烟台港防波堤工程计算书

'里面的直立堤的极端高水位情况下的抗倾还是抗滑，我不太记得了，当时算的没满足，我改数了，你算的时候把尺寸啥的改改烟台港防波堤工程设计计算书专业：港口航道与海岸工程班级：08级港航一班姓名：杨淯淮学号：0803010107指导老师：陈国平严士常131 烟台港防波堤工程设计计算书杨淯淮（河河海大学港口海岸与近海工程学院，江苏南京210098）摘要烟台港西港区烟台市西部，远离市区，邻近经济开发区,与辽东半岛对峙，并与日本、韩国和朝鲜隔海相望。位于东北亚国际经济圈的核心地带，是中国沿海南北大通道的重要枢纽和贯通日韩至欧洲新欧亚大陆桥的重要节点。港区陆域广阔，水深、地质条件良好，为烟台港规划的核心港区,地处烟台开发区大季家东北海域。本设计根据工程所在地的潮位、波浪等资料，结合工程建设目的，港区发展空间及经济性等要求，确定了总平面布置方案，断面形式及断面尺寸，再根据波浪情况、建筑材料及地基土性质，进行斜坡堤的胸墙、直立堤沿各水平缝、齿缝、墙底、基床底的抗倾和抗滑稳定性验算，并对防波堤断面的地基整体稳定性和地基土沉降量进行计算。本设计根据不同水深选取三个代表断面，其中一个断面进行结构型式设计，两个断面进行护面设计。结构型式设计中选取直立堤、带胸墙的斜坡堤和不带胸墙的斜坡堤三种型式进行设计计算；护面设计中选取扭王字块体，扭工字块体，四角锥体、安放块石等型式进行设计计算，并根据经济和安全等因素进行方案的比选。关键词：烟台港；斜坡堤；混凝土方块直立式防波堤；结构设计；护面设计；抗倾稳定性、抗滑稳定性、整体稳定性；地基沉降；方案比选131 Thisprogram-designingofthebreakwaterinYantaiPortYANGYuhuai(CollegeofHarbour,CoastalandOffshoreEngineering,HohaiUniversity,Nanjing,Jiangsu,210098,China)AbstractYantaiwesternportislocatedinthewestofyantai,awayfromdowntown,neighboringeconomicdevelopmentzone，andthenorthadjacenttotheBohaiBay.ItoverlooksLiaodongPeninsula、Japan、Koreaacrossthesea.BeingoneofthemainpivotalportsofChinaaswellasanimportantcoastalportopentotheoutsideworld,YantaiPortholdsakeypositioninthenation"scomprehensivetransportnetwork.Theporthasbroadland,deepwater,andgoodgeologicalconditions.Itturnsintothecentralport.TheWesternPortofYantaiissituatedinthewestofthecityproper,aswellasbesidethenortheastseaofDajijiaVillageinYantaiEconomic&TechnologicalDevelopmentZone(YETDZ)。Accordingtodatasuchastideheight,waveintheprojectsiteandsoon,combiningwiththepurposeoftheproject,thedevelopmentandeconomyoftheport,etc,thisdesignconfirmthearrangementofthewholeplane,theformandthesizeofthesectionofthebreakwater.Andthenaccordingtothesituationofthewave,theconstructionmaterialsandthenatureofthesoilunderthebreakwater,anti-slidingandanti-overturningstabilityalongthewavewall,thebottomofthecaisson,theanti-slidingstability,hosizontaljiontandzigzagjiont,thefoundationbedarechecked.Furthermore,theoverallstabilityofthestructureandthesedimentationareintroduced.Meanwhile,boththebearingcapabilityofbeddingandfoundationareundertaken.,thestabilityofthewholepeoject,thesedimentationofthefoundationarechecked.Accordingtothedifferentdepthofwater,wechoosethreeofthemastherepresentativesection.Andoneofthesectioncanbedesignedasbothslopingbreakwaterandtheverticalbreakwater,withorwithouttheparaprt.Surfacecoveraredesignedintheothertwosections.Atlast,wechosethebestoneofthemasthefinalform,accordingtotheeconomyandthesafety.Keywords:YantaiPort；surfacecover；slopingbreakwater；verticalbreakwater；anti-overturningstability、anti-slidingstability、thestabilityofthewholepeoject；esedimentationofthefoundation；comparisionandselectionoftheprogram131 目录第一章绪论61.1烟台港、西港发展现状及问题61.1.1烟台港发展现状61.1.2烟台港存在的问题61.1.3西港区现状简述71.2自然条件81.2.1地理位置81.2.2气象81.2.3水文101.2.4泥沙运动151.2.5工程地质161.2.6地震18第二章防波堤平面布置及波浪要素的确定192.1防波堤平面布置192.1.1布置原则192.1.2拟定方案192.2波浪要素的确定202.2.1设计波高、波长的确定202.2.2设计波浪的标准确定21第三章带胸墙的斜坡式防波堤设计223.1断面尺寸223.1.1设计条件223.1.2断面尺寸的计算223.2胸墙稳定性计算263.2.1作用力及其标准值的计算263.3地基稳定性验算363.3.1计算步骤363.3.2持久状况：383.3.3短暂状况：403.3.4偶然状况403.4地基沉降计算443.4.1地基沉降计算的基本原理443.4.2基底附加应力的求解453.4.3沉降量计算45第四章不带胸墙的斜坡式防波堤设计504.1断面尺寸504.1.1设计条件504.1.2断面尺寸的计算504.2地基稳定性的计算544.2.1持久状况544.2.2短暂状况：564.2.3偶然状况：564.3地基沉降计算604.3.1沉降量计算60第五章直立式防波堤结构设计64131 5.1断面尺寸645.1.1设计条件645.1.2断面尺寸的计算645.2直立堤的计算655.2.1堤前波态的确定655.2.2直立式防波堤的抗倾抗滑稳定性计算655.2.3沿基床底面的抗滑稳定性计算975.2.4基床承载力995.2.5护底块石的稳定重量1025.3直立堤地基稳定性计算1035.3.1持久状况1035.3.2短暂状况：1065.3.3偶然状况：1065.4直立堤沉降计算109第六章护面型式设计1146.1堤前水位高程-15m（堤头）：1146.2堤前水位高程-12m：1156.3护面型式比较：117第七章工程量的计算118第八章结构方案比选119第九章环境影响评估120131 第一章绪论1.1烟台港、西港发展现状及问题1.1.1烟台港发展现状烟台港是我国水路运输的主枢纽港和国内沿海的重要开放港口，目前已与世界上70多个国家和地区的100多个港口直接通航。烟台港主要由芝罘湾港区、龙口港区、蓬莱东港区和莱州、栾家口、海阳、牟平等10个港区组成。截至2005年底，全港共有生产性泊位136个，其中万吨级以上泊位37个，年综合吞吐能力为4955万吨，集装箱通过能力32万TEU。主要港区泊位情况见表2-1-1。主要港区泊位表表2-1-1港区名称泊位数量通过能力主要功能合计其中：深水货物(万吨)集装箱(万TEU)汽车(万辆)旅客(万人)总计13637495532129.7658.9芝罘湾港区452219892473.3254.2综合性港口龙口港区3610172181050综合性港口蓬莱东港区613102050滚装、杂货莱州港区91375310液体散货、散杂栾家口港区83248散杂、原油蓬莱西港区811011120客滚长岛港区67010150滚装、杂货牟平港区370液体化工、建材海阳港区310建材、散杂陆岛交通码头12522.424.7陆岛交通2005年烟台港全港完成吞吐量7111万吨，集装箱吞吐量69.3万TEU，居山东省沿海港口第三位。芝罘湾、龙口、蓬莱东是烟台港规模较大的三个港区，2005年三港区集中了全港吞吐量的87.4%，其中芝罘湾港区是全港的主体，占吞吐量的55%。1.1.2烟台港存在的问题1、基础设施能力滞后，大型专业化码头尤为不足由于码头建设相对滞后，烟台港在吞吐量快速增长的同时，能力不足的现象日益显著，2005年烟台港总体能力缺口实际达到2500万吨，其中芝罘湾港区缺口1400万吨。大型专业化码头尤为不足，全港3万吨级以上泊位只有6个，不足总泊位的5%，70%泊位为5000吨级以下，无法适应集装箱、铁矿石、油品、煤炭等货类的快速增长，其中集装箱通过能力尤其紧张，2005年仅为32万TEU，实际完成吞吐量接近70万TEU，超负荷120%。基础设施不足严重影响了港口运行效率，加剧了港口运输的紧张局面。2、港口功能比较单一131 目前，烟台港除装卸、堆存、仓储等传统功能外，物流、加工、保税、金融等服务尚不完善，港口功能仍较单一。受陆域空间所限，芝罘湾等港区缺乏综合物流及临港工业用地，使港口不具备吸引大宗物资中转和大型临港工业发展的优势条件，制约了港口功能的拓展。3、港区发展空间受限芝罘湾港区是烟台港的主要港区之一，由于开发时间较早，目前芝罘湾沿岸13.5km岸线基本开发完毕，且北部岸线目前为造船厂、渔业公司等单位占用，今后通过填海等工程虽可增加少部分岸线，但港区总规模已基本饱和。此外，随着城市向沿海地带的扩张，城市对港区已形成围抱的格局，港口作业产生的粉尘污染对城市生活影响较大，集疏运通道与城市道路相互交织，货运车辆对城市交通也形成了很大的压力，因此迫切需要对老港区原有功能进行调整和改造。1.1.3西港区现状简述在“八五”期间，西港区便作为烟台港大型港区的备选港址之一，规划建设亿吨大港，但在随后很长时期内并没有进行大规模的开发建设。近年来，随着芝罘湾老港区与城市发展之间的矛盾日益突出，腹地经济发展对港口运输要求的不断增大，有关部门根据新形势下的港口建设要求，对西港区重新规划并开始开发建设。西港区的现状简述如下：1、陆域现状西港区位于烟台市西部，距烟台芝罘港区约30km，毗邻烟台经济技术开发区。周边多为低山丘陵地带，土地开发利用程度较低，有山后顾家、山后陈家几个自然村落位于港区东侧，对港口的初期开发影响相对较小。目前，西港区液体化工品码头及顺岸通用码头已计划进行建设，先期的围堰及填海工程已基本完成，港口后续建设的条件已初步形成。2、交通条件港区南侧交通主要有206国道、绕城高速、烟潍高速、牟黄公路。向南距离206国道1.2公里是规划建设的城市货运干路和环城高速路，再向南3公里即为烟潍高速公路。原开发区道路系统较为完善，规划以长江路为主骨架，黄河路、淮海路等为辅助的环形道路系统。规划建设中的大—莱—龙—烟铁路在206国道南侧1公里。3、水域情况港区呈倒“L”型，由东、北两部分组成。防波堤所在的北部水域东起龙洞咀，西至九曲河口，是一个面向渤海湾口的开敞岸线，长约6公里。西部有陈家小型渔码头一处，近岸平均水深约14m。东部近岸为一个深槽，平均水深约22m。131 1.2自然条件1.2.1地理位置烟台市地处山东半岛中部，地理坐标位于北纬36°16′～38°23′，东经119°33′～121°56′之间，东连威海，西接潍坊，西南与青岛市毗邻，北濒渤海湾、与辽东半岛对峙，并与日本、韩国和朝鲜隔海相望。烟台港水路距大连港89海里、距天津港240海里、距青岛港238海里、距韩国400海里。烟台港西港区位于烟台市西部的套子湾西侧，地处烟台经济技术开发区大季家东北海域，距烟台芝罘港区约30km。1.2.2气象烟台西港区尚未进行系统的气象要素的观测，本工程采用烟台海洋站多年观测资料作统计分析。烟台海洋站气象观测场位于芝罘岛上，地理坐标为：北纬37°33.3′、东经121°23.5′。海拔高度为74.3m，风速仪距地面高度10.4m。1.2.2.1气温年平均气温：13.4°C平均最高气温：17.7°C平均最低气温：11.1°C极端最高气温：37.1°C极端最低气温：-11.7°C1.2.2.2降水年平均降水量：425.1mm年最大降水量：616.7mm日最大降水量：76.5mm年平均降水量日数为95.6天，其中：降水强度≥中雨年降水日数为13.4天；降水强度≥大雨年降水日数为4.2天；降水强度≥暴雨年降水日数为0.2天。该区降水有显著的季节变化，雨量多集中于每年的6、7、8月份，这三个月的降水量为年降水量的53％；冬季降水量最少，12月至翌年的2月降水量仅为年降水量的9％。131 1.2.2.3风况根据多年每日24次风速、风向资料统计，该区常风向为N向，频率为13.3％，次常风向为NW、W向，频率分别为12.12％、11.55％。强风向为NW向，该向≥7级风出现频率为0.46％，次强风向为N向。具体见风频率统计表和风玫瑰图。风频率统计表表3-2-1风速频率(％)风向≤7.9(m／s)8.0~10.7(m／s)10.8~13.8(m／s)13.9~17.1(m／s)≥17.2(m／s)合计N10.29l.920.940.1413.30NNE4.020.580.180.044.83NE3.870.290.080.014.24ENE1.720.1l0.031.85E5.690.4l0.060.016.17ESE2.770.170.022.97SE8.301.270.310.019.89SSE4.121.030.370.040.015.57S6.121.150.300.037.61SSW2.090.250.060.012.4lSW6.240.280.066.59WSW3.530.120.013.66W11.090.420.0411.55WNW2.380.430.102.91NW6.793.08l.790.420.0412.12NNW3.430.630.240.034.34C合计82.4512.154.590.750.06100.00图3-2-1风玫瑰图131 1.2.2.4灾害性天气本区灾害性天气主要为台风(含热带风暴，强热带风暴)和寒潮。据多年资料统计，影响烟台附近海域的台风每年有1～2次，一般多出现于7～9月份。台风路经本区时，伴有大风、大浪、暴潮和暴雨。如8509号台风，烟台出现33.3m／s、SSE向大风，最高潮位达3.73m；受9216号台风影响，烟台港风速达18～30m／s，出现解放以来最高历史潮位(4.03m)。每年11月～翌年3月为寒潮出现季节，平均每年3.2次，受寒潮影响本海区出现偏N向大风，风速可达9～10级，且有偏N向的大浪，持续时间可达3～4天。1.2.2.5雾多年平均每年大雾日为29.0天，大雾多出现于每年的4～7月，为全年雾日的65％，而每年的8月以后，大雾日显著减少。平均每年大雾实际出现天数为10.9天。1.2.3水文1.2.3.1潮位国家海洋局第一海洋研究所对烟台套子湾西海岸海区建港条件进行了调查和部分水文要素的短期观测，并于1994年12月完成了《烟台初旺湾—芦洋湾自然环境调查报告》。潮位是利用初旺湾验潮站1987年3月4日～4月13日一个月的潮位资料和烟台同步资料及烟台1953～1994年长期资料统计分析，用差比方法求得本工程海域的设计参数。1.高程关系图3-3-1各基准面关系图2、特征潮位(以下水位值均从当地理论最低潮面起算)本工程海域为正规的半日潮，其(HK1+HO1)／HM2=0.32131 最高高潮位：3.67m最低低潮位：-0.77m平均高潮位：2.10m平均低潮位：0.61m平均潮差：1.49m平均潮面：1.33m在此尚应说明，2003年10月10日～12日，由于强冷空气南下影响，烟台港出现仅低于1992年的特高水位，调查值为3.77m。3、设计水位设计高水位：2.46m设计低水位：0.25m极端高水位：3.56m极端低水位：-0.95m4、乘潮水位不同延时不同保证率乘潮水位表表3-3-1频率（%）水位（m）延时80859095乘潮一小时1.81l.751.671.49乘潮二小时1.751.691.60l.43乘潮三小时1.631.581.471.31乘潮四小时1.471.421.321.171.2.3.2波浪1、资料概况西港区无波浪实测资料，而与其临近(相距约30km)的烟台海洋站在芝罘岛北侧进行了长期(1981年至2002年)的波浪观测工作。本工程岸线在龙洞咀周围，其水深及岸线走向与芝罘岛相似，水域开阔无岛屿影响。由于芝罘岛测波资料有着极好的代表性，基本代表了西港区深水处的波况，因此本工程采用芝罘岛多年(1981年至2002年)观测资料作统计分析。烟台海洋站位于芝罘岛，地理坐标为北纬37°36′、东经121°26′131 ，测波浮标在测点的N向，水深约为17.3m，使用仪器为HAB-2型岸用测波仪，仪器的拔海高度为75.9m，每日进行4次(08、1l、14、17)观测，大风浪过程中进行加密观测。2、波浪概况该海域常波向为NNW、NW，出现频率分别为8.20％、8.19％；次常波向为N、NNE，出现频率分别为5.91％、5.77％。强波向为NNW向，次强波向为N向，这两个方向H4％>1.5m的出现频率分别为3.07％、2.45％。详见波玫瑰图和波高、周期频率统计表。图3-3-2烟台波玫瑰图烟台波高频率统计表表3-3-2波高(m)频率%波向≤0.50.6~0.70.8~0.91.0~1.21.3~1.51.6~2.02.1~2.4≥2.5合计N0.2l0.770.620.800.951.110.550.795.9lNNE0.240.890.831.091.010.890.370.395.77NE0.060.340.340.390.230.200.080.031.67ENE0.210.570.450.330.190.190.060.022.01E0.080.280.160.180.050.080.030.020.88ESE0.010.050.060.030.030.010.010.18SE0.030.160.060.010.0l0.26SSE0.010.070.020.010.0l0.010.12S0.010.010.01SSW0.010.01SW0.010.0l0.01WSW0.0l0.010.01W0.040.150.090.050.010.010.020.36131 WNW0.130.440.490.390.300.020.050.032.05NW0.441.791.481.451.071.180.460.328.19NNW0.371.221.0l1.191.341.460.760.858.20C64.3564.35合计66.186.755.686.015.185.352.402.45l00烟台波周期频率统计表表3-3-3波周期(s)频率%波向≤2.93.0~3.94.0~4.95.0~5.96.0~6.9≥7.0合计N0.120.8l1.672.120.990.185.9lNNE0.090.942.231.840.640.025.77NE0.080.260.630.540.151.67ENE0.120.610.870.320.092.01E0.120.340.3l0.090.020.88ESE0.060.050.040.020.010.18SE0.190.060.010.26SSE0.090.020.010.010.12S0.0l0.010.01SSW0.0l0.010.01SW0.010.010.01WSW0.010.0l0.01W0.090.180.060.020.0l0.36WNW0.120.590.820.430.080.0l2.05NW0.431.993.072.090.560.058.19NNW0.231.262.792.770.990.168.20C64.3564.35计66.117.1312.5110.263.550.431003、不同重现期波要素131 用芝罘岛测波站多年观测资料作年频率计算，得出不同重限期波要素见表4-3-4。