摘 要

本课题对福建一级渔港进行分析，拟设计一斜坡式防波堤，用以保障港区安全，根据防波堤设计与施工规范，考虑渔港区域自然条件和水文条件以及其材料来源，合理的布置防波堤，对斜坡堤的构造和尺寸进行相关参数的设计，并对胸墙的抗滑和抗倾稳定性，以及地基的整体稳定性进行验算，计算了地基最终沉降量进行预留。斜坡堤的材料用量和具体用材，在考虑经济性和施工便利性等因素，选用扭工字块体作为护面材料，并计算出了所需要的用量。对于施工注意事项进行说明，并绘制了相应典型断面。

关键词：防波堤；胸墙；地基沉降；稳定性

Abstract

Based on the analysis of the first-class fishing port in Fujian Province, this project plans to design a slope breakwater to ensure the safety of the port area. According to the design and construction specifications of the breakwater, considering the natural and hydrological conditions of the fishing port area and its material sources, reasonably arrange the breakwater, design the relevant parameters of the structure and size of the slope breakwater, as well as the anti sliding and anti tilting stability of the breast wall, and The overall stability of the foundation is checked and the final settlement of the foundation is calculated for reservation. In consideration of the factors of economy and construction convenience, I-shape block is selected as the protective material, and the required amount is calculated. It also explains the construction precautions and draws the corresponding typical sections.

Key words: breakwater; the breast wall; foundation settlement; foundation stability

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3研究内容与方法 3

第2章 斜坡堤设计计算 5

2.1设计资料 5

2.2断面设计 7

2.2.1胸墙顶高程 7

2.2.2堤顶宽度 8

2.2.3边坡坡度 9

2.2.4护面块体的稳定重量 9

2.2.5护面层厚度 9

2.2.6垫层块石的重量和厚度 10

2.2.7堤前护底块石的稳定重量和厚度 10

第3章 斜坡堤结构稳定性验算 11

3.1胸墙作用力标准值 11

3.1.1持久组合 11

3.1.2短暂组合 15

3.2胸墙稳定性验算 17

3.2.1胸墙的抗滑稳定性验算 17

3.2.2胸墙的抗倾稳定性验算 17

3.3地基稳定性验算 18

3.3.1计算原则 18

3.3.2作用组合 19

3.4地基沉降计算 20

第4章 结论 21

附录 22

参考文献 24

致谢 25

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

沿海地区经济发达，人员密集，海洋带来发展机遇的同时，海浪海啸等也对近岸地区的人民安全和建筑隐患造成了较大的威胁，而近代以来科技快速的发展的同时，也导致环境问题加剧，全球气候变暖，从而全球的海平面也因为温度升高导致的两极冰川融化而上升，全世界已然开始意识到了问题的严重性和亟待解决性，这对沿岸地区造成了不可忽视的影响，比如一个很严峻的就是导致近岸海浪冲刷加剧和水深变大，进而降低了港口水域的稳定以及工程作业安全，最重要的是对于附近渔民的生命财产安全极为不利。福建该渔港区内泥沙冲淤积较少。地质构造较稳定，距市区位置不远，交通非常便利，是整个区域仅有的一个天然深水良港。但是，波浪条件相对较差，附近海域水深较大，近海岸经常受到强波浪力的作用。综上可知，有必要修建防波堤来优化福建港区的作业环境以及掩护港内安全性。综合港区的自然条件，本课题将设计一种斜坡式防波堤作为保护港区的防波堤结构，并通过查询的相应文献资料和查阅的计算方式，设计出符合要求的防波堤，并对其进行其稳定性计算，以确认其合理性。而从现国内外研究现状及其研究成果来看防波堤具有极高的实用价值和经济性。

