【漁港防波堤改造探究11000字（論文）】

漁港防波堤改造研究摘要在市場經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展過程中，功能單一、效益不理想的傳統(tǒng)漁港模式逐漸向多功能現(xiàn)代化漁港模式演變。面對近海漁業(yè)資源枯竭及海洋環(huán)境惡化的狀況，功能多元化兼具生態(tài)環(huán)保的現(xiàn)代漁港建設(shè)已成為我國漁港建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的主流趨勢。但是漁港的防波堤出現(xiàn)問題，會影響到漁港的功能的發(fā)揮，因此，有必要對漁港防波堤改造，加強(qiáng)其功能擴(kuò)展和延伸。本文將針對徐聞縣漁港的現(xiàn)狀及存在的問題，對其防波堤進(jìn)行改造，在時機(jī)成熟的情況下進(jìn)行功能多元化的擴(kuò)展，在先進(jìn)科技支撐下進(jìn)行漁港防波堤功能的延伸。關(guān)鍵詞：漁港；防波堤；功能擴(kuò)展；延伸目錄第1章緒論 11.1引言 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.3研究內(nèi)容和技術(shù)路線 2第2章防波堤平面布置及斷面設(shè)計方法 32.1漁港總平面布置設(shè)計規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn) 32.2防波堤平面布置原則 42.3防波堤斷面設(shè)計方法 5第3章某漁港防波堤平面布置及斷面設(shè)計 53.1漁港現(xiàn)狀及存在問題 53.2項目建設(shè)的必要性和可行性 73.3漁港建設(shè)區(qū)域的自然條件 73.4漁貨卸港量發(fā)展水平預(yù)測及建設(shè)規(guī)模 83.5漁港原防波堤平面布置改造方案 83.6新防波堤斷面設(shè)計備選方案比選及推薦 8第4章漁港防波堤功能的擴(kuò)展與延伸 104.1漁港防波堤基本功能分析 104.2漁港防波堤功能擴(kuò)展與延伸思路分析 104.3某漁港防波堤功能擴(kuò)展與延伸初步方案設(shè)計 114.3.1擋浪板入水深度初定 112.2.2堤身寬度的初定 122.2.3擋浪板入水深度和堤身寬度的確定 132.2.4堤頂高程和碼頭面高程的確定 142.2.5結(jié)構(gòu)設(shè)計成果 14第5章結(jié)論與展望 145.1結(jié)論 145.2展望 15參考文獻(xiàn) 15第1章緒論1.1引言隨著我國船舶事業(yè)的快速發(fā)展，我國沿海、沿江各大中型城市不斷涌現(xiàn)出一批國有、民營大大小小的造修船基地。在沿海地區(qū)建造船廠，相對內(nèi)河地區(qū)有著得天獨厚的天然水深的同時，也要面臨外海波浪的侵襲。為滿足造船需要，防波堤的作用顯得尤為重要，然而平面上看起來一條狹長的防波堤，其實它的造價并不低，為降低工程的總投資，并結(jié)合場區(qū)岸線規(guī)劃，防波堤與舾裝碼頭相結(jié)合的新型結(jié)構(gòu)形式在這種背景下產(chǎn)生了[1]。但是通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分漁港的防波堤設(shè)計還存在不足之處，這些都極大地影響了漁港的正常功能發(fā)揮。鑒于此，本文旨在從徐聞縣角尾鄉(xiāng)港門漁港現(xiàn)狀及所處自然條件等角度出發(fā),對漁港現(xiàn)狀及存在問題進(jìn)行分析，將原有攔沙堤改造進(jìn)行新防波堤設(shè)計，并針對防波堤各個局部功能區(qū)，進(jìn)行功能的擴(kuò)展與延伸。使其達(dá)到在保證漁港完整的設(shè)計要求下滿足現(xiàn)需求的規(guī)模。通過完成此次畢業(yè)設(shè)計，其成果能將原來有缺陷的攔沙堤改造成新的防波堤，一定程度上解決了該漁港口門航道內(nèi)泥沙淤積、航道原來不通暢的問題，加深了避風(fēng)錨地水深，從而增大了漁港規(guī)模，可增建發(fā)展更多陸域生產(chǎn)功能區(qū)，當(dāng)?shù)貪O業(yè)發(fā)展的制約將相應(yīng)大大減小，相關(guān)產(chǎn)業(yè)得到發(fā)展，民生問題將得到很大改善。