不同重现期波要素表3-3-4波重要现素期波向50年一遇25年一遇2年一遇H4%（m`）T(S)H4%（m）T(S)H4%（m）T(S)N5.29.44.88.93.36.7NNE5.49.65.09.13.36.6NE3.88.23.57.82.05.7ENE4.28.43.87.92.05.4E4.07.63.67.21.54.8WNW3.27.93.07.52.05.4NW5.48.45.08.12.76.3NNW5.38.94.98.53.36.61.2.3.3海流本工程区域海流观测分两个区域进行，第一个区域位于龙洞咀及以南的初旺湾，芦洋湾海域，共布设六个测点；第二区域为龙洞咀东北的天然深槽和龙洞咀以西的海域，共布设六个测点，分别进行大、小潮连续25小时观测，测点位置详见图3-3-4。观测日期为：大潮第二区域为7月15日09时至16日10时，第一区域为7月16日17时至17日19时；小潮第二区域为7月22日09时至23日l2时，第一区域为7月23日16时至24日19时。垂线测点采用六点法，依据实测资料，本海区海流特征如下：1、潮流特征：测验海区的潮流为不规则半日潮流，其(WKl+W01)／Wm2在0.76～1.45之间，浅水分潮流影响比较明显，潮流的运动属往复流性质。2、潮流流场：龙洞咀以南第一测区涨、落潮潮流平均流向呈南北走向，龙洞咀以北第二测区涨、落潮潮流平均流向呈东西走向。3、最大流速：大潮期间涨、落潮实测垂线平均最大流速第一测区出现在L05站，流速值分别为0.55m/s、O.77m/s，流向分别为150°、325°，测点最大涨、落潮流速为0.74m/s、0.88m/s，流向分别为l74°、344°，出现在L03站表层。第二测区垂线平均最大流速出现在L09和L07站，流速为0.58m/s和0.90m/s，流向分别为81°、278°；测点最大涨、落潮流速为0.76m/s、0.96m/s，流向分别为74°、260°131 ，出现在L07站和L09站表层。4、余流：本海区余流较小，垂线平均余流流速、流向见表3-3-5：图3-3-4海流观测站位布设图余流流速、流向表表3-3-5L01L02L03L04L05L06L07L08L09Ll0L1lL12大潮流速(m/s)0.060.030.060.070.060.010.060.040.200.050.020.01流向(°)620869l1615913815216667224l42l53小潮流速(m/s)0.050.010.040.020.030.020.030.030.060.010.040.01流向(°)3423543l20l5526020518123l632603041.2.4泥沙运动拟建工程港区沿岸主要为基岩海岸，沿岸以低山丘陵台地为主，泥沙来源不甚丰富，主要是海岸侵蚀来沙和人为供沙。港区沿岸岩性多为白云石大理岩，在海浪和海流作用下产生部分泥沙，数量很少；沿海养殖及其加工业产生的废弃贝壳，堆积在海滨，也是局部泥沙的重要来源，但数量有限，对于港口建设不会构成很大影响。131 根据国家海洋局第一海洋研究所观测资料分析，该海区近岸及岸滩泥沙较粗，海域平均含沙量为46.6mg/L，总体来说，该区域泥沙来源很少，泥沙搬运沉积不甚活跃，初步估计防波堤建设引起的泥沙回淤量不大。1.2.5工程地质1.2.5.1地层分布根据中交第一航务工程勘察设计院勘察处2006年8月完成的《烟台港西港区防波堤工程地质勘察报告（工可研阶段）》，本区域内岩土层分布较有规律，在勘察深度范围内，自上而下主要分为七大层：①2粉砂和①3淤泥质粉质粘土、②中粗砂、③粉质粘土、④粗砾砂、⑤粉质粘土、⑥粗砾砂及第七层强风化岩。各岩土层特征按照层位由上至下分别描述如下：第一层：①2粉砂：灰色，松散状，颗粒不均匀，局部夹贝壳屑。分布在勘察区表层，在KZ11钻孔中缺失，层厚较薄，一般为0.15～1.20m，平均标准贯入击数N=4.5击。①3淤泥质粉质粘土：灰褐色、灰色，软塑状，中～中下塑性，含少量碎贝壳，夹砂斑、粉土薄层。该层分布连续，底标高为-17.01～-27.59m，层厚4.3～10.0m，平均标准贯入击数N<1.0击。在①3淤泥质粉质粘土层之下，普遍分布有粉质粘土混砂夹层及粉质粘土夹层，分别描述如下：粉质粘土混砂：灰色，软塑～可塑状，中下～低塑性，混较多中粗砂，土质不均匀，主要分布在KZ1～KZ5钻孔中，平均标准贯入击数N=6.1击。粉质粘土：灰色，软塑～可塑状，中下塑性，夹砂斑。主要分布在KZ4、KZ10及KZ11钻孔中。第一层分布连续，层底标高为-18.51～-29.76m，层厚6.3～13.0m。第二层：②中粗砂：黄褐色、黄色，中密～密实状，局部含较多粘粒，颗粒不均匀。该层分布不连续，主要分布在KZ1～KZ5钻孔中，分布顶标高为-18.51～-25.89m，层厚4.8～8.8m，平均标准贯入击数N=41.5击。第二层在KZ1、KZ3及KZ4钻孔中夹有砾砂、粉质粘土混砂等透镜体。第三层：③粉质粘土：黄褐色、灰黄色，硬塑状，中塑性，含结核，夹砂斑、灰白斑，局部夹粘土层。该层分布连续，分布底标高为-30.44～-37.31m，层厚2.2～8.8m，平均标准贯入击数N=20.2击。第三层在KZ1、KZ10及KZ11钻孔中夹有粉土透镜体，呈黄褐色、灰褐色，密实状，局部夹粘性土薄层。131 第四层：④粗砾砂：黄褐色、灰褐色，密实状，颗粒不均匀，局部夹粘性土薄层，偶见碎石。该层分布不连续，主要分布在KZ1～KZ7钻孔中，分布顶标高为-30.44～-37.31m，层厚3.8～8.4m，平均标准贯入击数N=46.6击。第四层在KZ1、KZ2及KZ3钻孔中夹有粉土、粉质粘土透镜体。第五层：⑤粉质粘土：黄褐色、褐色，硬塑状，中～高塑性，含结核，夹砂斑、灰白斑及较多粘土层。该层主要分布在KZ1～KZ7钻孔中，分布底标高为-39.89～-45.01m，层厚1.0～10.2m，平均标准贯入击数N=24.8击。第六层：⑥粗砾砂：黄褐色、灰褐色，密实状，夹粘性土薄层、粉土薄层，偶见碎石。该层主要分布在KZ1～KZ7钻孔中，本次勘察未穿透该层，平均标准贯入击数N=46.3击。第七层：强风化岩:灰黄色，原岩结构可见，主要矿物为方解石，局部见少量黑云母，大部分矿物已风化为土状，手掰易碎，为强风化大理岩，岩芯中含较多中风化大理岩碎块。该层仅在拟建防波堤东侧的KZ10、KZ11两孔中揭露，强风化岩岩面标高在-37.16～-38.79m之间，平均标贯击数N>50击。1.2.5.2工程地质评价1.①2粉砂呈松散状，层厚较薄。①3淤泥质粉质粘土呈软塑状，具有含水率高、孔隙比大、压缩性高等特点。以上土层为本区软弱土层，工程地质性质均较差，不能做为天然地基持力层使用。2.②中粗砂呈中密～密实状，平均标准贯入击数N=41.5击，工程地质性质较好，可作为正砌方块和矩形沉箱的基础持力层，也可做为桩基持力层，但需考虑其分布不连续、夹有软弱透镜体及下伏有粘性土层等不利特点的影响。3.③粉质粘土呈硬塑状，平均标准贯入击数N=20.2击，工程地质性质较好，可根据具体需要选做基础持力层，同时需考虑其厚薄不均和层面标高变化较大等不利特点的影响。4.④粗砾砂呈密实状，平均标准贯入击数N=46.6击，工程地质性质较好，可做为桩基持力层，但需考虑其分布不连续、层面标高变化较大及下伏有粘性土层等不利特点的影响。5.⑤粉质粘土呈硬塑状，平均标准贯入击数N=24.8击，工程地质性质较好，可选做基础持力层，但该层在KZ5孔以西，具厚度很薄的特点。131 6.⑥粗砾砂呈密实状，平均标准贯入击数N=46.3击，顶面分布标高在-39.89～-45.01m，为良好的桩基持力层，但仍需考虑其分布不连续、层面标高变化较大及夹有软弱透镜体等不利特点的影响。7.第七层强风化岩岩面标高在-37.16～-38.79m之间，平均标贯击数N>50击，为良好的桩基持力层。在本次勘察范围内，仅在勘察区东侧KZ10和KZ11两孔中揭示。1.2.5.3岩土物理力学性质各土层试验统计结果见附表。1.2.6地震根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，该地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g。131 第二章防波堤平面布置及波浪要素的确定2.1防波堤平面布置防波堤的布置形式需要考虑到波浪、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。2.1.1布置原则⑴布置防波堤轴线时，要与码头线布置相配合，码头前水域应满足各类船型允许作业波高值。防止长周期波穿透抛石堤对港内泊稳造成影响，并防止港池水域与长周期波产生共振。⑵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。邻近口门内水域面积轮廓宜容纳一直径为3倍船长的圆。⑶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的“极限”和港口极限尺度的船型。⑷防波堤所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。水域面积越大，纳潮量越大，淤积量亦愈大，从这一角度考虑，应缩小无用水域面积，以减少纳潮量和进港泥沙。⑸要充分利用有利的地形地质地质条件，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。⑹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。上述原则有时是矛盾的，在具体港口防波堤布置中，多方案比较对求得效果最佳方案是很有益的。2.1.2拟定方案本区域北向开场，受NW~-NNE向波浪影响较大，强波向为NNW向，次强波向为N向，常波向为NNW、NW,次常波向为N、NNE。因此，在本区域建防波堤，有利于对港区形成良好掩护，选用本工程推荐方案：方案：防波堤总长2902m，分两段，轴线方位分别为N16°~N196°，N90°~N270°，长度分别为1202m、1700m，防波堤轴线水深在-1.5m~15m之间，堤头处水深-15.0m左右。2.2波浪要素的确定2.2.1设计波高、波长的确定本次设计选取三个断面堤前水位高程分别为-14.5m，-15m，-12m，其中-14.5m的断面进行断面结构型式设计，另两个断面进行护面型式设计。131 根据风频率统计表、风玫瑰图、波玫瑰图和波高频率统计表分析，确定NNW向为主要来波方向。①波长的确定由《海岸动力学》中的色散方程迭代求得：以设计高水位为例,，其中,h为堤前水深。波周期在传播过程中不变，T=8.9S,h=14.5+2.46=16.96m…………②不同累积频率波高的确定浅水变形系数式中：、——分别为深、浅水中的波速。n0、n——分别为深、浅水中波能传递率，n0=0.5。以设计高水位H13%的计算为例：131 由查《工程水文》图6-59因水深变浅的波浪要素变形曲线，可查出n=0.75，n0、L0、L已知，分别为0.5、123.55、9.22；则。由第一章波浪资料中查得深水处，得知现将各水位的波浪要素统计如下表：-14.5m，重现期50年：水位H1%/mH4%/mH5%/mH13%/m/mL/mD/mT/s设计高水位5.644.854.744.032.6298.2216.968.9设计低水位5.704.914.84.092.6793.5914.758.9极端高水位5.674.844.704.012.61100.2718.068.9-14.5m，重现期2年：水位H1%/mH4%/mH13%/mL/mD/mT/s设计高水位3.623.072.5263.3916.966.6-15m，重现期50年：水位H1%/mH4%/mH5%/mH13%/m/mL/mD/mT/s设计高水位5.674.864.734.032.6299.1717.468.9-12m，重现期50年：水位H1%/mH4%/mH5%/mH13%/m/mL/mD/mT/s设计高水位5.744.964.814.122.7392.9214.468.92.2.2设计波浪的标准确定根据交通部《海港水文规范》（JTJ213-98）规定，设计波浪的标准包括设计波浪的重现期和设计波浪的波列累积频率。在进行直墙式、墩柱式、桩基式和斜坡式建筑物的强度和稳定性计算时，设计波高的波列累积频率标准应按下表采用。设计波高的累积频率标准建筑物型式部位设计内容波高累积频率F(%)131 直墙式、墩柱式上部结构、墙身、墩柱、桩基强度和稳定性1基床稳定性5斜坡式胸墙、堤顶方块强度和稳定性1护面块石、护面块体稳定性13护底块石稳定性13第三章带胸墙的斜坡式防波堤设计3.1断面尺寸3.1.1设计条件设计波高选择50年一遇的有效波高，断面尺寸的确定采用H13%，设计标准,胸墙的强度及稳定性计算采用H1%，水位及相应的波高采用第一章自然条件中的设计水位。3.1.2断面尺寸的计算3.1.2.1基本尺寸计算根据《防波堤设计与施工规范》JTJ298-98有关规定：1、胸墙顶高程=设计高水位+（1.0~1.25）设计波高（4.1.2条规定）=2.46+4.03（1.0~1.25）=6.49~7.4975（m）取为7.5m2、坡顶高程=设计高水位+（0.6~0.7）设计波高（4.1.2条规定）=2.46+4.03（0.6~0.7）=4.878~5.281（m）取为5.5m。3、堤顶宽度=（1.10~1.25）设计波高（4.1.3条规定）=4.03（1.0~1.25）=4.03~5.04（m）取为5.5m。4、棱体的顶面高程宜取定在设计低水位以下约1倍设计波高值处，取为-4.0m。（4.1.4条规定）5、棱体顶面宽度≥2.0m；棱体厚度≥1.0m堤身棱体厚度取为2m，堤头棱体厚度取4m。（4.1.4条规定）6、斜坡堤坡度对于抛填人工块体取值范围为1：1.25~1：2，取为1:1.5。（表4.1.9规定）131 3.1.2.2护面块体稳定重量及厚度⑴护面块体稳定重量按《防波堤设计与施工规范》JTJ298-98公式(4.2.4-1)和（4.2.4-2）计算：其中。式中：W——单个块体稳定重量(t)；γb——块体材料的重度（KN/m3）,扭王字块体γb＝23KN/m3；H——设计波高(m)，H=4.03m；KD——块体稳定系数，查表4.2.5，KD＝24；γ——海水重度（KN/m3），γ＝10.25KN/m3α——斜坡与水平面夹角（°）cotα=m=1.5则有:取2.5t（2）护面块体厚度按《防波堤设计与施工规范》JTJ298-98公式(4.2.18—1）计算：式中：——护面层厚度（m）——护面块体层数，=1C——扭王字块体形状系数，查表4.2.18，取C=1.36.则：（m），堤身取为1.4m。131 3.1.2.3扭王字块体个数根据《防波堤设计与施工规范》中4.2.18.2式中：N——扭王字块体个数A——垂直于护面层的护面层平均面积，此处取100㎡P’——护面层的空隙率，取P’=50%经计算，堤身处块体个数（个）。3.1.2.4扭王字块体混凝土用量根据《防波堤设计与施工规范》中4.2.18.4式中：Q——扭王字块体混凝土用量经计算，堤身每100㎡安放65个扭王字块体需71m³混凝土。3.1.2.5垫层块石的重量和厚度计算⑴垫层块石的重量《防波堤设计与施工规范》4.2.13外坡护面垫层块石重量可按块体重量的1/20~1/10计算。堤身，取0.3t。⑵厚度计算《防波堤设计与施工规范》4.2.19外坡护面垫层厚度不应小于按4.2.18—1计算的两层块石的厚度。131 式中：h——垫层块石厚度；n′——垫层块体层数，取n′＝2；C——块石形状系数，查表4.2.18，C＝1.0γb——垫层块石重度，γb＝26.5KN/m3m，取为1m3.1.2.6堤前护底块石稳定重量和厚度计算(1)堤前最大波浪底流速按规范《防波堤设计与施工规范》4.2.20计算:取设计低水位0.25的情况：m/s（2）护底块石稳定重量根据堤前最大波浪底流速查表《防波堤设计与施工规范》表4.2.21，选用60—100kg块石。堤前护底块石层的宽度，采用25m，厚度为3m，在护底块石层下设置厚度为0.5m的碎石层。堤头段长度为30m，厚度3m。3.1.2.7抛石棱体重量《防波堤设计与施工规范》4.2.11当水下抛石棱体的顶面高程在设计低水位以下约1倍设计波高值时，棱体块石的重量可按块石重量的1/5计算：131 则，取为1.5t3.1.2.8内坡护面块体的重量《防波堤设计与施工规范》4.2.14，内坡护面块体的重量应符合下列规定：当允许少量波浪越过堤顶时，从堤顶到设计低水位之间的内坡护面块体重量，应与外坡护面块体重量相同，堤身取为2.5t。设计低水位以下的内坡护面块体，宜采用与外坡护面垫层相同重量的块石，为0.3t。3.1.2.9堤心石重量《防波堤设计与施工规范》4.3.1，堤心石采用10kg~100kg的块石。3.2胸墙稳定性计算3.2.1作用力及其标准值的计算3.2.1.1持久组合(1)、设计高水位2.46m1）胸墙的作用标准值计算，计算图如图3-1所示：图3-1持久组合设计高水位胸墙计算示意图①、单位长度胸墙上自重力标准值G(KN/m)计算：131 ②、无因次参数ξ，ξb按规范JTJ213-98公式（8.2.11－2）和（8.2.11－3）计算：式中：d1——胸墙前水深（m），当静水面在胸墙底面以下时为负值，d1=2.46-2.5=-0.04（m）d——堤前水深（m）；d＝14.5＋2.46＝16.96（m）H——设计波高（m）；H1%=5.64（m）L——波长（m）；L=98.22（m）则有：③、波峰作用时胸墙上平均压力强度按规范JTJ213-98公式（8.2.11－1）计算：式中：Kp——与无因次参数ξ和波坦L/H有关的平均压强系数。由L/H=17.41,ξ＝－3.51×10-3，查图（8.2.11-2）得到Kp＝4.4γ——海水重度(kN/m3)，γ＝10.25(kN/m3)则有④、胸墙上波压力分布高度计算：d1+Z按规范JTJ213-98公式（8.2.11－4）计算。131 式中：KZ——与无因次参数ξ和波坦L/H有关的波压力作用高度系数，查图（8.2.11-2）得：KZ＝0.7则有：⑤、单位长度胸墙上水平波浪力标准值P（KN/m）的计算：规范JTJ213-98公式（8.2.11－5）⑥、单位长度胸墙底面上的波浪浮托力标准值PU计算：规范JTJ213-98公式（8.2.11－6）式中：μ——波浪浮托力折减系数，采用0.7；b——胸墙底宽（m）。则有：⑦、单位长度胸墙内侧土压力标准值Ep计算：按规范JTJ213-98(4.2.3.1),当胸墙底面埋深大于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：φ＝45°，γ＝18kN/m3则:131 2)、胸墙作用标准值产生的力矩计算：①、单位长度胸墙自重力标准值对胸墙后趾的稳定力矩MG计算：②、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Mp计算：③、单位长度胸墙上波浪浮托力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩Mu计算：④、单位长度土压力标准值对胸墙后趾的稳定力矩ME计算：3)、沿墙底抗滑稳定性的承载能力极限状态设计表达式：按规范JTJ213-98公式(4.2.3—1)左式=1.0×1.3×191.70=249.21(KN)右式=（529-1.1×128.21）×0.6+141.62=374.40（KN）左式<右式满足要求4）、沿墙底抗倾稳定性的承载能力极限状态设计表达式：按规范JTJ213-98公式(4.2.3—2)左式=1.0×（1.3×300.97+1.1×512.84）=955.385(KN/m)右式=（1.0×1786.33+1.0×141.62）/1.25=1542.36(KN/m)左式<右式满足要求(2)、极端高水位3.56m1）胸墙的作用标准值计算，计算图如图3-2所示：131 图3-2持久组合极端高水位胸墙计算示意图①、单位长度胸墙上自重力标准值G(KN/m)计算：②、无因次参数ξ，ξb按规范JTJ213-98公式（8.2.11－2）和（8.2.11－3）计算：式中：d1——胸墙前水深（m），当静水面在胸墙底面以下时为负值，d1=3.56-2.5=1.06（m）d——堤前水深（m）；d＝14.5＋3.56＝18.06（m）H——设计波高（m）；H1%=5.67（m）L——波长（m）；L=100.27（m）则有：131 ③、波峰作用时胸墙上平均压力强度按规范JTJ213-98公式（8.2.11－1）计算：式中：Kp——与无因次参数ξ和波坦L/H有关的平均压强系数。