海南六道湾渔港防波堤扩建工程北堤、斜坡式方案设计 河海大学交通学院、海洋学院
第四章 防波堤结构型式比选
断面型式有两个方案。
方案一：带防浪墙斜坡式结构，外侧护面块体设置戗台。戗台上护面为安放一层扭王字块体，戗台及以下为安放二层扭工字块体。
方案二：带防浪墙斜坡式结构，外测护面无戗台。护面为安放一层扭王字块体一坡到底。与方案一区别之处为，取消戗台，增加越浪量，堤顶高程因此增加到与防浪墙顶标高一致。
两个方案的比较如下表4.1
表4.1 两种斜坡式方案结构的比较
方案结构特点 外侧带戗台为梯形断面；用人工硂块体抛筑而成；波浪作用时波能在坡面上大部分被吸收或消散。 方案外侧不带戗台的梯形断面，结构特点基本同方案（—）。 主要优点 结构简单，施工方便，有较高的整体稳定性，使用于不同的地基，可以就地取材，破坏后易于修复 人工块体较少，施工简单，投资较省。 波浪爬高大，相应堤顶增高，结构稳定不如方案（一），对爆破挤淤堤脚要求高。 主要缺点 耗费的石料用量大，堤内侧不能直接兼做码头。投资高于（二）。 （一） 斜坡式 （二） 斜坡式 结合上表的分析，本次设计采用方案（一）
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第五章 防波堤断面设计
5.1 D断面设计（-11.9m水深处） 5.1.1.设计条件
设计水位、设计波浪要素和地质分别依自然条件为设计依据；该地区地震基本烈度为7度；结构安全等级为二级。
5.1.2．断面尺寸的确定 （1） 胸墙顶高程
根据《防波堤设计与施工规范》（JTJ298-98），对于设胸墙的斜坡堤，胸墙的顶高程宜定在设计高水位以上1.0～1.25倍波高值处，从而，胸墙顶高程=设计高水位+（1.0～1.25）H13%=1.683+（1.0～1.25）×4.84=（6.523～7.733）m。
另一方面，胸墙顶高程要满足波浪爬高的要求。斜坡上波浪爬高示意图如图5.1所示。
图5.1 波浪爬高示意图
根据《海港水文规范》（JTJ250-98）的有关规定，正向规则波的爬高按下列公式计算：
R?K?R1H （5-1）
R1?K1th(0.423M)??(R1)m?K2?R(M) （5-2）
M?1L1/22?d?1/2()(th) （5-3） mHL (R1)m?K32?d4?d/Lth(1?) （5-4） 2Lsh4?d/L3.32 R(M)?1.09M1）设计高水位1.683m的情况
exp(?1.25M) （5-5）
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可查得对应的堤前波要素，设计高水位下，对应的H13%=4.84m，L=95.9m，d=1.683+11.9=11.583m。取坡度为1：1.5，则经计算，波浪爬高5m，设计高水位下，胸墙顶高程=1.683+5=6.683m。
2）极端高水位2.683m的情况下，波浪爬高5.22m，设计高水位下，胸墙顶高程=2.683+5.22=7.903m。
经过分析比较，允许少量越浪，取该胸墙顶高程为7.7m。 （2）堤顶宽度
按构造要求，设计高水位下，B=1.25H13%=1.25×4.84=6.05m；在极端高水位下，B=1.25H13%=1.25×4.96=6.2m。根据工艺及使用要求，堤顶取两车道，故有效宽度B′=9m，所以堤顶宽度为9m
（3）护面块体、垫层块石 ①单个护面块体稳定重量
根据《防波堤设计与施工规范》（JTJ298-98），单个护面块体稳定重量可按下式计算： W?0.1?bH3KD(Sb?1)ctg?3 （5-6）
Sb??b （5-7） ?计算得，护面块石重量为3.76t，实际施工时，取块石的重量为4t。 ②护面层厚度
按照《防波堤设计与施工规范》（JTJ298-98）中的公式 h?n?c(W1/3) （5-8） 0.1?b计算得，护面层厚度2.62m。 ③垫层设计 ⅰ）垫层块石重量
垫层块石重量取护面块体重量的1/10～1/20，即0.2～0.4t。 ⅱ）垫层块石厚度 垫层块石厚度取为0.95m。
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（4）护底块石设计 ① 堤前最大波浪底流速
堤前最大波浪底流速按下式计算： V?Hmax??L4?d （5-9）
g?shL计算得，堤前最大波浪底流速为1.67m/s ②护底块石稳定重量
根据堤前最大波浪底流速查表，宜选用60～100kg的块石。
③护底块石厚度 护底块石厚度取为0.7m.
防波堤-11.9m水深处（即D断面）断面图如附图1所示。 5.1.3． 关于D断面胸墙设计及稳定性验算 （1）作用分类及标准值计算
D断面胸墙各种作用及标准值计算见表5.1所示。
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表5.1 D断面胸墙各种作用及标准值计算
持久组合 计算内容 设计高水位 胸墙自重力标准值 无因次参数? 212.52kN/m 极端高水位 212.52kN/m 设计高水位 212.52kN/m 施工组合 -0.183 -0.078 -0.194 无因次参数?b 胸墙上平均波压力强度 胸墙上波压力分布高度 胸墙水平波浪力标准值 波浪浮托力标准值 胸墙内侧土压力标准值 0.368 0.368 0.336 44.65kPa 2.35m 62.96kN/m 31.88kN/m 30.84kN/m 57.63kPa 2.73m 94.40kN/m 41.15kN/m 30.84kN/m 37.14kPa 1.52m 56.45kN/m 44.20kN/m 0 自重力稳定力矩 448.996(kN?m)/m 448.996(kN?m)/m 448.996(kN?m)/m 水平波浪力倾覆力矩 73.98(kN?m)/m 108.56(kN?m)/m 25.74(kN?m)/m 波浪浮托力倾覆力矩 72.26(kN?m)/m 93.27(kN?m)/m 100.19(kN?m)/m 土压力倾覆力矩 14.39(kN?m)/m 14.39(kN?m)/m 0 （2）D断面胸墙抗滑稳定性验算
沿墙底抗滑稳定性的承载能力极限状态的设计表达式如下：
?0?pP?(?GG??uPu)f??EEb （5-10） ① 持久组合设计高水位：
左式?1?1.3?62.96?81.818kN/m
右式??1.0?212.52?1.1?31.88??0.6?1.0?30.84?137.31kN/m
左式<右式，该情况下满足。
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