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，國內(nèi)關(guān)于防波堤的研究起步較晚，但在國外研究的基礎(chǔ)上已經(jīng)取得了一定的成果，主要研究成果如下：鄒炳生（2015）在《現(xiàn)代漁港功能的擴(kuò)展與延伸》中指出，為了保障漁船避風(fēng)停泊、漁民生命財產(chǎn)安全，為了使?jié)O業(yè)生產(chǎn)能正常運(yùn)行，現(xiàn)代漁港首要滿足的仍然是其基本功能要求，在時機(jī)成熟的情況下進(jìn)行功能多元化的擴(kuò)展，在先進(jìn)科技支撐下進(jìn)行漁港現(xiàn)代化延伸[2]。華茂明（2016）在《坎門漁港防波堤修復(fù)方案》中結(jié)合玉環(huán)坎門漁港防波堤的維修方案，認(rèn)為在各種水位與相應(yīng)的規(guī)則波及不規(guī)則波組合作用下，經(jīng)過一個風(fēng)暴過程的波浪累計作用后，內(nèi)坡混凝土框架、摻石混凝土護(hù)坡及混凝土俄臺總體穩(wěn)定。袁勝英（2017）在《淺談防波堤設(shè)計經(jīng)濟(jì)技術(shù)性》中，以長嶼二級漁港為例，通過對斜坡堤堤頂?shù)呐ね躞w+防浪墻與扭王體+四角空心方塊及直立堤與斜坡堤的比較，結(jié)果表明在水深淺、波浪較大位置處采用斜坡堤頂扭王體+四角空心方塊結(jié)構(gòu)較為經(jīng)濟(jì)，在水深較大、浪較小地方采用高基床與沉箱結(jié)合直立堤結(jié)構(gòu)形式較為經(jīng)濟(jì)[3]。信書，徐偉，趙海濤，都春玲（2012）設(shè)計了朱家尖月吞漁港防波堤結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中采用了“先計算初定，后試驗優(yōu)選”的設(shè)計方法。物理模型試驗結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)水平力估算方法是合理的。對于情況相似的透空式防波堤工程設(shè)計，具有較好的參考價值。季飛（2017）在《溫州洞頭中心漁港透空式防波堤設(shè)計》中結(jié)合建設(shè)、科研、設(shè)計以及專家意見，提出了極端高水位下百年一遇泊穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)，為其他類似工程提供了較好的參考依據(jù);本文同時提出了透空式防波堤結(jié)構(gòu)型式，并對擋浪板設(shè)置、內(nèi)側(cè)靠船點設(shè)計進(jìn)行了優(yōu)化和重點闡述。粟建勛（2013）在《淺析防波堤結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計》中指出，由于防波堤結(jié)構(gòu)形式具有多樣化的特點，而且長期處于惡劣的環(huán)境下造價較高，因此需要尋求合理、可靠的防波堤結(jié)構(gòu)型式，在確保防波堤具有良好使用功能的基礎(chǔ)上，有效的降低防波堤工程的造價[4]。由于防波堤結(jié)構(gòu)形式較新，對其研究、應(yīng)用相對較晚，現(xiàn)行《防波堤設(shè)計與施工規(guī)范》對其僅有較少規(guī)定，不足以很好地指導(dǎo)防波堤的設(shè)計過程。本文在參考國內(nèi)外研究成果、現(xiàn)行規(guī)范及類似工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地給出了防波堤的設(shè)計過程。