由L/H=17.68,ξ＝0.089，查图（8.2.11-2）得到Kp＝4.9γ——海水重度(kN/m3)，γ＝10.25(kN/m3)则有④、胸墙上波压力分布高度计算：d1+Z按规范JTJ213-98公式（8.2.11－4）计算。式中：KZ——与无因次参数ξ和波坦L/H有关的波压力作用高度系数，查图（8.2.11-2）得：KZ＝0.8则有：⑤、单位长度胸墙上水平波浪力标准值P（KN/m）的计算：规范JTJ213-98公式（8.2.11－5）⑥、单位长度胸墙底面上的波浪浮托力标准值PU计算：规范JTJ213-98公式（8.2.11－6）式中：μ——波浪浮托力折减系数，采用0.7；b——胸墙底宽（m）。则有：131 ⑦、单位长度胸墙内侧土压力标准值Ep计算：按规范JTJ213-98(4.2.3.1),当胸墙底面埋深大于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：φ＝45°，γ＝18kN/m3则2)、胸墙作用标准值产生的力矩计算：①、单位长度胸墙自重力标准值对胸墙后趾的稳定力矩MG计算：②、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Mp计算：③、单位长度胸墙上波浪浮托力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩Mu计算：④、单位长度土压力标准值对胸墙后趾的稳定力矩ME计算：3)、沿墙底抗滑稳定性的承载能力极限状态设计表达式：按规范JTJ213-98(4.2.3—1)131 左式=1.0×1.2×251.53=301.84(KN)右式=（463.81-1.0×143.54）×0.6+131.55=323.71（KN）左式<右式满足要求4）、沿墙底抗倾稳定性的承载能力极限状态设计表达式：按规范JTJ213-98(4.2.3—2)左式=1.0×（1.2×462.82+1.0×574.16）=1129.54(KN/m)右式=（1.0×1590.76+1.0×138.06）/1.25=1383.056(KN/m)左式<右式满足要求3.2.1.2短暂组合（施工期）设计高水位2.46m1）胸墙的作用标准值计算，计算图如图3-3所示：图3-3短暂组合设计高水位胸墙计算示意图①、单位长度胸墙上自重力标准值G(KN/m)计算：②、无因次参数ξ，ξb按规范JTJ213-98公式（8.2.11－2）和（8.2.11－3）计算：131 式中：d1——胸墙前水深（m），当静水面在胸墙底面以下时为负值，d1=2.46-2.5=-0.04（m）d——堤前水深（m）；d＝14.5＋2.46＝16.96（m）H——设计波高（m）；H1%=3.62（m）L——波长（m）；L=63.39（m）则有：③、波峰作用时胸墙上平均压力强度按规范JTJ213-98公式（8.2.11－1）计算：式中：Kp——与无因次参数ξ和波坦L/H有关的平均压强系数。由L/H=17.51,ξ＝-0.0041，查图（8.2.11-2）得到Kp＝4.4γ——海水重度(kN/m3)，γ＝10.25(kN/m3)则有④、胸墙上波压力分布高度计算：d1+Z按规范JTJ213-98公式（8.2.11－4）计算。式中：KZ——与无因次参数ξ和波坦L/H有关的波压力作用高度系数，查图（8.2.11-2）得：KZ＝0.7则有：⑤、单位长度胸墙上水平波浪力标准值P（KN/m）的计算：131 规范JTJ213-98公式（8.2.11－5）⑥、单位长度胸墙底面上的波浪浮托力标准值PU计算：规范JTJ213-98公式（8.2.11－6）式中：μ——波浪浮托力折减系数，采用0.7；b——胸墙底宽（m）。则有：2)、胸墙作用标准值产生的力矩计算：①、单位长度胸墙自重力标准值对胸墙后趾的稳定力矩MG计算：②、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Mp计算：③、单位长度胸墙上波浪浮托力标准值对胸墙后趾的倾覆力矩Mu计算：3)、沿墙底抗滑稳定性的承载能力极限状态设计表达式：按规范JTJ213-98公式(4.2.3—1)左式=1.0×1.2×92.46=110.95(KN)右式=（529-1.0×82.28）×0.6=268.03（KN）左式<右式满足要求4）、沿墙底抗倾稳定性的承载能力极限状态设计表达式：按规范JTJ213-98公式(4.2.3—2)131 左式=1.0×（1.2×109.1+1.0×329.12）=460.04(KN/m)右式=1786.33/1.25=1429.06(KN/m)左式<右式满足要求3.3地基稳定性验算3.3.1计算步骤⑴根据JTJ250-98《港口工程地基规范》（5.3.2）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：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的标准值；——为抗力分项系数，根据规范当选用（5.3.2－5）和（5.3.2－3）时，应选用1.1-1.3此处用1.1代入。⑵采用简单条分法验算边坡和地基稳定，其抗滑力矩标准值和滑动力矩设计值按规范选用（5.3.2－5）和（5.3.2－3）公式计算：式中：R——滑弧半径；——综合分项系数，取1.0；——永久作用第i土条的重力标准值（kN/m），取均值，零压线以下用浮重度计算；——第i土条顶面作用的可变作用的标准值（kPa）；——第i土条宽度;——第i土条滑弧中点切线与水平线的夹角(°)；、——别为第i土条滑动面上的内摩擦角(°)和粘聚力(kPa)标准值，取均值；——第i土条对应弧长。⑶地基稳定性验算，考虑持久状况、短暂状况以及偶然状况下土坡和地基的稳定性，持久状况按照极端低水位进行计算，偶然状况考虑地震力并按照设计低水位进行计算。对于该工程，采用人工计算。进行人工计算时，港内及港外两侧在可能滑动的圆心范围内各取三个圆心，131 选取滑弧稳定安全系数最小的为最危险滑弧。⑷圆弧滑动计算的一般步骤：《土力学》第七章边坡稳定计算分析：Ⅰ.确定可能的滑弧圆心范围。潘家铮等人通过研究表明，对于简单均质粘土坡，通过边坡中点作垂直线和法线，以坡面中点为圆心，分别以1/4坡长和5/4坡长为半径画同心圆，最危险滑弧圆心即在该4条线包含的范围内。Ⅱ.对每个滑动圆心，计算一系列可能的滑弧半径对应的安全系数，将其最小值作为该滑动圆心的稳定安全系数。Ⅲ.比较所有滑动圆心的安全系数，取其最小值作为该边坡的稳定安全系数，相应的滑弧为最危险滑弧。现将最危险滑弧面呈现如下：3.3.2持久状况：3.3.2.1向港内滑动：图3-4带胸墙斜坡式防波堤港内一侧圆弧滑动面表3—1港内侧地基稳定性计算土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Ks1100.2826-327.0670.6954.04234.97-505.34131 2100.2826-245.6456.41697.77450.41-690.223100.2826-164.7847.81902.8531.14-524.224100.2826-104.5145.12072.5592.66-359.715100.2826-34.6746.72290.5664.18-119.816100.282634.2542.52174.9630.66113.777100.282694.0840.82635.97756412.158100.2826143.9639.63057861.32739.199100.2826204.6646.64036.61101.51379.9310100.2826264.4444.442361105.651856.051100.785345.8405583.864626.483121.061200.785415.0304093.333087.792684.351300.785506.9304674.443003.863579.51400.7856211.5302952.941386.652606.53480.519033.2714293.231.542表中：ci——为每个土条的固结快剪的粘聚力值。Φi——为每个土条的固结快剪的摩擦角值。αi——为每个土条弧段中点的切线与水平线的夹角，在图中量取。Li——为每个弧段的弧长，在图中量取。Wi——为划分的每个土条的重量，在图中量取面积，乘以相应的重度即可。以土条5为例。滑弧半径为R=41.128m，综合分项系数，不考虑极端低水位下防波堤波浪力标准值等引起的滑动力矩，即取，图中比例尺为1:400，则：131 3.3.2.2向港外滑动图3-4带胸墙斜坡式防波堤港外一侧圆弧滑动面表3—2港外侧地基稳定性计算土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Ks1100.2826-235.2521174.866314.06-458.842100.2826-173.5135.11214.103337.15-354.793100.2826-123.3331299.155369.00-269.974100.2826-73.0230.21285.361370.45-156.575100.2826-32.7427.41203.895349.10-62.986100.282612.8328.31253.571363.9521.877100.282652.9629.61356.817392.48118.198100.282692.8828.81603.239459.81250.689100.2826133.0730.72005.08567.31450.8210100.2826183.0630.62232.923616.68689.6711100.2826223.5835.82711.027729.941015.0812100.2826273.7437.42990.495773.801357.021300.785334.3403715.553114.232022.721400.785404.9304230.23238.902717.971500.785475.3904226.032881.143089.521600.785555.3803212.371842.352630.521700.785636.5801479.76672.001318.10398.917392.3514379.031.383131 滑弧半径为R=40.432m，综合分项系数，不考虑极端低水位下防波堤波浪力标准值等引起的滑动力矩，即取，图中比例尺为1:400，则：3.3.3短暂状况：根据《防波堤设计与施工规范》，对未成形的防波堤进行施工复核，可以考虑逐级加荷，本工程施工时，对防波堤所在处的土壤首先进行固结沉降，因而土质与持久状态相同，而施工期防波堤的重度必然小于持久状态，因而可以将持久状态作为最危险状态考虑，不需验算逐级加荷时的地基稳定性。3.3.4偶然状况该地区地震烈度为7度，根据JTJ225-98《水运工程抗震设计规范》的规定应进行地震作用偶然状态下地基稳定性验算，计算水位采用设计低水位。当采用圆弧滑动面法验算时，按以下公式验算：式中：——抗力分项系数，取1.0；——第i土条的水平地震惯性力标准值（kN/m）；——第i土条重心至滑弧圆心的竖向距离（m），此处用形心到圆心的距离（由于土条重度上大下小，因而重心必定在形心上，若形心符合要求，重心必然符合）；——第i土条滑动面上土的粘聚力标准值（kPa）；——第i土条滑动面上土的内摩擦角（°）；——综合影响系数，取0.25；——水平向地震系数，按JTJ225-98表5.1.4查得0.1；——分布系数，计算整体稳定时，其值为1；——第i土条的重力标准值（kN/m），水下用饱和重度。港外一侧的最危险截面选取图3-4，计算过程见表3-3；港内一侧的最危险截面选取图3-3131 ，计算过程见表3-4图中比例尺为1:400由表3-3得港外侧：以土条9为例，Yi：用AutoCAD量出土条9的形心，并量出形心到滑弧圆点的竖直距离，即为Yi。滑动力<抗滑力满足要求由表3-4得港内侧：滑动力<抗滑力满足要求131 表3-3地震荷载下港外侧最危险截面稳定性计算表土条编号αiCi(kpa)ci*bi*secaiΦibiwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）WsiPHYiPH*Yi/R1-231038.530.28263.551174.87314.06-458.841500.3337.5135.6333.062-171035.120.28263.361214.10337.15-354.791784.2144.6136.2339.973-121033.060.28263.231299.16369.00-269.972031.1350.7836.6446.024-71030.260.28263.001285.36370.45-156.572072.3051.8136.9047.285-31027.400.28262.741203.90349.10-62.981970.4949.2637.0345.12611028.340.28262.831253.57363.9521.872057.8251.4537.0647.15751029.620.28262.951356.82392.48118.192166.2654.1636.3848.72891028.750.28262.841603.24459.81250.682314.8757.8735.2450.449131030.700.28262.992005.08567.31450.822638.0565.9533.9855.4310181030.620.28262.912232.92616.68689.672689.4267.2432.6054.2111221035.690.28263.312711.03729.941015.082975.1474.3831.3057.5812271037.210.28263.323015.98780.401368.583033.8375.8529.4955.32133300.000.7853.633390.852842.081845.963390.8584.7727.3257.28144000.000.7853.793718.462847.082389.173718.4692.9624.7256.85154700.000.7853.663730.852543.542727.513730.8593.2721.7450.16165500.000.7853.112872.531647.452352.242872.5371.8118.9233.61176300.000.7852.971479.76672.001318.101479.7636.9916.9015.46385.3016202.4713244.72793.65131 表3-4地震荷载下港内侧最危险截面稳定性计算表土条编号αici(kpa)ci*bi*secaiΦibiwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）WsiPHYiPH*Yi/R1-321070.150.28265.95954.04234.97-505.34984.6624.6233.7417.342-241056.590.28265.171697.77450.41-690.222337.1358.4335.0142.703-161047.640.28264.581902.80531.14-524.223027.6575.6935.8756.674-101045.080.28264.442072.50592.66-359.713482.0287.0536.3966.125-31046.660.28264.662290.50664.18-119.813934.1698.3536.6575.24631042.460.28264.242174.90630.66113.773682.5692.0636.5270.18791040.800.28264.032635.97756.00412.153960.5699.0135.1372.618141039.570.28263.843057.00861.32739.194113.79102.8433.4471.799201046.610.28264.384036.601101.501379.934860.22121.5131.4379.7210261044.280.28263.984123.561076.301806.804389.84109.7529.1566.78113400.000.7854.865328.674415.052978.435328.67133.2226.9875.03124100.000.7853.743894.672937.932554.073894.6797.3724.6750.14135000.000.7854.494438.792852.433399.054438.79110.9721.549.80146200.000.7855.322877.421351.182539.872877.4271.9418.1427.24479.8518455.7413723.94821.36131 3.4地基沉降计算3.4.1地基沉降计算的基本原理（1）分层总和法简介工程上计算地基的沉降时，在地基可能产生压缩的土层深度内，按土的特性和应力状态的变化将地基分为若干（n）层，假定每一分层土质均匀且应力沿厚度均匀分布，然后对每一分层分别计算其压缩量，最后将各分层的压缩量总和起来，即得地基表面的最终沉降量，这种方法称为分层总和法。（2）分层总和法的具体计算步骤如下：Ⅰ.首先根据建筑物基础的形状，结合地基中土层形状，选择沉降计算点的位置；再按作用在基础上荷载的性质（中心、偏心或倾斜等情况），求出基底压力的大小和分布。Ⅱ.将地基分层。在分层时天然土层的交界面和地下水位应为分层面，同时在同一类土层中，各分层的厚度不宜过大。对于水工建筑物地基，每层的厚度可以控制在m或，b为基础宽度。对每一分层，可认为压力是均匀分布的。Ⅲ.计算地基中土的自重应力分布。求出计算点垂线上各分层层面处（如图6-3中的0，1，2…）的竖向自重应力（应从地面算起），并会出它的分布曲线。Ⅳ.计算地基中竖向附加应力分布。求出计算点垂线上各分层层面处的竖向附加应力，并绘出它的分布曲线，如图6-3所示。并以的标准确定压缩层的厚度。应当注意，当基础有埋置深度时，应采用基底净压力去计算地基中的附加应力。Ⅴ.按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力：式中：、为第i分层上、下面的自重应力；、为第i分层上、下面的附加应力。Ⅵ.求出第i分层的压缩量。根据第i分层的平均初始应力及初始应力与附加应力之和，由压缩曲线查出相应的初始孔隙比和压缩稳定后孔隙比。由、、、可得第i分层的压缩量，即131 如果只有，或等压缩性指标，而没有压缩曲线，则可用下式估算第i分层的压缩量，即Ⅶ.最后将每层的压缩量累加，即得地基的总沉降量为3.4.2基底附加应力的求解根据《港口工程地基规范》，地基沉降只考虑持久状况长期组合情况，水位宜采用设计低水位。地基内任一点的垂直附加应力标准值为基底附加垂直应力、基底水平力之和。其中基底附加垂直应力的设计值为基底压力设计值与基底面上原地面算起的自重压力设计值之差；基底水平力设计值可按均布考虑。对于像图3—5中所示的梯形（直角梯形）分布压力，地基中任意点M的竖向附加应力σz可按奥斯特伯格的公式计算，即式中:——竖向附加应力系数，是a/z,b/z的函数，可在附录J中查询。3.4.3沉降量计算地基自重应力计算表见表3—5，地基沉降计算图见图3—5，在地基中选取三个点，沉降量计算分别见表3—6、3—7、3—8表3—5地基自重应力表计算点位置γ’（kN/m）Hi(m)自重应力σs(kPa)平均自重应力(kPa)08.5100131 18.512.0317.27538.6376528.512.0334.550625.9129538.512.0351.825943.18825411.282.6581.717966.7719511.282.65111.609996.6639692.4133.2099122.4099792.4154.8099144.0099810.392.2177.6679166.2389992.5200.1679188.91791092.5222.6679211.41791110.392243.4479233.05791292.7267.7479255.5979图3—5带胸墙防波堤地基沉降计算示意图经计算防波堤自重，如表格所示，该种型式的防波堤地基沉降量为1.195m，沉降量很大，沉降差不大，计算的三点中，沉降差最大为38mm，在施工中预留相应的沉降量，并注意施工时的地基沉降即可。