海岸工程海岸防護(hù)工程

1、海岸工程海岸防護(hù)工程第1頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五上次課知識(shí)點(diǎn)海岸防護(hù)工程的定義（功能）海堤的定義（功能）了解海堤規(guī)劃與布設(shè)原則理解海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定的依據(jù)、早期海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)缺陷70年代后的海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)潮位、波浪的重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)，波浪累積頻率標(biāo)準(zhǔn)第2頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五掌握浙江省海塘工程技術(shù)規(guī)定建議的波列累積頻率掌握海港水文規(guī)范規(guī)定的重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)了解一定重現(xiàn)期設(shè)計(jì)潮位的計(jì)算方法和適用范圍了解資料短缺情況下高潮位的推算方法掌握海港水文規(guī)范規(guī)定的一定重現(xiàn)期的設(shè)計(jì)波高的計(jì)算方法以及與該重現(xiàn)期設(shè)計(jì)波高對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)波周期的計(jì)算方法第3頁，

2、共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五本次課時(shí)需掌握內(nèi)容四、海堤的斷面型式五、海堤的基本斷面確定六、海堤的構(gòu)造第4頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五四、海堤斷面型式按海堤臨水面外形特點(diǎn)來區(qū)分,海堤可以分為1. 斜坡式 2. 陡墻式3. 混合式第5頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五1. 斜坡式 A.形式-坡度小于45度,堤身以土料填筑為主,迎水面設(shè)護(hù)坡.B.護(hù)坡種類-干砌塊石或條石、漿砌塊石、拋石、混凝土預(yù)制板、現(xiàn)澆筑整體混凝土、瀝青混凝土、人工塊體、水泥土和草皮護(hù)坡。C.特點(diǎn)-迎水面坡度緩慢、穩(wěn)定性好、堤前反射小；堤身寬大，地基應(yīng)力引起

3、的堤身變形和局部破化適應(yīng)性強(qiáng)，便于修復(fù)。D.缺點(diǎn)-波浪爬高大；在灘地高程比較低的情況下，由于施工時(shí)候往往要求先堆土方、后做護(hù)坡，容易導(dǎo)致土方流失。所以常應(yīng)用在小潮高潮位以上的高灘圍墾海堤工程。第6頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五第7頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五斜坡式種類:單坡、折坡、復(fù)坡復(fù)坡：在坡面的某一高程上設(shè)置平臺(tái)，構(gòu)成復(fù)式斜坡，其有利的方面包括：堤身穩(wěn)定、對(duì)坡面上的波浪爬高有比較大的影響。注意點(diǎn)：平臺(tái)轉(zhuǎn)彎角度出的波能集中處要加強(qiáng)防護(hù)措施。堤腳的處理:設(shè)置拋石棱體,或作大方腳或丁砌條石、坡前做單樁夾石或兩樁夾石等保持堤基穩(wěn)定的措施：海堤兩

4、側(cè)的底部做鎮(zhèn)壓層或在地基上鋪排水砂墊層第8頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五2 陡墻式第9頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五2.陡墻式A.形式-坡度大于45度, 迎水面采用塊石和條石.后方以土料填筑為主，分布于浙江舟山為主。B.優(yōu)點(diǎn)-斷面小，土方量少；施工中以石方掩護(hù)土方，減少土方流失，適用于小潮低潮位附近、灘面高程比較低的圍堤工程；爬高小。C.缺點(diǎn)-地基應(yīng)力集中，地基要求高。(一般在基床上）；波浪反射大，時(shí)常引起底流速增大易產(chǎn)生堤角沖刷；波浪力作用強(qiáng)烈，對(duì)堤身破壞性大；破壞以后難修復(fù)。第10頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五第

5、11頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五第12頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五3混合式：第13頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五混合式A.形式-迎水面由陡墻和斜坡組成，2種主要形式 （1）迎水面上部斜坡，下部陡墻，陡墻頂在平均高潮位附近。 （2）迎水面下部斜坡式拋石棱體，上部陡墻，棱體頂在平均高潮位附近。B.特點(diǎn)-前兩種海堤兼有。第14頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五海堤斷面型式的選擇主要受地形、地質(zhì)、水文、材料、施工條件等因素影響。在破波帶以外，或者水深比較小波浪不大區(qū)域，可以考慮采用直立式，以內(nèi)，則考