1.3研究內(nèi)容和技術(shù)路線本文的研究內(nèi)容如下：第一部分是緒論，主要介紹本文的研究背景、研究內(nèi)容、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀等；第二部分是防波堤平面布置及平面設(shè)計方面，指出平面布置的原則以及設(shè)計的方法；第三部分以漁港為例，分析防波提平面設(shè)計的方案，先指出存在的問題，然后提出設(shè)計的必要性，然后對防波提的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計；第四部分是漁港防波提功能的延伸和拓展，最后一部分是結(jié)論，主要對本文的觀點進(jìn)行總結(jié)性概述。本文的技術(shù)路線如下：漁港防波堤改造及功能的擴(kuò)展與延伸漁港防波堤改造及功能的擴(kuò)展與延伸防波堤平面布置及斷面設(shè)計方法防波堤平面布置及斷面設(shè)計方法 某漁港防波堤平面布置及斷面設(shè)計某漁港防波堤平面布置及斷面設(shè)計漁港防波堤功能的擴(kuò)展與延伸漁港防波堤功能的擴(kuò)展與延伸薪酬保密的內(nèi)涵及優(yōu)劣勢漁港防波堤功能的擴(kuò)展與延伸 結(jié)論與展望結(jié)論與展望圖1.1論文技術(shù)路線圖第2章防波堤平面布置及斷面設(shè)計方法2.1漁港總平面布置設(shè)計規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)徐聞縣角尾鄉(xiāng)港門漁港西鄰瓊州海峽，位于雷州半島西側(cè)，海安漁港以西的角尾鄉(xiāng)放坡村。角尾鄉(xiāng)屬徐聞管轄，該鄉(xiāng)水陸交通較為方便。本工程位于20°16′N；109°55′E，所在岸線呈南北向，東距角尾鄉(xiāng)政府約4km，距離徐聞縣城約30km，北距湛江市約150km。（1）防波堤頂高程防波堤堤頂高程可參照規(guī)范團(tuán)確定，按照基本不允許越浪設(shè)計，高程宜定在設(shè)計高水位以上1.0倍設(shè)計波高，經(jīng)計算，防波堤堤頂高程定為5.0m[5]。（2）防波堤擋浪板底高程科研單位通過試驗和數(shù)學(xué)模型分別計算了擋浪板底高程為-0.5m、-1.0m和-1.5m相應(yīng)的波浪透射系數(shù)和反射系數(shù)，并研究分析了擋浪板各底高程下港內(nèi)漁船泊穩(wěn)條件。研究得出：要滿足泊穩(wěn)條件，擋浪板底高程需設(shè)置為-1.5m。表2.1防波堤波浪透射、反射系數(shù)表水位入射波要素H4%(m)透射波H4%(m)透射系數(shù)Kr反射系數(shù)Kr極端高水位+463m外海入射0.850.370.430.651.320.530.400.66合成1.420.260.180.751.680.390.230.73設(shè)計高水位+2.87m外海入射0.800.420.520.581.230.620.500.601.330.490.370.75合成1.590.620.390.730.480.360.760.39平均水位-0.5m外海入射0.750.540.720.370.930.580.620.27合成1.090.620.570.270.930.630.680.311.090.750.690.35東防波堤在平面位置上考慮了三個方案，科研單位分別進(jìn)行了潮流、波浪的數(shù)學(xué)模型研究，研究了不同風(fēng)向下港內(nèi)H4%的分布以及相應(yīng)的掩護(hù)水域面積。經(jīng)分析，方案三對東向大浪和港內(nèi)局部風(fēng)浪未起到掩護(hù)作用，因此不予考慮，方案一和方案二對ESE-SE向波浪和港內(nèi)局部風(fēng)浪均起到了較好的掩護(hù)效果，兩方案掩護(hù)面積都能滿足本工程小型漁船的錨泊要求，結(jié)合《溫州(洞頭)中心漁港總體規(guī)劃》，方案二更符合漁港規(guī)劃要求，所以東防波堤總平面布置推薦平面方案二。（3）泊穩(wěn)條件由于臺風(fēng)期間要同時滿足300艘小型漁船的避風(fēng)錨泊，需確定防波堤掩護(hù)范圍內(nèi)滿足泊穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)的水域面積，本工程所需錨泊面積約9.5萬m2?？蒲袉挝环謩e計算了各向波浪下的掩護(hù)水域面積。