为了减少沉降，可采取以下措施：1)、结构构造方面：设置沉降缝、采用轻型结构、回填轻质材料等2）、施工方面：调整施工程序与进度，进行逐级加荷，等地基沉降到一定程度再继续下一步工作。3)、地基处理方面：采用真空预压、堆载预压和置换砂垫层等方法。131 目前，防波堤地基处理的方法主要有：换填法、排水固结法、振冲法等。本次设计，带胸墙斜坡式防波堤采用排水固结中的堆载预压法。131 表3—6带胸墙防波堤地基沉降计算表（点1）(x/b=0.5)土层编号aiⅠ/mbiⅠ/mZi/mbiⅠ/ziaiⅠ/zikzⅠaiⅡ/mbiⅡ/mbiⅡ/ziaiⅡ/zikzⅡPn/Kpaσz/KPa平均附加应力Δpi/KpaEsi/MpaHi(m)Si(mm)1上336.210.000.500336.210.500292.75292.751下336.212.033.0616.260.500336.213.0616.260.500292.75292.75292.75292.752.752.03216.102下336.214.061.538.130.495336.211.538.130.495292.75289.82291.29291.292.752.03215.023下336.216.091.025.420.490336.211.025.420.490292.75286.90288.36288.362.752.03212.864下336.218.740.713.780.470336.210.713.780.470292.75275.19281.04281.046.162.65120.905下336.2111.390.552.900.460336.210.552.900.460292.75269.33272.26272.266.162.65117.126下336.2113.790.452.390.430336.210.452.390.430292.75251.77260.55260.5513.002.4048.107下336.2116.190.382.040.415336.210.382.040.415292.75242.98247.37247.3713.002.4045.678下336.2118.390.341.790.405336.210.341.790.405292.75237.13240.06240.068.592.261.489下336.2120.890.301.580.395336.210.301.580.395292.75231.27234.20234.20152.539.0310下226.2123.390.271.410.36336.210.271.410.36292.75210.78221.03221.03152.536.8411下336.2125.390.241.300.342336.210.241.300.342292.75200.24205.51205.518.82246.6012下336.2128.090.221.170.329336.210.221.170.329292.75192.63196.44196.44152.735.3628.091195.093131 表3—7带胸墙防波堤地基沉降计算表（点2）(x/b=0.42)土层编号aiⅠ/mbiⅠ/mZi/mbiⅠ/ziaiⅠ/zikzⅠaiⅡ/mbiⅡ/mbiⅡ/ziaiⅡ/zikzⅡPn/KPaσz/KPa平均附加应力Δpi/KPaEsi/MPaHi/mSi/mm1上330.000.000.5003312.420.500292.75292.751下330.002.030.0016.260.4753312.426.1216.260.500292.75285.43289.09289.092.752.03213.402下330.004.060.008.130.4603312.423.068.130.499292.75280.75283.09283.092.752.03208.973下330.006.090.005.420.4403312.422.045.420.492292.75272.84276.80276.802.752.03204.334下330.008.740.003.780.4153312.421.423.780.490292.75264.94268.89268.896.162.65115.685下330.0011.390.002.900.3903312.421.092.900.475292.75253.23259.08259.086.162.65111.466下330.0013.790.002.390.3803312.420.902.390.468292.75248.25250.74250.7413.002.4046.297下330.0016.190.002.040.3603312.420.772.040.456292.75238.88243.57243.5713.002.4044.978下330.0018.390.001.790.3313312.420.681.790.44292.75225.71232.30232.308.592.259.499下330.0020.890.001.580.3083312.420.591.580.428292.75215.46220.59220.59152.536.7610下330.0023.390.001.410.2913312.420.531.410.417292.75207.27211.37211.37152.535.2311下330.0025.390.001.300.2753312.420.491.300.402292.75198.19202.73202.738.82245.9712下330.0028.090.001.170.2643312.420.441.170.39292.75191.46194.83194.83152.735.0728.091157.61131 表3—8带胸墙防波堤地基沉降计算表（点3）(x/b=0.58)土层编号aiⅠ/mbiⅠ/mZi/mbiⅠ/ziaiⅠ/zikzⅠaiⅡ/mbiⅡ/mbiⅡ/ziaiⅡ/zikzⅡPn/KPaσz/KPa平均附加应力Δpi/KPaEsi/MPaHi/mSi/mm1上3312.420.000.500330.000.500292.75292.751下3312.422.036.1216.260.500330.000.0016.260.475292.75285.43289.09289.092.752.03213.402下3312.424.063.068.130.499330.000.008.130.460292.75280.75283.09283.092.752.03208.973下3312.426.092.045.420.492330.000.005.420.440292.75272.84276.80276.802.752.03204.334下3312.428.741.423.780.490330.000.003.780.415292.75264.94268.89268.896.162.65115.685下3312.4211.391.092.900.475330.000.002.900.390292.75253.23259.08259.086.162.65111.466下3312.4213.790.902.390.468330.000.002.390.380292.75248.25250.74250.7413.002.4046.297下3312.4216.190.772.040.456330.000.002.040.360292.75238.88243.57243.5713.002.4044.978下3312.4218.390.681.790.44330.000.001.790.331292.75225.71232.30232.308.592.259.499下3312.4220.890.591.580.428330.000.001.580.308292.75215.46220.59220.59152.536.7610下3312.4223.390.531.410.417330.000.001.410.291292.75207.27211.37211.37152.535.2311下3312.4225.390.491.300.402330.000.001.300.275292.75198.19202.73202.738.82245.9712下3312.4228.090.441.170.39330.000.001.170.264292.75191.46194.83194.83152.735.0728.091157.61131 第四章不带胸墙的斜坡式防波堤设计4.1断面尺寸4.1.1设计条件设计波高选择50年一遇的有效波高，断面尺寸的确定采用H13%，水位及相应的波高采用第一章自然条件中的设计水位。4.1.2断面尺寸的计算4.1.2.1基本尺寸计算根据《防波堤设计与施工规范》JTJ298-98有关规定：1、堤顶高程=设计高水位+（0.6~0.7）设计波高（4.1.2条规定）=2.46+4.03（0.6~0.7）=4.878~5.281（m）取为5.5m。2、堤顶宽度=（1.10~1.25）设计波高（4.1.3条规定）=4.03（1.1~1.25）=4.43~5.04（m）取为5.5m。3、棱体的顶面高程宜取定在设计低水位以下约1倍设计波高值处，取为-4.0m。（4.1.4条规定）4、棱体顶面宽度≥2.0m；棱体厚度≥1.0m堤身棱体厚度取为2m，堤头棱体厚度取4m。（4.1.4条规定）5、斜坡堤坡度对于抛填人工块体取值范围为1：1.25~1：2，取为1:1.5。（4.1.9条规定）4.1.2.2护面块体稳定重量及厚度按《防波堤设计与施工规范》JTJ298-98公式(4.2.4-1)和（4.2.4-2）计算：（1）护面块体稳定重量其中。式中：W——单个块体稳定重量(t)；γb——块体材料的重度（KN/m3）,扭王字块体γb＝23KN/m3；H——设计波高(m)，H=4.03m；KD——块体稳定系数，查表4.2.5，KD＝24；131 γ——海水重度（KN/m3），γ＝10.25KN/m3α——斜坡与水平面夹角（°）cotα=m=1.5则有:取2.5t。（2）护面块体厚度式中：——护面层厚度（m）——护面块体层数，=1C——扭工字块体形状系数，取C=1.36.则：（m），堤身取为1.4m。4.1.2.3扭王字块体个数根据《防波堤设计与施工规范》中4.2.18.2式中：N——扭王字块体个数A——垂直于护面层的护面层平均面积，此处取100㎡P’——护面层的空隙率，取P’=50%经计算，堤身处块体个数（个）131 4.1.2.4扭王字块体混凝土用量根据《防波堤设计与施工规范》中4.2.18.4式中：Q——扭王字块体混凝土用量经计算，堤身每100㎡安放65个扭王字块体需71m³混凝土。4.1.2.5垫层块石的重量和厚度计算（1）垫层块石的重量《防波堤设计与施工规范》4.2.13外坡护面垫层块石重量可按块体重量的1/20~1/10计算。堤身，取0.3t。（1）厚度计算《防波堤设计与施工规范》4.2.19外坡护面垫层厚度不应小于按4.2.18—1计算的两层块石的厚度。式中：h——垫层块石厚度；n′——垫层块体层数，取n′＝2；C——块石形状系数，查表4.2.18，C＝1.0γb——垫层块石重度，γb＝26.5KN/m3m，取为1m4.1.2.6堤前护底块石稳定重量和厚度计算(1)堤前最大波浪底流速按规范《防波堤设计与施工规范》4.2.20计算:131 取设计低水位0.25的情况：m/s（2）护底块石稳定重量根据堤前最大波浪底流速查表《防波堤设计与施工规范》表4.2.21，选用60—100kg块石。堤前护底块石层的宽度，采用25m，厚度为2.5m，在护底块石层下设置厚度为0.5m的碎石层。堤头段长度为30m，厚度3m。4.1.2.7抛石棱体重量《防波堤设计与施工规范》4.2.11当水下抛石棱体的顶面高程在设计低水位以下约1倍设计波高值时，棱体块石的重量可按块石重量的1/5计算：则，取为1.5t4.1.2.8内坡护面块体的重量《防波堤设计与施工规范》4.2.14，内坡护面块体的重量应符合下列规定：当允许少量波浪越过堤顶时，从堤顶到设计低水位之间的内坡护面块体重量，应与外坡护面块体重量相同，堤身取为2.5t。设计低水位以下的内坡护面块体，宜采用与外坡护面垫层相同重量的块石，为0.3t。4.1.2.9堤心石重量堤心石采用10kg~100kg的块石131 4.2地基稳定性的计算现将人工计算最危险滑弧面呈现如下：4.2.1持久状况4.2.1.1向港内滑动图4—1不带胸墙斜坡式防波堤港内一侧圆弧滑动面表4—1港内侧整体稳定性计算土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Ks1100.2826-377.1671.6857.96199.01-516.112100.2826-265.1151.11473.59384.63-645.683100.2826-174.1641.61596.17443.25-466.444100.2826-103.9339.31732.28495.37-300.665100.2826-24.2742.72001.31580.77-69.816100.282664.5745.72668.36770.57278.787100.2826155.2452.43877.371087.551003.048100.2826244.8148.13978.371055.431617.389100.2826346.3635445.981311.273043.991000.785455.6204068.932876.022876.021100.785567.2703352.231874.432778.201200.785718.8601500.05488.871418.02455.511567.1711016.731.308表中各值的计算同带胸墙的地基稳定性计算。滑弧半径为R=31.588m，综合分项系数131 ，不考虑极端低水位下防波堤波浪力标准值等引起的滑动力矩，即取，图中比例尺为1:400，则：4.2.1.2向港外滑动图4—2不带胸墙斜坡式防波堤港外一侧圆弧滑动面表4—2港外侧整体稳定性计算土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Ks100.785-355.220452.76370.66-259.582100.2826-273.2932.9709.72183.64-322.063100.2826-202.8328.3797.38217.59-272.594100.2826-152.8428.4937.44262.94-242.515100.2826-92.8728.71049.79301.08-164.146100.2826-33.0930.91189.83345.02-62.247100.282633.1731.71445.37419.1275.618100.282692.8528.51627.78466.85254.519100.2826153.0830.82027.47568.68524.4910100.2826223.6636.62606.10701.69975.7911100.2826293.4634.62453.52623.201188.94131 1200.785363.4902381.641925.701399.281300.785433.2602242.031638.991528.441400.785493.3402000.191311.851508.991500.785562.94201481.92828.631228.161600.785634.1601554.69706.021384.851700.785746.740818.94226.07787.07311.411097.729533.011.368滑弧半径为R=28.625m，综合分项系数，不考虑极端低水位下防波堤波浪力标准值等引起的滑动力矩，即取，图中比例尺为1:400，则：4.2.2短暂状况：根据《防波堤设计与施工规范》，对未成形的防波堤进行施工复核，可以考虑逐级加荷，本工程施工时，对防波堤所在处的土壤首先进行固结沉降，因而土质与持久状态相同，而施工期防波堤的重度必然小于持久状态，因而可以将持久状态作为最危险状态考虑，不需验算逐级加荷时的地基稳定性。4.2.3偶然状况：港外一侧的最危险截面选取图4-2，计算过程见表4-3；港内一侧的最危险截面选取图4-1，计算过程见表4-4图中比例尺为1:400由表4-3得港外侧：Wsi、PHi、Yi的计算方法同带胸墙斜坡式地基稳定性偶然状况的计算。滑动力<抗滑力满足要求由表4-4得港内侧：131 滑动力<抗滑力满足要求。131 表4-3地震荷载下港外侧最危险截面稳定性计算表土条编号αiCi(kpa)ci*bi*secaiΦibiwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）WsiPHYiPH*Yi/R1-35000.7853.66452.76370.66-259.58452.7611.3222.859.032-271032.960.28262.937709.72183.64-322.06855.7921.3923.7317.733-201028.200.28262.65797.38217.59-272.591149.7928.7424.3224.424-151028.370.28262.74937.44262.94-242.511460.7036.5224.7431.575-91028.690.28262.8341049.79301.08-164.141703.8542.6025.0437.266-31030.920.28263.0881189.83345.02-62.241967.5749.1925.1943.29731031.630.28263.1591445.37419.1275.612240.7556.0224.6448.23891028.450.28262.811627.78466.85254.512275.9056.9023.5046.719151030.790.28262.9742027.47568.68524.492587.4064.6922.2350.2210221036.600.28263.3942606.10701.69975.792997.1374.9320.7054.1711291034.840.28263.0482453.52623.201188.942521.0363.0319.1742.211236000.7852.8242347.841898.371379.422347.8458.7017.2835.421343000.7852.3961971.311441.091343.881971.3149.2815.3526.421449000.7852.1811712.831123.381292.201712.8342.8213.4120.061556000.7851.6641257.28703.021041.981257.2831.4311.5312.661663000.7851.9091296.93588.971155.241296.9332.429.4910.741774000.7851.902813.54224.58781.88813.5420.347.115.05311.4610439.868690.84515.21131 表4-4地震荷载下港内侧最危险截面稳定性计算表土条编号αiCi(kpa)ci*bi*secaiΦibiwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）WsiPHYiPH*Yi/R1-371071.770.28265.73857.96199.01-516.11943.2223.5824.5318.312-261051.250.28264.611473.59384.63-645.682209.2455.2325.9145.303-171041.500.28263.971596.17443.25-466.442688.7767.2226.6256.664-101039.310.28263.871732.28495.37-300.663044.7576.1227.0965.285-21042.690.28264.272001.31580.77-69.813569.2389.2327.2977.08661045.650.28264.542668.36770.57278.784293.95107.3526.2789.297151052.450.28265.073877.371087.551003.045388.27134.7124.24103.398241048.170.28264.403978.371055.431617.384807.18120.1821.8783.209341063.000.28265.225288.481273.352955.965472.96136.8218.9582.09104500.000.7854.003858.932727.592727.593858.9396.4716.2749.68115600.000.7854.033140.871756.242603.033140.8778.5213.2532.94127100.000.7852.891459.9810773.761380.141459.9836.509.2310.67455.7821547.5310567.22713.88131 4.3地基沉降计算4.3.1沉降量计算地基沉降计算图见图4—3，沉降量计算表见4—5、4—6、4—7图4—3不带胸墙斜坡堤地基沉降经计算防波堤自重，如表格所示，该种型式的防波堤地基沉降量为1.003m，沉降量很大，沉降差不大，计算的三点中，沉降差最大为14mm，在施工中预留相应的沉降量，并注意施工时的地基沉降即可。