方法有滑轨法和滑线法两种。3.3.4抛填压脚棱体和护底压脚棱体有用块石的，也有用干砌块石或用于坡面相同的护面块体的。用块石时，块石质量一般设计为护面块体质量的1/5~1/10，比垫层块石还大。因质量大，抛、理均比较困难，如护面为四角空心方块或栅栏板，应注意其常因块石压脚棱体表面凹凸不平，而易于向坡脚滑移。不论压脚棱体为块石和块体，均用水上施工或陆上推进施工，其抛填和吊装的方法与垫层或护面块体施工基本相同。护底离堤中心较远，且较薄，一般只能用于水上用民船或方驳抛填，其具体方法与水上抛填堤心石想通，但应勤测水深，控制器抛填厚度。3.3.5护面层施工斜坡式防波堤的护面层形式有块石、浆砌块石、抛填块石和安放人工块体。其中前三种护面层与一般类似项目的施工基本相同。下面介绍安放人工块体护面层的施工。（1）混凝土护面块体的预制混凝土护面块体的外形较复杂，模板的制作和加工通常较困难，块体的底模可根据制作方式分别采用混凝土地坪和混凝土胎模式或钢模，侧模一般用钢模。某些块体的预制可能需设上模和芯模，上模可采用钢模或木模板，在混凝土初凝后可拆除，芯模采用充气胶囊或钢木芯模。（2）安放混凝土护面块体施工对于用两层扭工字块护面的斜坡堤，其港外侧构造应符合下列要求：①当随机安放两层扭工字块时，其上层应有60%以上的块体保持垂直杆件在堤坡下方，水平杆件在堤坡上方的形式。②当规则安放扭工字块时，应使全部块体保持垂直杆件在堤坡下方，水平杆件在堤坡上方。

4结构选型4.1结构型式方案一设有人工块体护面的抛石斜坡式防波堤，港侧和海侧均采用斜坡形式，港侧坡度为1:2。海侧坡度为1:1.5，堤顶高程为4.8m，宽度为25m。兼作管廊和车辆通道。方案二防波堤采用混合式结构型式，即港侧采用重力式直立式防波堤，可以兼做码头岸壁，临海侧采用人工块体护面的抛石斜坡式防波堤结构。码头使用宽度40米，码头面顶高程为5.0m。东营本地石料丰富，运输成本相对较低。而且直立堤的消能效果较差，建造过程一般需要大型专门的施工机械，施工较复杂；采用重力式结构时，一般适用于地基较好的情况，如果是软弱地基需进行加固处理。直立堤一旦发生破坏，后果严重，修复极其困难。然而莱州湾西岸特殊的地形和地理环境，极易发生风暴潮，是我国风暴潮重灾区之一，也是世界上少数的温带风暴潮频发区。所以从经济，安全，实用等多方面考虑。本次设计采用方案一设有人工块体护面的抛石斜坡式防波堤，港侧和海侧均采用斜坡形式，港侧坡度为1:2。海侧坡度为1:1.5，堤顶高程为4.8m，宽度为25m。兼作管廊和车辆通道,充分发挥了防潮堤的作用。4.2构造尺度图4.1斜坡堤胸墙断面图Fig4.1slobreakwaterparapetsectionsping防波堤的长度为2000m，顶面宽度为18m，顶面高程为+4.8m，胸墙顶高程为+7.5m。斜坡面的坡度比海侧为1：1.5，港侧为1:2。海侧：堤身段、堤根段的肩台宽度为10.4m，高程为-10.03m，护底采用60~100kg块石，坡度比为1:2。上部采用双层护面，第一层护面采用扭工字块体，护面层厚宽2.5m，坡度比为1：1.5，第二层护面采用100~150kg块石护面，护面层厚1.0m，坡度比为1:1.5。港侧：堤身段、堤根段的肩台宽度为10.3m，高程为-8.27m，坡脚采用60~100kg块石，坡度为1:2。上部采用单层护面，用150~200kg块石护面，护面层厚1m，坡度比为1:2。