結(jié)果表明，在ESE-SE向、NW向以及ESE向外海來浪與NE向風(fēng)浪合成浪作用下，掩護(hù)水域面積都能滿足300艘小型漁船的泊穩(wěn)條件，而對于W向來浪，則不能滿足，由于對東防波堤影響較大的波浪主要來自東口的外海大浪和港內(nèi)水域自身形成的小風(fēng)區(qū)浪，本區(qū)域常風(fēng)向為N}NE向(頻率占48.4%)，風(fēng)速較大，而W向風(fēng)出現(xiàn)頻率僅為0.7%，且風(fēng)速較小，所以東防波堤主要遮擋東向外海大浪和N-NE向風(fēng)浪[6]。2.2防波堤平面布置原則防波堤是位于港口水域外圍，用以抵御風(fēng)浪、保證港內(nèi)有平穩(wěn)水面的水工建筑物，使船舶在港內(nèi)停泊、進(jìn)行裝卸作業(yè)時水面穩(wěn)靜及進(jìn)出港航行安全、方便，有時防波堤也兼用于防止泥沙和浮冰侵入港內(nèi)。防波堤按其斷面形狀及對波浪的影響可設(shè)計為：斜坡式、直立式、混合式、透空式、浮式，以及配有噴氣消波設(shè)備和噴水消波設(shè)備的等多種類型[7]。按照水運(yùn)工程規(guī)范規(guī)定,一般分為直立式和斜坡式。直立式一般為預(yù)制安裝沉箱或方塊結(jié)構(gòu),其過程為挖泥、拋石基床、預(yù)制安裝構(gòu)件、上部結(jié)構(gòu)。斜坡式就要看設(shè)計了。一般采用拋石結(jié)構(gòu)，為了保證堤身未來不受沉降影響，設(shè)計都會結(jié)合地質(zhì)情況在施工預(yù)算圖中提出拋石方法，一般淤泥4米以內(nèi)采用拋石擠淤，超過4米采用爆破擠淤。爆破擠淤分為兩個過程，一是堤身爆破推進(jìn)，二是堤側(cè)爆夯形成平臺。堤身一般考慮受惡劣天氣影響前形成堤身，最后做上部結(jié)構(gòu)[8]。設(shè)計低水位時，波高的采用分為以下兩種情況：當(dāng)有推算的外海設(shè)計波浪時，應(yīng)取設(shè)計低水位進(jìn)行波浪淺水變形分析，求出堤前的設(shè)計波高；當(dāng)只有建筑物附近不分水位統(tǒng)計的設(shè)計波浪時，可取與設(shè)計高水位時相同的設(shè)計波高，但不超過低水位時的淺水極限波高；設(shè)計高水位時，堤前波態(tài)為立波，而在設(shè)計低水位時，已為破碎波，尚應(yīng)對設(shè)計低水位至設(shè)計高水位之間可能產(chǎn)生最大波浪力的水位情況進(jìn)行計算。2.3防波堤斷面設(shè)計方法斷面在采用7.0t，80t扭王字塊體護(hù)面時，斷面均失穩(wěn)。而在采用90t扭王字塊體時試驗表明，在各水位波浪作用下斷面其各部分均保持穩(wěn)定。對于防波堤胸墻允許越浪量的標(biāo)準(zhǔn)由于目前我國對海堤擋浪墻上浪的影響尚無規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)有關(guān)日本及荷蘭的研究成果，在設(shè)計新堤時，設(shè)計越浪量的大小可參考表6予以確定。根據(jù)護(hù)面塊體不同擺放方式試驗結(jié)果表明，規(guī)則擺放90t扭王字塊體，整體下滑，間距大于單個扭王字塊體長度一半，大面積出現(xiàn)晃動，最底排塊體被擠出，因此判定失穩(wěn)，同時在胸墻頂產(chǎn)生的越浪量為不規(guī)則擺放時的2倍，斷面其它各部分穩(wěn)定性與不規(guī)則擺放時基本一致。因而對于護(hù)面扭王字塊體的擺放方式應(yīng)采用定點隨機(jī)安放[9]。第3章某漁港防波堤平面布置及斷面設(shè)計3.1漁港現(xiàn)狀及存在問題3.1.1徐聞縣漁港現(xiàn)狀徐聞縣位于雷州半島的南部，三面環(huán)海，東濱南海，南臨瓊州海峽，西瀕北部灣，與海南省隔海相望，是大陸通往海南的咽喉之地，也是我國南北航運(yùn)、粵海聯(lián)運(yùn)的樞紐，是環(huán)北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)域核心地帶。徐聞陸地面積1900多平方公里，海洋面積就達(dá)8800多平方公里，海域面積遼闊，是湛江市海域面積最大的縣（市）區(qū)。