6、慮采用斜坡式。波浪動(dòng)力因素要考慮：波浪形態(tài)、爬高和波浪力作用也是重要因素。第15頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五五、海堤基本斷面的確定1 堤頂高程 2 堤頂寬度3 堤身邊坡第16頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五1 堤頂高程 (見堤防規(guī)范P15,P118) A、堤頂高程是指沉降以后的高程，有防浪墻的海堤，則指防浪墻頂高程。B、堤頂高程的確定影響因素： 海堤防御標(biāo)準(zhǔn)中的潮位和波浪的重現(xiàn)期； 波列累積頻率確定； 當(dāng)?shù)氐臍庀蠛退臈l件； 海堤的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。第17頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五1 堤頂高程具體確定方法:必須高出設(shè)計(jì)高

7、潮位0.5H1%以上第18頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五堤頂高程設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題 設(shè)計(jì)波浪爬高的累積率： 對(duì)于不允許越浪的，統(tǒng)計(jì)的累積率取2%；對(duì)允許越浪情況取13%； 安全超高值-允許越浪取0.30.5M 不允許取0.51.0m第19頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五2 堤頂寬度考慮因素：自身穩(wěn)定、地基穩(wěn)定、防浪防滲要求、施工和防汛搶險(xiǎn)要求。一般尺寸的介紹:堤頂寬度不小于34m,較大的圍墾工程取4-6m,淤泥質(zhì)海岸也可以取68米，有公路考慮的應(yīng)該按公路寬度來設(shè)計(jì)。一般可以達(dá)到10m。第20頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五

8、3 堤身邊坡考慮因素： 穩(wěn)定性要求確定斷面型式、護(hù)坡類型及材料、堤身材料、波浪作用情況、地基條件及施工條件第21頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五海堤內(nèi)外邊坡的初步確定海堤護(hù)坡類型外坡坡比內(nèi)坡坡比斜坡式海堤干砌塊石護(hù)坡1:21:3:水上（粘性土）1:1.51:3.0（砂性土）1：3.01：5.0:水下海泥慘沙1：51：10山土/砂壤土1：51：7漿砌塊石混凝土護(hù)坡1:21:2.5拋石護(hù)坡不小于1:1.5人工塊石護(hù)坡1:1.251:2.0陡墻（防護(hù)墻）1:0.21:0.7混合式參照塊石護(hù)坡和陡墻確定第22頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五堤身邊坡確定過

9、程:首先根據(jù)海堤內(nèi)外邊坡的材料初步確定海堤的坡面,然后進(jìn)行穩(wěn)定和風(fēng)浪爬高實(shí)驗(yàn),以確定合理的海堤邊坡.在進(jìn)行內(nèi)邊坡坡度設(shè)計(jì)時(shí)候,對(duì)于干砌塊石護(hù)坡、漿砌塊石混凝土護(hù)坡等,其邊坡可以參考外坡并適當(dāng)加陡.第23頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五無護(hù)面的土堤：粘土1：21：3砂質(zhì)海堤1：51：15江蘇如東地區(qū)為1：251：35一對(duì)矛盾：減小坡度（1：1.51：2.0），可能增加了波浪爬高；放緩坡度，增加工程量。第24頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五問題：如何減少波浪的爬高（1）設(shè)置消浪平臺(tái)平臺(tái)設(shè)計(jì)：高程在是設(shè)計(jì)高潮位附近，寬度為12倍設(shè)計(jì)波高，且不小于23m