5.结构计算5.1设计条件5.1.1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：-2.38m5.1.2设计波要素重现期为50年，堤前水深：-12.67m；设计高水位：极端高水位：重现期为25年：设计高水位：极端高水位：设计低水位：5.1.3地质工程地质条件勘察结果表明，该区域土层分布较有规律。自上而下主要分为两大层：②粉质砂壤土、③1重粉质壤土，现将各土层特征描述如下：5.1.4地震本地区地震基本烈度为7度。5.1.5结构安全等级本结构安全等级为二级。5.2断面尺度的确定本港潮差较大，验潮期间出现的最大潮差为6.10m，流速一般在0.3~0.5m/s。故该防潮堤堤前设计波要素去重现期为五十年一遇的极端高水位为计算水位（仅允许少量越浪）。以下计算水位均采用五十年一遇的极端高水位。5.2.1胸腔顶高程（1）根据《防波堤设计与施工规范》JTJ298-98有关规定：胸腔顶高程=设计高水位+1.25（5.1）=（2）根据港口工程《海港水文规范》JTJ213-98有关规定：按波浪爬高确定其胸腔顶高程。正向规则波的爬高按公式（5.2）、（5.3）、（5.4）、（5.5）和（5.6）计算。（5.2）（5.3）（5.4）（5.5）（5.6）式中：R波浪爬高，从静水而算起，向上为正；与斜坡护面结构型式有关的糙渗系数，扭工字块体（安放二层）时波浪爬高值（m）；相应于某一时的爬高最大值；M与斜坡的m有关的函数；爬高函数；系数，由表8.2.3-1确定，即极端高水位4.25m时：1)东西段：按波浪爬高顶高程确定的胸墙高程为：2)南北段：按波浪爬高顶高程确定的胸墙高程为：经综合分析比较后，确定该胸墙高程为：7.50m。5.2.2堤顶宽度根据构造和工艺使用要求综合确定。按构造要求：极端高水位时：根据工艺及使用要求（有效宽度）：取堤顶宽度为11.05m（有效宽度）。5.3护面块体稳定重量和护面层厚度5.3.1护面块体稳定重量按《防波堤设计与施工规范》由公式（5.7）和（5.8）计算：（5.7）（5.8）式中：W单个块体的稳定重量（t）；块体材料的重度（），扭工字块体；H设计波高（m），H=3.0m；块体稳定系数，查表；海水的重度（），；斜坡与水平面的夹角，。根据技术经济综合分析比较后，确定堤头、堤身采用2t的扭工字块体（安放两层）。5.3.2护面层厚度按《防波堤设计与施工规范》由公式（5.9）计算：（5.9）式中：h护面层厚度（m）；护面块体层数=2；C块体形状系数，查表4.2.18C=1.2。5.4垫层块石的重量和厚度垫层块石重量去护面块体重量的1/10~1/20.即垫层块石厚度：（5.10）式中：h护面层厚度（m）；护面块体层数=2；C块体形状系数，查表4.2.18C=1.0。垫层块石重度，取。取h=0.75m5.5堤前护底块石的稳定重量和厚度5.5.1堤前最大波浪地流速按《防波堤设计与施工规范》由公式（6.11）计算：（5.11）经比较取设计低水位-2.38m情况：5.5.2护底块石的稳定重量根据堤前最大波浪底流速查表选用60~100kg块石，经计算，厚度取60cm。5.6胸腔的作用标准值计算及相应组合5.6.1持久组合极端高水位4.25m时：①胸墙的作用标准值计算：1）东西段：a单位长度胸墙自重力标准值G的计算：图5.1东西段胸墙的作用标准值（极端高水位）Fig5.1thingssegmentparapetrolestandardvalue(extremehighwaterlevel)b无因次参数的计算：（5.12）式中：堤前水深（m)；H设计波高（m）；；L波长（m）；L=78.80m。c波峰作用时胸墙上平均压力强度的计算：由于（5.13）式中：与无因次参数和波坦有关的平均压力强度；由,。查图得；海水的重度（），。d胸墙上波压力分布高度：的计算：（5.14）式中：与无因次参数和波坦有关的波压力作用高度系数查图得：。e单位长度胸墙上水平波浪力标准值P（kN/m）的计算：因胸墙前安放两排两层扭工字块体，故作用在胸墙上的水平波浪力标准值和波浪浮托力标准值可乘以0.6的折减系数。（5.15）式中：P水平波浪力标准值f单位长度胸墙内侧土压力标准值计算：（5.16）式中：波浪浮托力折减系数，采用0.7；b胸墙底宽（m）。