這里海岸線長達(dá)400公里，海洋功能面積120萬畝，可開發(fā)利用的大小港灣60多個。這里島嶼眾多，星羅棋布有50多個港口埠頭，共有海島19個，其中有居民島7個，無居民島12個。這里漁場眾多，東部有淺海漁場、二卡漁場、沙角漁場、渾溝口漁場、外卡頭漁場，南部有四塘漁場、三墩漁場，西部有苞西漁場、外沙漁場，還有北部灣、海南島四周和西沙群島等漁場，魚類資源十分豐富，盛產(chǎn)黃花魚、鯰魚、鯧魚、青鱗魚、西刀魚等經(jīng)濟(jì)魚類[10]。全縣沿海灘涂寬闊平坦，可利用養(yǎng)殖面積20萬畝，相當(dāng)于耕地面積的19%。潮間帶面積25萬畝，其中紅樹林面積21.79萬畝，可養(yǎng)殖面積9.98萬畝，10米等深線可養(yǎng)面積7.73萬畝，發(fā)展海水養(yǎng)殖業(yè)條件得天獨厚，是廣東省海洋大縣之一。2010年，全縣漁業(yè)產(chǎn)量達(dá)6.7萬噸，經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值達(dá)11.7億元。目前，廣東岸華公司在西連大井進(jìn)行試驗海參孵化養(yǎng)殖，成功后將在全縣推廣，單項可為徐聞漁業(yè)經(jīng)濟(jì)增產(chǎn)3億多元。徐聞沿海的許多地方，具備建設(shè)深水大港的條件，對發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)作用重大。徐聞縣三塘至四塘海岸線可建20萬噸級深水碼頭，龍?zhí)僚盼步侵良t坎灣海岸線可建30萬噸級深水碼頭?，F(xiàn)擁有海安港、海安新港和火車輪渡北港三大交通港口，海安港是中國最大輪渡碼頭，粵海鐵路火車輪渡碼頭是亞洲第二大火車輪渡碼頭。去年，該縣港口吞吐最達(dá)5924萬噸，占全市的43%。3.1.2徐聞縣漁港存在的問題由于原有漁港既無碼頭泊位，也無配套設(shè)施，漁船僅能拋錨停泊在港內(nèi)堤岸，采用小船駁運(yùn)、肩挑卸魚，生產(chǎn)落后、經(jīng)營粗放，制約了漁業(yè)發(fā)展。根據(jù)現(xiàn)有漁港現(xiàn)狀，結(jié)合目前的生產(chǎn)規(guī)模、漁船數(shù)量、承擔(dān)的功能及現(xiàn)有設(shè)施情況，綜述如下：（1）沒有正規(guī)的作業(yè)碼頭，現(xiàn)有堤岸等級低，并且十分陳舊，不能保證漁船安全靠泊；（2）港池航道淤積嚴(yán)重，無法滿足漁船進(jìn)港錨泊要求，口門航道在波浪掀砂和沿岸流的共同作用下，經(jīng)常淤積，加上缺少資金加上缺少維護(hù)，嚴(yán)重影響了漁船進(jìn)出港；（3）漁船數(shù)量較多，但噸位較低。本港?？繚O船約占角尾鄉(xiāng)漁船總數(shù)的40%，漁船數(shù)量為316艘，但漁船大多為一般木質(zhì)漁船，噸位較低，漁船馬力8～24HP。（4）現(xiàn)有避風(fēng)錨地水深淺，無法滿足現(xiàn)有漁船進(jìn)港錨泊要求；（5）沒有陸域生產(chǎn)設(shè)施，不能供來港漁船進(jìn)行卸漁和補(bǔ)給，沒有正規(guī)的漁貨交易市場和管理中心，必需增建發(fā)展陸域生產(chǎn)功能區(qū)，以滿足市場經(jīng)濟(jì)要求。3.2項目建設(shè)的必要性和可行性漁港防波堤工程位于南排山潮汐通道深泓北側(cè)，坎門灣大山墩與赤礁之間，全長1560m，分為東西兩段防波堤。由于防波堤的地理位置特殊，經(jīng)常遭受臺風(fēng)的破壞，2013年10月，遭到“菲特”強(qiáng)臺風(fēng)的襲擊，防波堤再次出現(xiàn)重大險情，防波堤肩臺外扭工字塊體大部分被擊斷，堤心石嚴(yán)重掏空貫穿，堤身胸墻和路面塌陷，堤根消能坎第一臺階掏空塌陷。因此，急需進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。因港區(qū)南防波堤和西防波堤水深、波浪情況相似，防波堤結(jié)構(gòu)采用相同結(jié)構(gòu)形式，北防波堤受到波浪較大、水深淺，現(xiàn)有的防波堤不符合《防波堤設(shè)計與施工規(guī)范》(JTS154-1-2011)及《海港水文規(guī)范》（JTS145-2-2013)中的有關(guān)要求，因此，需要重新設(shè)計。