防波堤作为海岸工程中极为重要的水工建筑物，我们在海边，经常可以看见沿海岸上连绵不断的防波堤。而修建这样的防御工事，一是为了减少海浪冲刷导致的周围的建筑物损坏，保证人事物的安全性；再者，它有维持水面平稳的功用，以便渔船能够安全平稳地作业和停靠^[1]。故其在海岸工程中具有独特地位及重要意义。防波堤按结构可以分为斜坡式，直立式以及特殊形式三种。在深水处，波浪作用强烈，因此绝大多数防波堤就修筑于此处，它们直接承载波浪力作用，修建难度也大大增加，对于施工工艺也有较大的要求。防波堤在保护港内安全时，自身需要有好的稳定性和强度。防波防御波浪保护港域，确保港内水域保持稳定，便于渔船作业，同时也有助于一些货物装卸作业和旅客旅途便利。防沙，防浪，防冲，施工导流时或者建造码头时也要修筑防波堤来完成。防波堤工程中，安全是设计和施工中最首要考虑的问题，这对渔港内生命与财产的安全尤为关键。防波堤的破损所造成的后果也取决于建筑物等级，一级渔港若防波堤损坏将造成严重的破坏。目前在世界上防波堤的建造已经不胜枚举，看似已经十分完善的体系，但仍存在很多问题亟待解决。合理设计与建造防波堤，是安全的前提，也是经济的要求。

1.2国内外研究现状

通过交通部1999发布并实施的《防波堤设计与施工规范(JTJ298-98)》^[2]中可以大致上了解90年代以来我国防波堤和防浪建筑物等相关设计、科研和施工方面的主要成果和相应经验。《海港水文规范(JTJ21398)》^[3]中提到，在海岸工程中需包含设计高水位，设计低水位，极端高水位，极端低水位四个设计潮位。可用相同的四个设计潮位用于水工建筑物结构设计验算。

谢世楞^[4]提出采用以有分项系数的概率极限状态设计法来设计斜坡堤的胸墙。但在90年代后期对于防波堤和防浪护岸工程有了一些新研究进展，如在天津港和长江口地区采用的半圆型防波堤和导堤等新结构由于规范编制和审查的周期所限，并未反映在新规范中。王美茹^[5]提出防波堤是港口工程项目的重要组成部分。这些年来,国内已能够自行设计和施工各港扩建或新建的防波堤工程,除此之外还承担了国外某些大型深水防波堤工程的设计和施工。陆忠兴^[6]介绍了日本近年来防波堤结构发展的动向，他提到研究设计能使海水保持平稳和没有反射波的防波堤结构，是环境保护的需求，同时要研究使海水尽量不受污染的防波堤施工方法等等。为了确保航道安全，又由于沿岸场地面积少，故需向海面和深水区水域扩展，同时又由于海岸防灾，海洋开发的需要，深水防波堤遂逐步得到发展。当水深达到几十米深度时，在采用机械化，大型化的现代施工和检查技术的大环境下，传统的结构形式（特别是沉箱式混合堤）在一般条件下可能仍是最适用的。俞聿修^[7]在24届海岸工程和港口水工技术国际会议上所发表的关于斜坡堤最新技术进展，也对会议中出现的新技术和新进展做了总结，比如护面块体的计算，无因次波高参数的使用，扭工字块体护面的稳定公式。俞聿修^[8]综述了26届海岸工程会议上的关于防波堤的新进展，在会议上提出了三维随机波浪流速场的计算，同时总结了会议上的一些结论，如海岸形态和波浪运动的最新技术进展的情况。俞聿修^[9]还总结了在27届海岸工程会议上的成果，介绍了斜坡堤基于规则波实验结果和基于不规则波实验结果的两类护面块体稳定性计算的区别，考虑斜坡堤上波浪折射绕射和浅化影响，扭工字块体还是最为常用的护面块体，但在竖杆和横杆连接处容易断裂。孔改红和李元音^[10]在通过分析了我国防波堤领域专利申请的分析中，认为经过多年的研究水平和经验，传统防波堤结构并不是发展的比较成熟，而是可以再出新结构，近几年来，防波堤方面专利有突飞猛进的增长，浮式防波堤结构将继续发展，多功能防波堤具有一定的发展潜力，而人工护面块体也将不断创新。