为了减少沉降，可采取以下措施：1)、结构构造方面：设置沉降缝、采用轻型结构、回填轻质材料等2）、施工方面：调整施工程序与进度，进行逐级加荷，等地基沉降到一定程度再继续下一步工作。3)、地基处理方面：采用真空预压、堆载预压和置换砂垫层等方法。目前，防波堤地基处理的方法主要有：换填法、排水固结法、振冲法等。本次设计，不带胸墙斜坡式防波堤采用排水固结中的堆载预压法。131 4—5不带胸墙防波堤地基沉降计算表（点1）(x/b=0.5)土层编号aiⅠbiⅠzibiⅠ/ziaiⅠ/zikzⅠaiⅡbiⅡbiⅡ/ziaiⅡ/zikzⅡpnσz平均附加应力Δpi/kpaEsi/kpaHiSi/m1上31.082.750.000.50034.002.750.500256.75256.751下31.082.752.031.3515.310.50034.002.751.3516.750.500256.75256.75256.75256.752.752.03189.532下31.082.754.060.687.660.48234.002.750.688.370.480256.75246.99251.87251.872.702.03189.373下31.082.756.090.455.100.46534.002.750.455.580.465256.75238.78242.89242.892.752.03179.294下31.082.758.740.313.560.44034.002.750.313.890.445256.75227.22233.00233.006.162.65100.245下31.082.7511.390.242.730.41934.002.750.242.990.425256.75216.70221.96221.966.162.6595.496下31.082.7513.790.202.250.39534.002.750.202.470.415256.75207.97212.33212.3313.002.4039.207下31.082.7516.190.171.920.37534.002.750.172.100.380256.75193.85200.91200.9113.002.4037.098下31.082.7518.390.151.690.3634.002.750.151.850.37256.75187.43190.64190.648.592.248.829下31.082.7520.890.131.490.3434.002.750.131.630.35256.75177.16182.29182.29152.530.3810下31.082.7523.390.121.330.32534.002.750.121.450.33256.75168.17172.66172.66152.528.7811下31.082.7525.390.111.220.3134.002.750.111.340.32256.75161.75164.96164.968.82237.4112下31.082.7528.090.101.110.28534.002.750.101.210.29256.75147.63154.69154.69152.727.8428.091003.44131 4—6不带胸墙防波堤地基沉降计算表（点2）(x/b=0.44)土层编号aiⅠbiⅠzibiⅠ/ziaiⅠ/zikzⅠaiⅡbiⅡbiⅡ/ziaiⅡ/zikzⅡpnσz平均附加应力Δpi/kpaEsi/kpaHiSi/m1上31.080.000.000.50034.005.500.500256.75256.751下31.080.002.030.0015.310.47534.005.502.7116.750.500256.75250.33253.54253.542.752.03187.162下31.080.004.060.007.660.46034.005.501.358.370.492256.75244.43247.38247.382.702.03185.993下31.080.006.090.005.100.43034.005.500.905.580.480256.75233.64239.03239.032.752.03176.454下31.080.008.740.003.560.41534.005.500.633.890.470256.75227.22230.43230.436.162.6599.135下31.080.0011.390.002.730.38234.005.500.482.990.445256.75212.33219.78219.786.162.6594.556下31.080.0013.790.002.250.36534.005.500.402.470.430256.75204.12208.22208.2213.002.4038.447下31.080.0016.190.001.920.34234.005.500.342.100.426256.75197.18200.65200.6513.002.4037.048下31.080.0018.390.001.690.31534.005.500.301.850.385256.75179.73188.45188.458.592.248.279下31.080.0020.890.001.490.334.005.500.261.630.375256.75173.31176.52176.52152.529.4210下31.080.0023.390.001.330.28934.005.500.241.450.36256.75166.63169.97169.97152.528.3311下31.080.0025.390.001.220.2734.005.500.221.340.34256.75156.62161.62161.628.82236.6512下31.080.0028.090.001.110.2634.005.500.201.210.325256.75150.20153.41153.41152.727.6128.09989.04131 4—7不带胸墙防波堤地基沉降计算表（点3）(x/b=0.52)土层编号aiⅠbiⅠzibiⅠ/ziaiⅠ/zikzⅠaiⅡbiⅡbiⅡ/ziaiⅡ/zikzⅡpnσz平均附加应力Δpi/kpaEsi/kpaHiSi/m1上31.085.500.000.50034.000.000.500256.75256.751下31.085.502.032.7115.310.50034.000.000.0016.750.475256.75250.33253.54253.542.752.03187.162下31.085.504.061.357.660.49234.000.000.008.370.460256.75244.43247.38247.382.702.03185.993下31.085.506.090.905.100.48034.000.000.005.580.440256.75236.21240.32240.322.752.03177.404下31.085.508.740.633.560.46534.000.000.003.890.418256.75226.71231.46231.466.162.6599.575下31.085.5011.390.482.730.44034.000.000.002.990.395256.75214.39220.55220.556.162.6594.886下31.085.5013.790.402.250.43034.000.000.002.470.372256.75205.91210.15210.1513.002.4038.807下31.085.5016.190.341.920.41034.000.000.002.100.365256.75198.98202.45202.4513.002.4037.378下31.085.5018.390.301.690.3934.000.000.001.850.339256.75187.17193.08193.088.592.249.459下31.085.5020.890.261.490.36834.000.000.001.630.313256.75174.85181.01181.01152.530.1710下31.085.5023.390.241.330.3534.000.000.001.450.289256.75164.06169.46169.46152.528.2411下31.085.5025.390.221.220.3334.000.000.001.340.279256.75156.36160.21160.218.82236.3312下31.085.5028.090.201.110.32534.000.000.001.210.267256.75152.00154.18154.18152.727.7528.09993.11131 第五章直立式防波堤结构设计5.1断面尺寸5.1.1设计条件根据JTJ298-98《防波堤设计与施工规范》5.1.2，直立堤的设计波高，除特别注明外均指重现期为50年，波高累积频率为1%的波高H，但不超过浅水极限波高。水位及相应的波高采用第一章自然条件中的设计水位。正砌混凝土方块直立堤，墙身结构采用混凝土方块，上部结构采用整体装配式混凝土结构，港外侧采用直立面，抛石基床采用明基床。5.1.2断面尺寸的计算根据《防波堤设计与施工规范》JTJ298-98有关规定：1、堤顶高程=设计高水位+（0.6~0.7）设计波高（5.1.2规定）=2.46+5.64（0.6~0.7）=5.844~6.408（m）取为6.5m。2、基床设计:采用明基床，基床顶高程取用-9.6m，底高程取用-14.5m宜用重锤夯实。（5.1.4规定）外肩宽度=0.6*墙身计算宽度=0.6×12=7.2（m）取为7.5m。内肩宽度=0.4*墙身计算宽度=0.4×12=4.8（m）取为5.0m。外侧边坡坡度=1:2~1:3取为1:3内侧边坡坡度=1:1.5~1:2取为1:23、护底块石厚度取为2.5m，宽度=0.25L=0.25×98.27=24.56（m）取为25m。（5.2.1规定）4、堤头段护底块石厚度取为3.0m，宽度取为25m。5、最上层方块的顶高程=施工水位+（0.3~0.5）=2.1+（0.3~0.5）=2.4~2.6m取为2.6m。（5.1.3规定）6、混凝土方块尺寸：方块的长度与高度之比不应大于3.0；短边尺寸与高度之比不宜小于1.0。（5.3.5规定）选取两类尺寸：①长边取为6m，宽度取为4m，高度取为2.4m②长边取为6m，宽度取为4m，高度取为2.6m7、直立堤堤头段长度：长度为堤身宽度的1.5~2.0倍，取为24m。（5.3.12规定）5.1.2.1护肩块石稳定重量采用抛填块石结构型式，根据《防波堤设计与施工规范》JTJ298—98附录F计算。131 表5—1各水位下护肩块石稳定重量水位d1/dd/LW(Kg)设计高水位0.710.17440极端高水位设计低水位0.730.670.180.163805505.2直立堤的计算5.2.1堤前波态的确定根据《海港水文规范》JTJ213—98表8.1.1得知：表5—2波态确定水位基床类型产生条件波态设计高水位立波极端高水位立波设计低水位立波5.2.2直立式防波堤的抗倾抗滑稳定性计算5.2.2.1设计高水位5.2.2.1.1作用力标准值1、单位长度上的自重力标准值⑴、胸墙自重力图5-1直立堤胸墙断面示意图如图5-1所示，胸墙自重力标准值计算如下式所示：131 ⑵、混凝土方块自重2、波浪力根据《海港水文规范》JTJ213—98（8.1.3.1）、（8.1.3.2）Ⅰ波峰作用下波浪力的计算图5-2设计高水位下波峰作用直立堤计算断面图①静水面以上高为H+hs处的波浪压力强度为零。其中hs表示波浪中线超出静水面的高度。②水底处波浪压力强度Pd：③静水面处波浪压力Ps：④在静水面以上和以下，波浪压力强度均按直线分布胸墙顶波浪压力强度值按线性插值法计算，为2.88×60.54/6.92=25.2(Kpa)⑤墙底处波浪压力强度：131 ⑥单位长度墙身上总波浪压力：⑦墙底面上的波浪浮托力：Ⅱ波谷作用下波浪力的计算图5-3设计高水位下波谷作用直立堤计算断面图①水底处波浪压力强度：②静水面处波浪压力强度为零。③静水面H-hs处波浪压力强度：④墙底处波浪压力强度：⑤单位长度墙身上的总波浪力：131 ⑥单位长度墙底面上方向向下的波浪力：5.2.2.1.2沿堤底和堤身各个水平缝及齿缝抗倾稳定性计算5.2.2.1.2.1计算说明：根据《防波堤设计与施工规范》JTJ298—98（5.2.5）、（5.2.6）1、沿堤底和堤身各个水平缝及齿缝的抗倾稳定性沿堤底和堤身各个水平缝及齿缝的抗倾稳定性极限状态设计表达式如下：式中，MG为堤身自重力的标准值对计算面后踵（波峰作用时），或前趾（波谷作用时）的稳定力矩；MP为水平波浪力的标准值对计算面后踵或前趾的倾覆力矩；Mu为波浪浮托力的标准值对计算面后踵或前趾的倾覆力矩；为结构重要性系数，由此工程安全等级为二级，查表4.2.3-1对应为1.0；为水平波浪力分项系数，查表5.2.5-1对于持久组合值为1.3，短暂组合值为1.2；为波浪浮托力分项系数，查表5.2.5-1对于持久组合值为1.3，短暂组合值为1.2；为结构系数，取值为1.25。2、沿堤底和堤身各个水平缝及齿缝的波浪压力分布的确定⑴作用于上部结构底面下的波浪浮托力的有效作用宽度：式中，B"表示有效作用宽度；Zmax表示波峰在静水面以上的高度；Z0表示上部结构底面在静水面以上的高度。波浪浮托力标准值沿B"呈三角形分布，其最大压强等于同一高程处的水平波浪压力的标准值。⑵波峰作用时，水下部分方块缝中的波浪浮托压力标准值沿堤身宽度呈三角形分布，其最大压强等于同一高程处的水平波浪压力标准值。作用在齿缝上的水平波浪压力标准值，对齿缝端点处采用同一点的浮托压力标准值，两端点可作为直线分布。⑶波谷作用时，水下部分方块缝中的波浪浮托力标准值按照波峰作用时相同的原则进行。131 ⑷堤底面上的波浪浮托力，应根据波浪形态按照《海港水文规范》中有关公式计算。5.2.2.1.2.2水平缝抗倾稳定计算：(1)、波峰作用：图5-4设计高水位下波峰作用直立堤抗倾计算断面图①堤底面：自重力对直立堤后踵的稳定力矩：水平向波浪力对直立堤后踵的倾覆力矩：浮托力对直立堤后踵的倾覆力矩：②上部结构底面：有效作用宽度131 自重力对直立堤后踵的稳定力矩：水平向波浪力对直立堤后踵的倾覆力矩：浮托力对直立堤后踵的倾覆力矩：③第一层方块缝：自重力对直立堤后踵的稳定力矩：水平向波浪力对直立堤后踵的倾覆力矩：浮托力对直立堤后踵的倾覆力矩：④第二层方块缝：自重力对直立堤后踵的稳定力矩：水平向波浪力对直立堤后踵的倾覆力矩：浮托力对直立堤后踵的倾覆力矩：131 ⑤第三层方块缝：自重力对直立堤后踵的稳定力矩：水平向波浪力对直立堤后踵的倾覆力矩：浮托力对直立堤后踵的倾覆力矩：⑥第四层方块缝：自重力对直立堤后踵的稳定力矩：水平向波浪力对直立堤后踵的倾覆力矩：浮托力对直立堤后踵的倾覆力矩：表5—3各水平缝抗倾计算部位MGKN·m/mMPKN·m/mMUKN·m/mKN·m/mKN·m/m是否满足131 上部结构底面5894.9278.172818.794026.054715.92是第一层方块缝8201.42844.932743.24664.576354.14是第二层方块缝10404.621740.872569.925604.038323.70是第三层方块缝12607.822945.252397.126945.0810086.26是第四层方块缝14811.024437.172223.848659.3111848.82是堤底面17197.826354.102027.0410895.4813758.26是（2）、波谷作用图5-5设计高水位下波谷作用直立堤抗倾计算断面图①堤底面：自重力对直立堤前踵的稳定力矩：水平向波浪力对直立堤前踵的倾覆力矩：浮托力对直立堤前踵的倾覆力矩：131 ②上部结构底面：自重力对直立堤前踵的稳定力矩：水平向波浪力对直立堤前踵的倾覆力矩：浮托力对直立堤前踵的倾覆力矩：③第一层方块缝：自重力对直立堤前踵的稳定力矩：水平向波浪力对直立堤前踵的倾覆力矩：浮托力对直立堤前踵的倾覆力矩：④第二层方块缝：自重力对直立堤前踵的稳定力矩：水平向波浪力对直立堤前踵的倾覆力矩：浮托力对直立堤前踵的倾覆力矩：⑤第三层方块缝：自重力对直立堤前踵的稳定力矩：131 水平向波浪力对直立堤前踵的倾覆力矩：浮托力对直立堤前踵的倾覆力矩：⑥第四层方块缝：自重力对直立堤前踵的稳定力矩：水平向波浪力对直立堤前踵的倾覆力矩：浮托力对直立堤前踵的倾覆力矩：表5—4各水平缝抗倾计算部位MGKN·m/mMPKN·m/mMUKN·m/mKN·m/mKN·m/m是否满足上部结构底面5089.90004071.92是第一层方块缝7396.4219.72556.08-697.275917.14是第二层方块缝9599.62172.821067.04-1162.497679.70是第三层方块缝11802.82565.011023.12-595.549442.26是第四层方块缝14006.821202.7679.2290.6311204.82是堤底面16392.822158.45931.441595.1113114.26是131 5.2.2.1.2.3齿缝抗倾稳定计算：(1)、波峰作用：齿缝类型如图5—6所示，各齿缝所受水平波浪力如图5—7所示：图5—6齿缝类型图5—7各齿缝所受水平波浪力①第一层方块齿缝三：自重力对齿缝三后踵的稳定力矩：水平向波浪力对齿缝三后踵的倾覆力矩：令墙身处所受波浪力为Mp1，齿缝处所受水平波浪力为Mp2，下同。