10、。在海港水文規(guī)范規(guī)定，平臺(tái)寬度為0.52H可以減少波浪爬高15%25%.大型工程的平臺(tái)高程及寬度最好通過試驗(yàn)比較后確定。第25頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五六、海堤的構(gòu)造1 堤頂及防浪墻2 護(hù)坡3 護(hù)坡墊層4 護(hù)坡基腳5 防護(hù)墻第26頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五1 堤頂及防浪墻第27頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五堤頂：要結(jié)合實(shí)際分成幾種情況（1）有公路要求情況下，要結(jié)合公路設(shè)計(jì)要求。（2）無公路要求，需要考慮雨水和浪花的沖刷，需要有防護(hù)措施。（包括三合土、碎石蓋面保護(hù)、混凝土板。（3）大型工程中的堤頂內(nèi)側(cè)宜設(shè)置堤肩

11、石，將條石的長度方向垂直于堤軸，沿堤頂內(nèi)側(cè)邊緣鋪設(shè)一層條石。（4）堤頂護(hù)面向內(nèi)坡側(cè)傾斜，坡度為2%4%，在內(nèi)坡及內(nèi)坡平臺(tái)上設(shè)置排水系統(tǒng)。第28頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五防浪墻：（1）位置：一般安置在堤頂外側(cè)，特殊情況下在內(nèi)側(cè)。（2）構(gòu)成：由塊石、條石干砌或漿砌、預(yù)制混凝土塊。對(duì)于軟土地基和風(fēng)浪比較大的海堤，一般先做干砌，等沉降完成，在做漿砌。（3）主要經(jīng)驗(yàn)尺寸：高度0.81.2m,底寬是0.81.2m，頂寬是0.61.0，引水面為直立或弧形，背水面坡度：1：0.21：0.5，埋入深度不小于0.3，同時(shí)與堤身連成一體，增加穩(wěn)定性和整體性。第29頁，共54頁，2022

12、年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五第30頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五迎浪面做成圓弧面有明顯的挑浪效果，可以大幅度減少越浪量。但是風(fēng)作用下也會(huì)與一部分越堤。圓弧面挑浪墻比較大問題是波浪設(shè)計(jì)力增大.第31頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五2 護(hù)坡護(hù)坡的主要作用：保護(hù)堤身填土免受風(fēng)浪、潮流的沖刷，同時(shí)防止雨水的侵蝕.護(hù)坡基本要求A 在波浪水流作用和滲透壓力作用下，護(hù)坡能夠穩(wěn)定安全，因此要有足夠的重量和厚度。B護(hù)坡下設(shè)置反濾層或者過度層防止因堤內(nèi)滲流而流失堤土。C 要有足夠的保護(hù)范圍，否則坡腳或者坡頂受沖刷后危及堤身安全。D因就地取材、施工簡單、便于維

13、修、造價(jià)經(jīng)濟(jì)第32頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五護(hù)坡種類A 塊石（拋石，干砌和漿砌）B 混凝土塊體C 瀝青混凝土D 人工塊體E 水泥土、草皮等第33頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五常用護(hù)坡方法的設(shè)計(jì)：A 干砌塊石，漿砌塊石干砌塊石優(yōu)點(diǎn):柔性好,能適應(yīng)堤身變形,對(duì)于堤身土流失形成局部掏空能即使發(fā)現(xiàn)。干砌塊石缺點(diǎn):整體穩(wěn)定性差,抗御風(fēng)浪和潮流能力差,滲流和波浪作用下堤身易流失堤土.漿砌塊石優(yōu)點(diǎn):整體穩(wěn)定性好,抗御風(fēng)浪和潮流能力強(qiáng)漿砌塊石缺點(diǎn):柔性差,局部沉降回引起護(hù)面塌陷而破壞,同時(shí)護(hù)面空隙小,波浪爬高也相應(yīng)增加.單個(gè)塊石重量的初步確定，漿砌塊石設(shè)

14、計(jì)變形縫和排水孔的要求，混凝土標(biāo)號(hào)要求。第34頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五第35頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五單個(gè)塊石重量的初步確定:(1)單塊體重量參考海堤設(shè)計(jì)部分(2)同時(shí)滿足最小厚度不小于3040cm漿砌塊石設(shè)計(jì)變形縫和排水孔的要求:(1)變形縫間距1015cm(2)排水孔終橫間距23m混凝土標(biāo)號(hào)要求:(1)一般用10號(hào)混凝土砂漿砌筑,15號(hào)水泥砂漿勾縫,塊石間砌縫寬度23cm(2)混凝土灌砌石護(hù)面,在塊石間縫灌小粒徑混凝土,同時(shí)塊石間砌縫寬度不小于混凝土骨料最大顆粒的23倍.注意:C10號(hào)混凝土含義是軸心抗壓強(qiáng)度為5.0Mpa C2