g单位长度胸墙内侧土压力标准值计算：当胸墙底面埋深1.0m时，内侧地基土或填石的被动土压力可按有关公式计算并乘以0.3折减系数作为土压力标准值。墙后填石：（5.17）（5.18）（5.19）②胸墙作用标准值产生的力矩计算：a单位长度胸墙自重力标准值对胸墙后趾的稳定力矩计算：b单位长度胸墙上水平波浪力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩计算：（5.20）c单位长度胸墙上波浪托浮力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩计算：（5.21）d单位长度土压力标准值对胸墙后趾的稳定力矩计算：（5.22）①胸墙的作用标准值计算：2）南北段：a单位长度胸墙自重力标准值G的计算：图5.2南北段胸墙的作用标准值（极端高水位）Fig5.2theNorth-Southsectionofparapetrolestandardvalue(extremehighwaterlevel)b无因次参数的计算：（5.12）式中：堤前水深（m)；H设计波高（m）；；L波长（m）；L=79.88m。c波峰作用时胸墙上平均压力强度的计算：由于（5.13）式中：与无因次参数和波坦有关的平均压力强度；由,。查图得；海水的重度（），。d胸墙上波压力分布高度：的计算：（5.14）式中：与无因次参数和波坦有关的波压力作用高度系数查图得的：。e单位长度胸墙上水平波浪力标准值P（kN/m）的计算：因胸墙前安放两排两层扭工字块体，故作用在胸墙上的水平波浪力标准值和波浪浮托力标准值可乘以0.6的折减系数。（5.15）式中：P水平波浪力标准值f单位长度胸墙内侧土压力标准值计算：（5.16）式中：波浪浮托力折减系数，采用0.7；b胸墙底宽（m）。g单位长度胸墙内侧土压力标准值计算：当胸墙底面埋深1.0m时，内侧地基土或填石的被动土压力可按有关公式计算并乘以0.3折减系数作为土压力标准值。墙后填石：（5.17）（5.18）（5.19）②胸墙作用标准值产生的力矩计算：a单位长度胸墙自重力标准值对胸墙后趾的稳定力矩计算：b单位长度胸墙上水平波浪力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩计算：（5.20）c单位长度胸墙上波浪托浮力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩计算：（5.21）d单位长度土压力标准值对胸墙后趾的稳定力矩计算：（5.22）5.7胸墙的抗滑、抗倾稳定性计算5.7.1沿墙底抗滑稳定性的承载能力极限状态设计表达式见（JTJ298-98）公式（5.23）：（5.23）式中：结构重要性系数，查表；水平波浪力分项系数，持久组合：设计高水位取1.3，极限高水位取1.2；短暂组合：取1.2。波浪托浮力分项系数，持久组合：设计高水位取1.1，极限高水位取1.0；短暂组合：取1.0。自重力分项系数，取1.0；被动土压力分项系数，取1.0；胸墙底面摩擦系数设计值，取极端高水位4.25m时：=1\*GB3①东西段：（5.23）左式=右式=左式<右式，满足要求。=2\*GB3②南北段：（5.23）左式=右式=左式<右式，满足要求。5.7.2沿墙底抗倾稳定性的承载能力极限状态设计表达式见公式（4.24）：（5.24）式中：结构系数，取1.25；其他各分项系数同前。（2）极端高水位4.25m时：=1\*GB3①东西段：（5.24）左式=右式=左式<右式，满足要求。=2\*GB3②南北段：（5.24）左式=右式=左式<右式，满足要求。5.8地基稳定性验算5.8.1根据《港口工程地基规范》JTJ250-98的有关规定：土坡和地基的稳定性验算，其危险滑弧应满足以下承载能力极限状态设计表达式见公式（5.25）：（5.25）式中：分别为作用于危险滑弧面上滑动力矩的设计值（）和抗滑力矩