131 浮托力对齿缝三后踵的倾覆力矩：②第二层方块齿缝一：自重力对齿缝一后踵的稳定力矩：水平向波浪力对齿缝一后踵的倾覆力矩：浮托力对齿缝一后踵的倾覆力矩：③第二层方块齿缝二：自重力对齿缝二后踵的稳定力矩：水平向波浪力对齿缝二后踵的倾覆力矩：131 浮托力对齿缝二后踵的倾覆力矩：④第三层方块齿缝三：自重力对齿缝三后踵的稳定力矩：水平向波浪力对齿缝三后踵的倾覆力矩：浮托力对齿缝三后踵的倾覆力矩：⑤第四层方块齿缝一：自重力对齿缝一后踵的稳定力矩：水平向波浪力对齿缝一后踵的倾覆力矩：131 浮托力对齿缝一后踵的倾覆力矩：⑥第四层方块齿缝二：自重力对齿缝二后踵的稳定力矩：水平向波浪力对齿缝二后踵的倾覆力矩：浮托力对齿缝二后踵的倾覆力矩：⑦第五层方块齿缝三自重力对齿缝三后踵的稳定力矩：水平向波浪力对齿缝三后踵的倾覆力矩：131 浮托力对齿缝三后踵的倾覆力矩：表5—5各齿缝抗倾计算部位MGKN·m/mMpKN·m/mMuKN·m/mKN·m/mKN·m/m是否满足第一层齿缝三6445.7749.142834.945156.564671.04是第二层齿缝一9180.621687.1926927344.505692.95是第二层齿缝二8446.2221633.482736.86756.985681.36是第三层齿缝三10955.422869.842548.328764.347043.61是第四层齿缝一13587.024390.472345.7910869.628757.14是第四层齿缝二12852.624343.692390.7710282.108754.80是第五层齿缝三15407.726277.892200.6212326.1811022.06是(2)、波谷作用：齿缝类型如图5—8所示，各齿缝所受水平波浪力如图5—9所示：图5—8齿缝类型131 图5—9各齿缝所受水平波浪力计算方法与波峰作用下重力、水平波浪力、浮托力对各个齿缝前趾力矩的计算方法相同，不再赘述，现将计算过程整理成表格如下：表5—6各齿缝抗倾计算部位MGKN·m/mMpKN·m/mMuKN·m/mKN·m/mKN·m/m是否满足第一层齿缝三5640.79.87278.14512.56-348.70是第二层齿缝一8375.62111.66935.796700.50-1071.37是第二层齿缝二7641.22140.65727.896112.98-763.41是第三层齿缝三10150.42501.791045.148120.34-706.36是第四层齿缝一12782.021122.07990.5810225.62170.94是第四层齿缝二12047.621162.411011.749638.10195.87是第五层齿缝三14602.722090.69955.3811682.181475.90是131 5.2.2.1.3沿堤底和堤身各个水平缝的抗滑稳定定性计算(1)、波峰作用：G、P、Pu、Mp、Mu等值已在抗倾计算中计算，现将各值统计如下表5—7波峰作用下直立堤抗滑稳定性部位GKN/mPKN/mPuKN/mKN/mKN/m是否满足上部结构底面915.4164.83348.86214.28277.13是第一层方块缝1299.82306.18342.9398.03512.44是第二层方块缝1667.02439.01321.24570.71749.64是第三层方块缝2034.22563.19299.64732.15986.81是第四层方块缝2401.42678.71277.98882.331224.03是堤底面2799.22794.10253.381032.331481.90是(2)、波谷作用：表5—8波谷作用下直立堤抗滑稳定性部位GKN/mPKN/mPuKN/mKN/mKN/m是否满足上部结构底面915.4900549.24是第一层方块缝1299.8226.18139.0234.03888.33是第二层方块缝1667.02110.80266.76144.041208.28是第三层方块缝2034.22215.30255.78279.891420.04是第四层方块缝2401.42315.42244.8410.051631.80是堤底面2799.22418.90232.86544.571861.16是5.2.2.2极端高水位5.2.2.2.1作用力标准值1、单位长度上的自重力标准值⑴、胸墙自重力131 图5-10直立堤胸墙断面示意图如图5-1所示，胸墙自重力标准值计算如下式所示：⑵、混凝土方块自重2、波浪力Ⅰ波峰作用下波浪力的计算图5-11极端高水位下波峰作用直立堤计算断面图131 ①静水面以上高为H+hs处的波浪压力强度为零。其中hs表示波浪中线超出静水面的高度。②水底处波浪压力强度Pd：③静水面处波浪压力Ps：④在静水面以上和以下，波浪压力强度均按直线分布胸墙顶波浪压力强度值按线性插值法计算，为3.97×59.15/6.91=33.98(Kpa)⑤墙底处波浪压力强度：⑥墙底面上的波浪浮托力：Ⅱ波谷作用下波浪力的计算图5-12极端高水位下波谷作用直立堤计算断面图①水底处波浪压力强度：131 ②静水面处波浪压力强度为零。③静水面H-hs处波浪压力强度：④墙底处波浪压力强度：⑤单位长度墙底面上方向向下的波浪力：5.2.2.2.2沿堤底和堤身各个水平缝及齿缝抗倾稳定性计算5.2.2.2.2.1水平缝抗倾稳定计算：(1)、波峰作用：图5-13极端高水位下波峰作用直立堤抗倾计算断面图根据《防波堤设计与施工规范》JTJ298—98，对持久组合中的极端高水位情况，其抗滑稳定性极限状态设计表达式中的各分项系数，可采用短暂组合时的分项系数值，则、均取为1.2。131 计算方法同设计高水位。现将计算过程整理成表格如下：表5—9极端高水位波峰作用下直立堤抗倾稳定性部位MGKN·m/mMPKN·m/mMUKN·m/mKN·m/mKN·m/m是否满足上部结构底面5203.7341.582772.963737.454162.96是第一层方块缝7406.9967.892606.884289.725925.52是第二层方块缝9610.11907.002440.85217.367688.08是第三层方块缝11813.33138.992274.726496.459450.64是第四层方块缝14016.54644.122109.128103.8911213.2是堤底面16403.36559.431929.1210306.2613122.64是（2）、波谷作用图5-14极端高水位下波谷作用直立堤抗倾计算断面图计算方法同设计高水位，现将计算过程整理成表格如下：131 表5—10极端高水位波谷作用下直立堤抗倾稳定性部位MGKN·m/mMPKN·m/mMUKN·m/mKN·m/mKN·m/m是否满足上部结构底面4398.71.48230.4-274.703518.96是第一层方块缝6601.963.22806.4-891.825281.52是第二层方块缝8805.1314.261037.04-867.347044.08是第三层方块缝11008.3811.98989.76-213.348806.64是第四层方块缝13211.51547.26942.72725.4510569.2是堤底面15598.32598.77891.62048.6012478.64是5.2.2.2.2.2齿缝抗倾稳定计算：(1)、波峰作用：齿缝类型同设计高水位，各齿缝所受水平波浪力如图5—15所示：图5—15各齿缝所受水平波浪力计算方法同设计高水位，现将计算过程整理成表格如下：131 表5—11各齿缝抗倾计算部位MGKN·m/mMpKN·m/mMuKN·m/mKN·m/mKN·m/m是否满足第一层齿缝三5754.5886.382752.384603.64366.51是第二层齿缝一8386.11855.992557.736708.885296.46是第二层齿缝二7651.71804.962600.646121.365286.72是第三层齿缝三10160.93067.462420.228128.726585.22是第四层齿缝一12792.54596.732225.52102348186.7是第四层齿缝二12058.14552.352268.699646.488185.25是第五层齿缝三14613.26487.432086.6811690.5610288.93是(2)、波谷作用：各齿缝所受水平波浪力如图5—16所示：图5—16各齿缝所受水平波浪力131 计算方法同设计高水位，现将计算过程整理成表格如下：表5—12各齿缝抗倾计算部位MGKN·m/mMpKN·m/mMuKN·m/mKN·m/mKN·m/m是否满足第一层齿缝三4949.537.88518.43959.6-576.62是第二层齿缝一7581.1234.03977.176064.88-891.77是第二层齿缝二6846.7269.36866.165477.36-716.16是第三层齿缝三9355.9750.721013.527484.72-315.36是第四层齿缝一11987.51469.32954.919590617.29是第四层齿缝二11253.11508.29977.719002.48636.70是第五层齿缝三13808.22533.61917.2211046.561939.67是5.2.2.2.3沿堤底和堤身各个水平缝的抗滑稳定定性计算（1）、波峰作用：G、P、Pu、Mp、Mu等值已在抗倾计算中计算，现将各值统计如下表5—13波峰作用下直立堤抗滑稳定性部位GKN/mPKN/mPuKN/mKN/mKN/m是否满足上部结构底面800.2181.20346.62217.44230.55是第一层方块缝841.75327.5325.86393.0465.82是第二层方块缝1534.6453.70305.1544.44701.09是第三层方块缝1901.8571.58284.34685.90936.36是第四层方块缝2269681.22263.64817.461171.58是堤底面2666.8790.56241.14948.671426.46是131 （2）、波谷作用：表5—14波谷作用下直立堤抗滑稳定性部位GKN/mPKN/mPuKN/mKN/mKN/m是否满足上部结构底面800.24.6157.65.53521.59是第一层方块缝841.7556.45201.667.74845.59是第二层方块缝1534.6156.32259.26187.581107.43是第三层方块缝1901.8257.65247.44309.181319.24是第四层方块缝2269354.29235.68425.151531.09是堤底面2666.8453.65222.9544.381760.57是5.2.2.3设计低水位5.2.2.3.1作用力标准值1、单位长度上的自重力标准值⑴、胸墙自重力图5-17直立堤胸墙断面示意图如图5-1所示，胸墙自重力标准值计算如下式所示：⑵、混凝土方块自重131 2、波浪力Ⅰ波峰作用下波浪力的计算图5-18设计低水位下波峰作用直立堤计算断面图①静水面以上高为H+hs处的波浪压力强度为零。其中hs表示波浪中线超出静水面的高度。②水底处波浪压力强度Pd：③静水面处波浪压力Ps：④在静水面以上和以下，波浪压力强度均按直线分布胸墙顶波浪压力强度值按线性插值法计算，为0.89×61.75/7.14=7.7(Kpa)⑤墙底处波浪压力强度：131 ⑥墙底面上的波浪浮托力：Ⅱ波谷作用下波浪力的计算图5-19设计低水位下波谷作用直立堤计算断面图①水底处波浪压力强度：②静水面处波浪压力强度为零。③静水面H-hs处波浪压力强度：④墙底处波浪压力强度：⑤单位长度墙底面上方向向下的波浪力：131 5.2.2.3.2沿堤底和堤身各个水平缝及齿缝抗倾稳定性计算5.2.2.3.2.1水平缝抗倾稳定计算：(1)、波峰作用：图5-20设计低水位下波峰作用直立堤抗倾计算断面图计算方法同设计高水位。现将计算过程整理成表格如下：表5—15设计低水位波峰作用下直立堤抗倾稳定性部位MGKN·m/mMPKN·m/mMUKN·m/mKN·m/mKN·m/m是否满足上部结构底面5894.9144.091554.022207.544715.92是第一层方块缝9832.4513.212960.164515.467865.92是第二层方块缝12035.61215.412775.845188.639628.48是第三层方块缝14238.82250.712591.526294.9011391.04是第四层方块缝1644235972407.27805.4613153.6是堤底面18828.85380.602207.049863.9315063.04是（2）、波谷作用131 图5-21设计低水位下波谷作用直立堤抗倾计算断面图计算方法同设计高水位，现将计算过程整理成表格如下：表5—16设计低水位波谷作用下直立堤抗倾稳定性部位MGKN·m/mMPKN·m/mMUKN·m/mKN·m/mKN·m/m是否满足上部结构底面5089.90004071.92是第一层方块缝9027.40.00021312.24-15.917221.92是第二层方块缝11230.625.13602.88-751.088984.48是第三层方块缝13433.2194.551040.64-1099.9210746.56是第四层方块缝15637603.071010.16-529.2212509.6是堤底面18023.81319.01977.28444.2511419.04是5.2.2.3.2.2齿缝抗倾稳定计算：(1)、波峰作用：齿缝类型同设计高水位，各齿缝所受水平波浪力如图5—22所示：131 图5—22各齿缝所受水平波浪力计算方法同设计高水位，现将计算过程整理成表格如下：表5—17各齿缝抗倾计算部位MGKN·m/mMpKN·m/mMuKN·m/mKN·m/mKN·m/m是否满足第一层齿缝三6445.7443.452110.565156.563320.21是第二层齿缝一10811.61157.432905.418649.285281.69是第二层齿缝二10077.21099.462953.448061.765268.77是第三层齿缝三12586.42169.32752.9810069.126398.96是第四层齿缝一152183546.392536.7712174.47908.11是第四层齿缝二14483.63495.82584.811586.887904.78是第五层齿缝三17038.75298.362382.313630.969984.86是(2)、波谷作用：131 各齿缝所受水平波浪力如图5—23所示：图5—23各齿缝所受水平波浪力计算方法同设计高水位，现将计算过程整理成表格如下：表5—18各齿缝抗倾计算部位MGKN·m/mMpKN·m/mMuKN·m/mKN·m/mKN·m/m是否满足第一层齿缝三5640.70.0001086.184512.56-8.03是第二层齿缝一10006.68.401449.898005.28-573.94是第二层齿缝二9272.216.761165.397417.76-193.22是第三层齿缝三11781.4143.91821.769425.12-881.21是第四层齿缝一16616.2520.641018.1913292.96-646.82是第四层齿缝二15881.8561.861032.8312705.44-612.26是第五层齿缝三16233.71248.64993.8412986.96331.24是131 5.2.2.3.3沿堤底和堤身各个水平缝的抗滑稳定定性计算（1）、波峰作用：G、P、Pu、Mp、Mu等值已在抗倾计算中计算，现将各值统计如下表5—19波峰作用下直立堤抗滑稳定性部位GKN/mPKN/mPuKN/mKN/mKN/m是否满足上部结构底面915.495.82166.80124.57419.14是第一层方块缝1571.65220.12370.02286.16654.37是第二层方块缝1938.85363.52346.98472.58892.67是第三层方块缝2306.05497.70323.94647.011130.96是第四层方块缝2673.25622.67300.9809.471369.25是堤底面3071.05747.60275.88971.881627.44是（2）、波谷作用：表5—20波谷作用下直立堤抗滑稳定性部位GKN/mPKN/mPuKN/mKN/mKN/m是否满足上部结构底面915.4000549.24是第一层方块缝1571.650.01283.060.017945.38是第二层方块缝1938.8530.77150.72401280.87是第三层方块缝2306.05118.69260.16154.301586.55是第四层方块缝2673.25221.23252.54287.601800.93是堤底面3071.05328.89244.32427.562033.20是131 5.2.3沿基床底面的抗滑稳定性计算5.2.3.1计算说明图5—24直立堤明基床滑动面示意图对明基床，直立堤结构断面沿基床底面的抗滑稳定性应按下式验算：式中：G—作用在堤底面上的堤身自重力标准值（KN）；g1——ABCD间基床的水下自重力标准值(KN/m)；P—堤底面上的水平波浪力标准值（KN）Pu—作用在堤底面上的波浪浮托力标准值（KN）——抛石基床与地基土间的摩擦系数设计值。5.2.3.2设计高水位①波峰情况下：P=794.10(KN/m)G=2799.22(KN/m)Pu=253.38(KN/m)左式<右式，满足要求。②波谷情况下：P=418.9(KN/m)G=2799.22(KN/m)Pu=232.86(KN/m)131 左式<右式，满足要求。5.2.3.3设计低水位①波峰情况下：P=747.6(KN/m)G=3071.05(KN/m)Pu=275.88(KN/m)左式<右式，满足要求。②波谷情况下：P=328.89(KN/m)G=3071.05(KN/m)Pu=244.32(KN/m)左式<右式，满足要求。5.2.3.3极端高水位①波峰情况下：P=790.56(KN/m)G=2666.8(KN/m)Pu=241.14(KN/m)左式<右式，满足要求。②波谷情况下：P=453.65(KN/m)G=2666.8(KN/m)Pu=222.9(KN/m)131 左式<右式，满足要求。5.2.4基床承载力5.2.3.1计算说明⑴、基床承载力验算应符合的要求。式中：——基床顶面最大应力分项系数,取1.0；——基床顶面最大应力标准值；——基床承载力设计值，取为600kpa.⑵、当大于或等于B/3时按下列公式计算:式中：——分别为基床顶面的最大或最小应力（kpa）；B——堤底宽度(m)；e——堤底面合力作用点的偏心矩（m）；——在堤底面上，合力作用点至后踵（波谷作用时为前趾）的距离（m）。⑶、当小于B/3时，基床顶面应力按下列公式计算：⑷表示在直立堤的堤底面上，合力作用点至后踵（波谷作用时为前趾）的距离。不应小于堤底宽度的1/4。131 5.2.3.2设计高水位①波峰作用情况：因此：满足要求。②波谷作用情况：因此：满足要求。5.2.3.3设计低水位①波峰作用情况：因此：满足要求。②波谷作用情况：131 因此：满足要求。5.2.3.4极端高水位①波峰作用情况：因此：满足要求。②波谷作用情况：因此：满足要求。5.2.5护底块石的稳定重量堤前波态为立波时，最大波浪底流速可按下式计算：式中：——最大波浪底流速（m/s）；H——为波高累计频率为5%的波高（m）。131 取设计低水位0.25的情况：根据堤前最大波浪底流速查表《防波堤设计与施工规范》表4.2.21，选用60—100kg块石。5.3直立堤地基稳定性计算5.3.1持久状况5.3.1.1向港内滑动图5—25直立式防波堤港内一侧圆弧滑动面5—21港内侧整体稳定性计算土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）1100.2826-255.6356.32438.76641.86-1030.172100.2826-184.1841.83213.17887.39-992.443100.2826-123.7537.53415.97970.25-709.874100.2826-63.7837.83773.321089.67-394.225100.2826-13.8338.33945.101145.37-68.82131 6100.282664.6746.74667.881348.00487.687100.2826124.2842.83853.941094.64800.888100.2826194.5845.83906.201072.521271.119100.2826264.6464364.111139.091912.201000.785334.8103502.292935.491906.631100.785416.15015820.4011934.0610374.781200.785517.41015582.659804.1312105.571300.785627.6905619.262638.704960.0639336701.1830623.40表中各值的计算同设计高水位的地基稳定性计算中相应值的计算。直立式防波堤需要考虑波浪力标准值引起的滑动力矩，对于极端低水位的情况，波浪力标准值引起的滑动力矩如下计算所示：①堤前波态的确定：属于近破波②静水面以上高度Z（m）处的波浪压力强度为零，Z按下式计算：③静水面处的波浪压力强度：④墙底处的波浪压力强度：⑤考虑波峰作用的情况，波浪力对滑动圆心的力矩Mp：安全系数：滑弧半径为R=38.805m，综合分项系数，图中比例尺为1:400，则：131 5.3.1.2向港外滑动图5—26直立式防波堤港外一侧圆弧滑动面表5—22港外侧整体稳定性计算土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）1100.2826-306.56765.672194.68551.98-1096.832100.2826-223.4834.82229.67600.34-834.853100.2826-173.2532.52587.13718.44-756.034100.2826-123.3333017.11856.96-626.985100.2826-73.6636.63648.461051.52-444.416100.2826-13.9739.74112.171193.88-71.737100.282654.3943.94440.871284.60386.858100.2826124.0440.43724.411057.85773.969100.2826184.5545.54154.281147.301283.1110100.2826254.4443987.491049.481684.3911100.2826324.8483628.89893.771922.151200.785416.1501638.891236.291074.761300.785513.7508727.085490.826779.741400.785585.3608194.574342.576947.161500.785665.5202067.24841.251888.03464.0722317.0418909.31131 考虑波谷作用的情况，波浪力对滑动圆心的力矩Mp：规范中无近破波波谷情况下波浪压力强度，因此用设计低水位时的波浪压力强度代替。