15、0號(hào)混凝土含義是軸心抗壓強(qiáng)度為10.0Mpa第36頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五B.拋石護(hù)坡優(yōu)點(diǎn):適應(yīng)堤身變形,消浪性能好.缺點(diǎn):整體穩(wěn)定性差,整體抗御風(fēng)浪和潮流能力差.用途:適用于臨時(shí)性的防護(hù)措施,或風(fēng)浪不是很大的永久性工程,厚度一般去5090cm.一般使用在風(fēng)浪不是很大的地方和護(hù)腳防沖工程。第37頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五第38頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五C.混凝土板類型:預(yù)制和現(xiàn)澆預(yù)制平面形態(tài):正方形和長方形尺寸:0.5m*0.5、1.0*1.0m厚度：1520cm塊體連接：搭接式、舌榫式，其中舌榫式要好

16、于搭接式。現(xiàn)澆需要考慮變形尺寸:5m*5m20m*20m厚度：1540cm塊體連接：瀝青混凝土第39頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五D.人工塊體類型:四角空心方塊、柵欄板上海周邊的海堤、舟山北部島嶼E.水泥土護(hù)坡早期應(yīng)用在公路，土石壩建設(shè)上，主要考慮到當(dāng)?shù)責(zé)o石料 實(shí)例：秦淮新河的護(hù)坡主要技術(shù)考慮： 水泥含量的控制第40頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五3.護(hù)坡墊層A 反濾層的作用B 土工布材料的應(yīng)用第41頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五3護(hù)坡墊層反濾層的作用:防止堤身土的在波浪滲流作用下流失，并且做護(hù)面基礎(chǔ)。基本經(jīng)驗(yàn): 由2

17、或3層無粘性材料組成,粒徑從堤內(nèi)向堤外逐漸增大. 粒徑35cm的碎石作為粘土填筑的土堤層材料,厚度不小于2030cm.自然級(jí)配的石渣作為過渡層,石渣片長度小于15cm,厚度不小于50cm;對(duì)于砂性土的堤身,過濾層厚度應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加到6080cm第42頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五B 土工布材料的應(yīng)用 見土工材料規(guī)范p9/p45是很好的材料,目前很多工程采用,可以省2030cm的砂礫過度層.要注意防止破壞.因此在護(hù)面與土工布直接用細(xì)砂覆蓋，厚度1520cm。不過要注意：計(jì)算穩(wěn)定時(shí)候,除了沿圓弧滑動(dòng)驗(yàn)證外，還需要沿土工布的抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算。第43頁，共54頁，2022年，5月2

18、0日，1點(diǎn)56分，星期五第44頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五第45頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五第46頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五D 土工布材料的應(yīng)用第47頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五4 護(hù)坡基腳A、埋入式B、拋石棱體C、樁石基腳第48頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五4 護(hù)坡基腳主要作用:支撐護(hù)坡體,防止其沿堤破面發(fā)生滑坡,同時(shí)保護(hù)坡腳,免受波浪作用下可能出現(xiàn)的強(qiáng)烈沖刷.三種基本結(jié)構(gòu)型式:A、埋入式;B、拋石棱體;C、樁石基腳第49頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五堤前最大沖刷深度:自水底起,沖刷坑的最大深度等于堤腳處原來水深所能支持的最大波高，即當(dāng)?shù)卦瓉硭畹呐R界破碎波高.對(duì)于灘面比較高,護(hù)腳可以采用”埋入式”,相反情況,可以采用拋石棱體或者用柴排壓石護(hù)灘,適當(dāng)提高護(hù)坡高程。第50頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五C、樁石基腳第51頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期五第52頁，共54頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56