滑弧半径为R=37.455m，综合分项系数，图中比例尺为1:400，则：5.3.2短暂状况：根据《防波堤设计与施工规范》，对未成形的防波堤进行施工复核，可以考虑逐级加荷，本工程施工时，对防波堤所在处的土壤首先进行固结沉降，因而土质与持久状态相同，而施工期防波堤的重度必然小于持久状态，因而可以将持久状态作为最危险状态考虑，不需验算逐级加荷时的地基稳定性。5.3.3偶然状况：港外一侧的最危险截面选取图5-26，计算过程见表5-23；港内一侧的最危险截面选取图5-25，计算过程见表5-24图中比例尺为1:400。由表5-23得港外侧：滑动力<抗滑力满足要求。由表5-24得港内侧：滑动力<抗滑力满足要求131 表5—23直立堤港外侧整体稳定性计算土条编号αiCi(kpa)ci*bi*secaiΦibiwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）WsiPHYiPH*Yi/R1-301065.540.28265.6772194.68551.98-1096.832516.9062.9231.4352.812-221034.720.28263.2192229.67600.34-834.853372.3784.3132.3572.833-171032.460.28263.1042587.13718.44-756.034303.40107.5932.9194.544-121032.960.28263.2243017.11856.96-626.985263.24131.5833.33117.075-71036.550.28263.6283648.461051.52-444.416532.42163.3133.61146.556-11039.650.28263.9644112.171193.88-71.737439.54185.9933.74167.54751043.850.28264.3684440.871284.60386.857980.63199.5233.66179.318121040.360.28263.9483724.411057.85773.966503.96162.6033.35144.779181045.420.28264.324154.281147.301283.116352.47158.8132.34137.1210251043.920.28263.9813987.491049.481684.394874.40121.8630.83100.3111321047.800.28264.0543628.89893.771922.153648.0491.2029.1771.02124100.000.7854.6621638.891236.291074.761638.8940.9727.7230.32135100.000.7852.3618271.935204.456426.158271.93206.8017.6297.29145800.000.7852.8497697.734079.286525.957697.73192.4415.9181.72156600.000.7852.2262067.24841.251888.032067.2451.6814.2819.71463.2221767.3818134.511512.90131 表5—24直立堤港内侧整体稳定性计算土条编号αiCi(kpa)ci*bi*secaiΦibiwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）WsiPHYiPH*Yi/R1-251056.630.28265.1332438.76641.86-1030.173461.7986.5433.5974.912-181041.900.28263.9853213.17887.39-992.445264.42131.6134.22116.063-121037.490.28263.6673415.97970.25-709.875948.83148.7234.72133.054-61037.730.28263.7523773.321089.67-394.226746.33168.6635.01152.165-11038.250.28263.8243945.101145.37-68.827124.55178.1135.12161.20661046.660.28264.644667.881348.00487.688358.48208.9635.03188.617121042.730.28264.183853.941094.64800.886684.88167.1234.68149.378191045.870.28264.3373906.201072.521271.115948.69148.7233.72129.229261046.100.28264.1444364.111139.091912.205075.09126.8831.83104.06103300.000.7854.0553502.292935.491906.633502.2987.5630.2968.35114100.000.7854.66215115.6011402.409912.5915115.60377.8921.97213.93125100.000.7854.69614681.059236.8711405.1514681.05367.0319.32182.72136200.000.7853.6335476.322571.584833.895476.32136.9116.7459.0635535.1329334.611732.71131 5.4直立堤沉降计算地基沉降计算图见图5—27，沉降量计算表见5—25、5—26、5—27图5—27直立堤地基沉降示意图①作用于基底面上的力：由图5—26量出各部分面积乘以相应的重度：②直立堤各部分对A点求矩（KN/m）：③利用合力矩定理，合力作用点离基底前缘A点的水平距离x：131 ④合力偏心距e：e=56.018/2-30.705=-2.696m⑤基底压力：⑥Pn、Pt的计算：Pn=Pmin=231.20（Kpa）Pt=Pmax-Pmin=254.579-231.20=23.379（Kpa）如表格所示，该种型式的防波堤地基沉降量最大为1.042m，根据《防波堤设计与施工规范》JTJ298—98（5.2.14），方块结构沉降量不应超过300mm，因此该直立式防波堤沉降量不符合要求，且计算的三点中，沉降差最大为53.95mm，沉降差也比较大，所以对地基进行处理。为了减少沉降，可采取以下措施：1)、结构构造方面：设置沉降缝、采用轻型结构、回填轻质材料等2）、施工方面：调整施工程序与进度，进行逐级加荷，等地基沉降到一定程度再继续下一步工作。3)、地基处理方面：采用真空预压、堆载预压和置换砂垫层等方法。目前，防波堤地基处理的方法主要有：换填法、排水固结法、振冲法等。本次设计，直立防波堤采用排水固结中的堆载预压法,并设置竖向排水体。131 表5—25直立堤地基沉降计算（点1）直立堤（x/b=0.5）土层编号Z/mz/bk1pn(kPa)p1(kPa)z/bk2pt(kPa)p2(kPa)σz(kPa)平均附加应力Es/MPaHi/mSi（mm）1上0.000.000.999231.20230.970.000.50023.3811.68242.651下2.030.040.998231.20230.740.040.49923.3811.67242.40242.532.752.03179.032下4.060.070.998231.20230.740.070.49923.3811.67242.40242.402.752.03178.943下6.090.110.995231.20230.040.110.49723.3811.62241.66242.032.752.03178.674下8.740.160.986231.20227.960.160.49323.3811.53239.49240.586.162.65103.495下11.390.200.978231.20226.110.200.48923.3811.43237.55238.526.162.65102.616下13.790.250.954231.20220.560.250.47723.3811.15231.72234.6313.002.4043.327下16.190.290.934231.20215.940.290.46723.3810.92226.86229.2913.002.4042.338下18.390.330.915231.20211.550.330.45823.3810.70222.24224.558.592.257.519下20.890.370.896231.20207.160.370.44823.3810.47217.63219.94152.536.6610下23.390.420.869231.20200.910.420.43523.3810.16211.07214.35152.535.7311下25.390.450.85231.20196.520.450.42523.389.94206.46208.768.82247.3412下28.090.500.819231.20189.350.500.41023.389.57198.93202.69152.736.48ΣS=1042.1131 表5—26直立堤地基沉降计算（点2）直立堤（x/b=0.75）土层编号zz/bk1pn(kPa)p1(kPa)z/bk2pt(kPa)p2(kPa)σz(kPa)平均附加应力EsHiSi1上0.000.000.999231.20230.970.000.24923.385.82236.791下2.030.040.995231.20230.040.040.25023.385.85235.89236.342.752.03174.462下4.060.070.992231.20229.350.070.25023.385.85235.20235.542.752.03173.873下6.090.110.983231.20227.270.110.25123.385.87233.14234.172.752.03172.864下8.740.160.957231.20221.260.160.25323.385.92227.17230.166.162.6599.015下11.390.200.936231.20216.400.200.25523.385.96222.37224.776.162.6596.696下13.790.250.901231.20208.310.250.25723.386.01214.32218.3413.002.4040.317下16.190.290.873231.20201.840.290.25923.386.06207.89211.1113.002.4038.978下18.390.330.846231.20195.600.330.26023.386.08201.67204.788.592.252.459下20.890.370.818231.20189.120.370.26223.386.13195.25198.46152.533.0810下23.390.420.785231.20181.490.420.26323.386.15187.64191.44152.531.9111下25.390.450.768231.20177.560.450.26223.386.13183.69185.668.82242.1012下28.090.500.738231.20170.630.500.26123.386.10176.73180.21152.732.44ΣS=988.15131 表5—27直立堤地基沉降计算（点3）直立堤（x/b=0.25）土层编号zz/bk1pn(kPa)p1(kPa)z/bk2pt(kPa)p2(kPa)σz(kPa)平均附加应力EsHiSi1上0.000.000.999231.20230.970.000.75023.3817.54248.501下2.030.040.995231.20230.040.040.74623.3817.44247.49247.992.752.03183.072下4.060.070.992231.20229.350.070.74123.3817.32246.67247.082.752.03182.393下6.090.110.983231.20227.270.110.73223.3817.11244.38245.532.752.03181.254下8.740.160.957231.20221.260.160.70423.3816.46237.72241.056.162.65103.705下11.390.200.936231.20216.400.200.68223.3815.95232.35235.036.162.65101.116下13.790.250.901231.20208.310.250.64523.3815.08223.39227.8713.002.4042.077下16.190.290.873231.20201.840.290.61523.3814.38216.22219.8013.002.4040.588下18.390.330.846231.20195.600.330.58623.3813.70209.30212.768.592.254.499下20.890.370.818231.20189.120.370.55623.3813.00202.12205.71152.534.2810下23.390.420.785231.20181.490.420.52323.3812.23193.72197.92152.532.9911下25.390.450.768231.20177.560.450.50623.3811.83189.39191.568.82243.4412下28.090.500.738231.20170.630.500.47823.3811.18181.80185.60152.733.41ΣS=1032.76131 第五章护面型式设计本次设计选取二个断面堤前水位高程分别为-15m，-12m，每个断面选取三种护面型式进行计算对比。6.1堤前水位高程-15m（堤头）：H13%=4.03m⑴扭王字块体（安放一层）：①护面块体稳定重量堤头处护面块体重量按《防波堤设计与施工规范》4.2.16要求，取为（t），取为3t。②护面块体厚度取为1.5m。③扭王字块体个数。④扭王字块体混凝土用量⑵扭工字块体（安放两层）：①护面块体稳定重量堤头处护面块体重量按《防波堤设计与施工规范》4.2.16要求，取为（t），取为3t。②护面块体厚度131 取为2.7m。③扭工字块体个数。④扭工字块体混凝土用量约为106m⑶块石（安放一层）：①块石稳定重量堤头处护面块体重量按《防波堤设计与施工规范》4.2.16要求，取为（t），取为6.5t。②护面块体厚度：取为1.9m。6.2堤前水位高程-12m：H13%=4.12m⑴扭王字块体（安放一层）：①护面块体稳定重量取为2.5t。②护面块体厚度取为1.4m。131 ③扭王字块体个数。④扭王字块体混凝土用量⑵块石（安放一层）：①块石稳定重量取为5.7t。②护面块体厚度：取为1.8m。⑶四角锥体（安放两层）①护面块体稳定重量取为6.6t。②护面块体厚度取为2.9m。③四角锥体字块体个数。④四角锥体混凝土用量131 6.3护面型式比较：①扭王字块体具有空隙率高，箝固性好，稳定性高，波浪爬高低，消波性能好，块体结构稳固，不易损坏等优点，适用于波高比较大的情况，防护工程中广为采用。计算中，扭王字块体的稳定重量最小，厚度也最小。②扭工字块体具有空隙率高（任意堆放两层时约为60%），消波性能强，箝固性好，稳定性高等特点。适用于水深浪大的防护工程。但其两肢间的连柱较弱，在施工吊运过程中，如不小心，有时会发生断裂现象。③安放块石的稳定重量较大，适应堤身变形能力强，但嵌固作用较差，整体抵抗风浪能力也较差。④四角锥体的稳定重量、护面厚度，混凝土用量都较大，不适宜采用。综上所述，护面选用扭王字块体。131 第五章工程量的计算分别从三种结构型式中量取断面各种材料的面积，用面积乘以防波堤长度作为近似概算。表7—1不带胸墙斜坡式防波堤工程量概算不带胸墙斜坡式项目名称面积/m2长度/m工程量/m3护面块体46.42902134652.8垫层165.842902481267.68堤心石535.8629021555065.72水下抛石棱体27.04290278470.08镇压层141.892902411764.78碎石层12.56290236449.12总和2697670.18表7—2带胸墙斜坡式防波堤工程量概算带胸墙斜坡式项目名称面积/m2长度/m工程量/m3胸墙232902102442护面块体51.472902149365.94垫层169.372902491511.74堤心石696.7729022022026.54水下抛石棱体25.24290273246.48镇压层168.642902489393.28碎石层12.56290236449.12总和3364435.1表7—3直立式防波堤工程量概算直立式项目名称面积/m2长度/m工程量/m3胸墙39.82902295684.78砼方块146.42902424852.8坡肩块石55.542902161177.08堤心石180.082902522592.16镇压层109.042902316434.08碎石层25.38290273652.761794393.66131 第八章结构方案比选根据地形特征，本设计对烟台港防波堤设计了三个方案。①、带胸墙的斜坡式防波堤（具体设计见第三章）②、不带胸墙的斜坡式防波堤（具体设计见第四章）斜坡式防波堤结构简单，波浪反射小，可以就地取材，施工方便，容易修复，整体稳定性较高，对地基沉降不敏感，可适用于各种地基情况，由于堤的材料用量随水深的增加而有较大增长，因而水深较浅、地基较差和石料来源丰富的情况常常采用这种结构型式。采用带胸墙式的防波堤，可减少越浪量。③、直立波堤（具体设计见第五章）直立堤的优点是内侧可兼做码头，与斜坡堤相比，材料用量较少，且随水深增大两者差值越大，因此一般适用于水深较大的情况。但直立堤消能效果较差，建造过程中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，如果是软土地基，需要进行加固处理。直立堤一旦发生破坏，后果较严重，修复极其困难。因此，当直立堤前产生的破碎波浪较大时，常采用在堤前堆放人工块体的办法以减少作用在直立堤上的巨大的破波冲击压力，保持直立堤的稳定，从而形成水平混合式直立堤。对于本工程：1、从结构型式上来看，实体式直立堤对波浪形成反射，本工程所处地的波高较大，堤前的波况较为恶劣，且容易发生破碎，对堤身产生较大的波浪力；斜坡式防波堤有消浪作用，波浪反射小，有利于港内的稳定。因此，选用斜坡式较为有利。2、从地基沉降情况看，从计算所得看，三种结构型式的防波堤沉降量大致都在1m左右，但是直立式防波堤的沉降差最大，容易造成破坏；而斜坡堤对地基沉降有较好的适应性，尽管沉降量较大，但由于斜坡堤对地基沉降有较好的适应性，且斜坡堤堤身较高，因此沉降量依然在斜坡堤能够承受的范围之内，较为适宜。3、从材料来源上看，本工程所在地石料来源比较丰富，价格较低，为抛石斜坡堤的建造提供了较为丰富的资源。4、从工程量上看，直立堤的工程量小于斜坡堤，斜坡堤所需块石比较多，但由于有充分的石料来源，石料价格也相对便宜，采用陆上推进法施工，不需大型机械；而直立堤需要有起重船等大型设备，但是混凝土方块可预制，对环境的破坏较小，且工期相对短。5、本工程允许越浪，对于越浪量没有过大的要求，因而可不带胸墙。因此，综上所述，本工程宜选用不带胸墙的斜坡堤。131 第九章环境影响评估烟台港西港区防波堤的建设，一方面形成有掩护的水域，挡浪，挡沙，为船舶提供良好的泊稳条件，另一方面也对环境产生了一定的影响。1.工程对港池水域的影响⑴建设防波堤后，港池内水域的流速变小，原来水流携带的泥沙进入港池水域后会沉积下来，造成泥沙回淤问题。⑵防波堤的建成对港池内外水体交换产生一定的影响，水域水体交换速度降低，不利于港池内部水体的净化。2.施工对生活环境的影响（1）大气影响：施工时，道路铺设、堤坝填筑以及土石方的挖掘、运输等过程中产生的粉尘、扬尘以及各种施工设备排放的尾气会造成周围大气环境的污染。（2）噪声影响：在施工过程中，各种施工机械设备的运转和各类车辆的运行，将对周围环境产生噪声污染。现场施工机械设备噪声比较大，在实际施工过程中，各种机械会同时工作，各种噪声相互迭加，将会加大噪声级。（3）固体垃圾：施工期固体垃圾主要来自于施工人员的生活垃圾。但由于施工区生活垃圾相对较少，经环卫部门统一处理后，对环境的影响不大。3.施工对水环境的影响（1）堤坝施工，尤其是水下施工时可使局部范围内的水体浑浊，悬浮物浓度升高。（2）施工船舶产生的含油污水及汽车、机械设备维修产生的冲洗废水。这些含石油类物质的废水如不加以收集处理将对局部海域水质产生影响。（3）施工人员产生的生活污水。131 参考文献[1]中华人民共和国交通部.海港水文规范[M]，人民交通出版社1998[2]卢廷浩主编.土力学（第二版）[M]，河海大学出版社，2005（5）[3]中华人民共和国交通部.防波堤设计与施工规范[M]，人民交通出版社1998[4]邱大洪，薛鸿超主编.工程水文学[M]，人民交通出版社，2001[5]中华人民共和国交通部.水运工程抗震规范[M]，人民交通出版社1998[6]鲁子爱主编.水运工程规划[M]，人民交通出版社，2002[7]河海大学交通海洋工程学院.海岸工程（1）（2）[M]，河海大学出版社[8]鲁子爱主编.港口工程[M]，人民交通出版社，2002[9]中华人民共和国交通部.港口工程地基规范[M]，人民交通出版社1998[10]中华人民共和国交通部.重力式码头设计与施工规范[M]，人民交通出版社1998[11]中华人民共和国交通部.海港总平面设计规范[M]，人民交通出版社1998131 各结构型式整体稳定性除最危险点外的两点计算不带胸墙斜坡堤整体稳定性向港外滑动2土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Ks1100.2826-199.3993.92244.70616.32-730.452100.2826-105.0850.81852.22529.67-321.473100.2826-45.4542161.10626.00-150.674100.282624.7447.41923.17558.0967.085100.282684.8848.82137.75614.71297.376100.2826134.8448.42869.82811.98645.257100.2826194.4444.43136.82861.271020.758100.2826244.6463485.58924.701417.04900.785305.2804411.333817.872204.651000.785365.2704735.453828.902782.211100.785425.4504485.603331.913000.211200.785473.8902355.311605.751721.901300.785535.7101498.02901.371195.95433.719028.5413149.811.653不带胸墙斜坡堤整体稳定性向港外滑动3土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Ks1100.2826-256.3763.71387.11365.08-585.942100.2826-155.3153.11880.03527.32-486.353100.2826-84.5145.11859.50534.69-258.664100.2826-14.0740.71764.17512.19-30.775100.282654.3643.61942.52561.91169.226100.2826124.1841.82382.47676.70495.10131 7100.2826194.4442981.87818.72970.338100.2826264.7473375.24880.981478.91900.785334.6703354.182811.351826.001000.785404.5503294.332522.342116.661100.785484.8903218.302152.762390.751200.785565.3602717.281519.392251.971300.785667.101229.03500.151122.4837914383.5911459.691.462不带胸墙斜坡堤整体稳定性向内滑动2土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Ks1100.2826-274.8648.6934.43241.79-424.022100.2826-203.6936.91189.12324.48-406.513100.2826-143.6936.91417.37399.35-342.724100.2826-93.1531.51337.93383.72-209.195100.2826-33.5235.21568.27454.76-82.046100.282633.5235.21801.60522.4294.247100.282683.6836.82397.34689.35333.488100.2826143.4234.22604.93733.95629.889100.2826203.9539.53305.23901.921129.9010100.2826274.7547.54241.061097.391924.501100.785354.3704121.033373.792362.681200.785435.1803838.852806.322617.021300.785526.6603922.052414.153089.511400.785669.6302238.28910.862044.24382.315254.2612760.961.383131 不带胸墙斜坡堤整体稳定性向内滑动3土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Ks1100.2826-276.3263.21355.17350.66-614.942100.2826-184.1241.21461.71403.69-451.473100.2826-123.4734.71428.81405.83-296.924100.2826-63.0930.91367.14394.80-142.835100.2826-13.1431.41427.11414.33-24.896100.282643.1631.61558.16451.34108.647100.2826103.3533.52044.57584.67354.868100.2826153.4934.92482.62696.34642.239100.2826224.3543.53411.31918.491277.2810100.2826293.9139.13207.49814.701554.301100.785364.9704229.353419.682484.861200.785455.3903611.462552.672552.671300.785546.1903003.441765.132428.991400.785579.0201834.03998.861537.6438414171.2111410.411.452带胸墙斜坡堤整体稳定性向内滑动1土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Ks1100.2826-185.0250.21163.162321.24-359.262100.2826-133.3533.51089.693308.31-245.013100.2826-93.3733.71216.083348.77-190.144100.2826-53.4534.51324.444383.12-115.37131 5100.2826-13.0930.91218.261353.69-21.256100.282633.4534.51346.928390.5770.467100.282673.3233.21322.585381.18161.108100.2826113.3833.81701.282484.94324.469100.2826153.2732.71978.02554.81511.7010100.2826193.3433.42290.937629.02745.4911100.2826233.3433.42465.87659.16963.031200.785273.6402848.872536.651292.751300.785313.4902950.722527.661519.041400.785363.902800.062264.021645.111500.785414.503077.622321.592018.261600.785464.702895.672010.752082.151700.785524.801878.941156.551480.091800.785585.890773.03409.65655.36383.818041.6812537.961.630带胸墙斜坡堤整体稳定性向内滑动2土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Ks1100.2826-243.737716.353190.04-291.232100.2826-202.3723.7743.875202.99-254.303100.2826-162.2322.3787.886219.93-217.064100.2826-132.0820.8797.94225.77-179.415100.2826-102.8528.51175.361336.11-204.006100.2826-53.0930.91341.45388.04-116.867100.282603.4334.31517.89440.750.008100.282653.3331687.565488.16147.01131 9100.2826103.1331.31973.169564.26342.4710100.2826153.5735.72609.068731.81674.9411100.2826203.7137.13000.8818.851025.8412100.785264.0140.13476.7793122.771523.401300.785334.8904484.483758.722441.321400.785405.4604053.023103.242604.131500.785506.9104277.912749.053275.851600.785629.0902315.421087.282043.80374.718427.7612815.911.621带胸墙斜坡堤整体稳定性向外滑动1土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Ks1100.2826-204.2942.9933.515254.74-319.132100.2826-153.7237.21203.807337.65-311.413100.2826-112.8528.51036.332295.40-197.644100.2826-63.5835.81396.329403.24-145.885100.2826-23.6361453.683421.85-50.716100.282633.5535.51448.755420.1075.787100.282683.8738.71976.535568.35274.948100.2826134.0240.22578.928729.67579.849100.2826184.1441.43013.168832.16930.6610100.2826244.6463610.277957.781467.731100.785304.8204198.623633.772098.341200.785375.4404945.213947.252974.811300.785456.3705416.763828.703828.701400.7855610.3704283.622395.223550.09131 382.219025.8814756.141.451带胸墙斜坡堤整体稳定性向外滑动3土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Ks1100.2826-265501076.394280.95-471.642100.2826-203.5351229.151335.41-420.193100.2826-143.5235.21438.789405.39-347.904100.2826-103.0130.11354.276387.27-235.055100.2826-52.9429.41387.881401.47-120.906100.2826-12.8528.51371.414398.16-23.927100.282633.1831.81613.964468.0184.438100.282683.0230.21872.772538.51260.519100.2826123.0730.72211.781628.22459.6310100.2826173.3733.72696.485748.80787.9911100.2826223.6236.23012.478811.111127.9512100.2826273.9393494.097904.111585.541300.785344.5804424.823666.172473.221400.785404.3904175.813197.262683.031500.785475.0604404.323002.693219.871600.785544.8503187.311873.192577.691700.785637.5701923.12873.341713.03409.818920.0515353.271.399131 直立堤整体稳定性向内滑动2土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Mp（波峰）RKs1100.2826-2710.41104.11171.84303.22-531.7611649.9734.0262100.2826-206.5265.22234.16609.65-763.753100.2826-154.9749.72418.22678.28-625.574100.2826-114.0840.82488.32709.28-474.565100.2826-73.9439.42505.56722.12-305.206100.2826-23.6362982.85865.61-104.057100.282633.5535.53681.801067.63192.598100.282693.6636.63319.99952.17519.109100.2826154.6846.83324.78932.56860.0910100.2826214.5145.12796.99758.281001.8711100.2826284.402627.71673.791233.061200.785364.9802686.202171.951578.221300.785445.080814.22585.45565.381400.785584.8107234.393833.746133.141500.785687.1103676.021378.013407.52499.216241.7412686.081.255131 直立堤整体稳定性向内滑动3土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Mp（波峰）RKs1100.2826-185.5555.52001.85552.86-618.302683656.5142100.2826-102.9429.43049.12871.94-529.213100.2826-42.7327.34440.921286.38-309.634100.282612.5525.54174.791212.0572.825100.282652.4324.33940.081139.74343.236100.282682.8128.13389.25974.57471.467100.2826123.4934.93037.93862.87631.308100.2826163.3133.12703.03754.51744.699100.2826203.7237.22679.08731.06915.8510100.2826253.8438.41719.84452.65726.491100.785294.4244.21426.261246.62691.141200.785345.380903.43748.53504.971300.785424.31011632.228640.437780.261400.785474.7107548.655146.365518.591500.785537.5804082.52456.48159233259.2769484377.927077.0606420202.9482071.303131 直立堤整体稳定性向外滑动3土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Mp(波谷)RKs1100.2826-189.0690.61458.38402.77-450.4414412.0156.9532100.2826-114.2342.32890.24823.84-551.213100.2826-72.8628.62549.61734.82-310.564100.2826-43.0930.92889.49836.98-201.465100.2826-12.6626.62544.87738.85-44.396100.282613.0130.12878.87835.8150.227100.282643.0930.92884.35835.50201.108100.282672.7927.92489.64717.54303.269100.2826102.7727.72311.08660.89401.1110100.2826133.4134.12553.58722.50574.1511100.2826173.9339.32443.23678.48713.9812100.2826213.2232.21643.43445.54588.671300.785244.0101880.561716.77764.531400.785284.0501472.791299.53691.111500.785334.880838.86703.10456.671600.785444.0908856.156367.906149.521700.785483.6705326.113562.713956.561800.785534.6701931.541162.231542.05441.223245.7514834.851.584131 直立堤整体稳定性向外滑动2土条编号ci(kpa)Φiαilici*liwiwi*cos(αi)*tan(Φi)wi*sin（αi）Mp(波谷)RKs1100.2826-234.4444.41476.04394.56-576.4611195.8347.4862100.2826-183.9439.42712.08749.01-837.673100.2826-133.1831.82599.25735.42-584.414100.2826-102.9129.12626.83751.18-455.925100.2826-63.0830.82951.86852.45-308.406100.2826-23.1731.73137.64910.53-109.457100.282623.6536.53610.831047.84125.958100.282663.8238.23629.711048.20379.229100.2826113.8638.63353.65955.93639.5910100.2826164.4644.63459.09965.55952.9811100.2826214.4344.33538.95959.431267.6312100.2826274.9549.53664.87948.301663.041300.785357.602373.031942.751360.511400.785443.5209536.826857.336622.161500.785494.8109641.916323.787274.101600.785567.8103682.432059.063051.85458.927501.3120464.731.384131'