但是現(xiàn)有的工況均滿足防波堤抗傾、抗滑及防浪墻穩(wěn)定要求，因此，在重新設(shè)計方面存在一定的可行性[11]。3.3漁港建設(shè)區(qū)域的自然條件徐聞地處北回歸線以南，屬于典型的海洋季風(fēng)氣候區(qū)，具有明顯的亞熱帶氣候特征，氣溫常年較高，雨量充沛，相對濕度高，偶受熱帶氣候的影響，雷暴天氣多。徐聞縣全年溫暖，冬季偶有奇寒，多年平均氣溫23.6oC(1971~2001年累年值，下同)，最熱月份出現(xiàn)在7月，該月平均氣溫為28.6oC，極端最高溫38.8oC，最冷月份出現(xiàn)在1月，該月平均氣溫為16.9oC，極端最低氣溫為2.2oC。大于35oC的歷年平均日數(shù)約20天，寒潮三年二遇，有的年份出現(xiàn)霜凍。近30年年平均降水量1413.2mm，多年最大降水量2134.1mm，最小降水量812.4mm。降水量分布不均，多集中于夏秋兩季，5~10月的雨量占全年的85%左右，5~9月常出現(xiàn)暴雨，尤其是臺風(fēng)帶來的暴雨。徐聞縣多年平均風(fēng)速2.8m/s，冬季多偏ENE向風(fēng)，夏季多偏SE向風(fēng)。常風(fēng)向為ENE，頻度為19.6%，次常風(fēng)向為E，頻率為17%。全年出現(xiàn)大于8級大風(fēng)的日數(shù)平均為6.4天，最多年為14天。由于徐聞?wù)驹趦?nèi)陸，受地形影響，風(fēng)速比海邊小，而港址在海峽邊，直接受海風(fēng)的影響，NE至SE之間五個方位的風(fēng)頻率較高，系主導(dǎo)風(fēng)向，最大年頻率方向是E向，其頻率為26.8%，其次是ENE向，頻率為10.6%。偏W向頻率很小，但WNW、NW為強(qiáng)風(fēng)向；港址附近三塘風(fēng)況資料，E、ESE、WNW、NW向為強(qiáng)風(fēng)向。主要受臺風(fēng)的影響，每年6~10月為臺風(fēng)季節(jié)，8、9兩月為臺風(fēng)出現(xiàn)次數(shù)最多的月份，約總次數(shù)48%。年平均出現(xiàn)臺風(fēng)次數(shù)為2.7次，最多為6次。3.4漁貨卸港量發(fā)展水平預(yù)測及建設(shè)規(guī)模徐聞縣漁港的防波堤由東堤和西堤構(gòu)成，總長1560m，其中東堤長630m，西堤長930m，口門寬286m,形成5.3km2的港域面積，可供3000余艘漁船避風(fēng)錨泊。本次整體修復(fù)設(shè)計是在現(xiàn)有防波堤基礎(chǔ)上進(jìn)行整體修復(fù)加固改建，按照100年一遇的潮位和波要素進(jìn)行設(shè)計[12]。修復(fù)加固規(guī)模為防波堤東堤和西堤全段。3.5漁港原防波堤平面布置改造方案圖3.1防波堤標(biāo)準(zhǔn)平面圖本次修復(fù)防波堤總長與原防波堤保持一致，堤頂高程由8.5m增加到11.0m，擋浪墻頂高程增至12.5m。軸線與原有防波堤的協(xié)調(diào)一致，迎浪向坡頂線由于護(hù)面塊體的加大，前沿向外擴(kuò)；背浪向坡頂線保持不變。3.6新防波堤斷面設(shè)計備選方案比選及推薦為了選擇適宜的防波堤結(jié)構(gòu)形式，先根據(jù)工程建設(shè)條件，對斜坡式、直立式、混合式和透空式4種較常用的防波堤結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行初步選擇。直立式防波堤對地基條件要求較高，本工程區(qū)地質(zhì)條件不能滿足要求;堤軸線位置的水深較淺，不滿足混合式防波堤基肩水深大于2.5H1/3的要求。比較分析，確定樁基透空式防波堤和人工塊體護(hù)面斜坡堤作為備選方案，進(jìn)行詳細(xì)、全面的方案比選。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面，對初選的人工塊體護(hù)面斜坡堤和樁基透空式防波堤進(jìn)行綜合比較。比較發(fā)現(xiàn)：方案2防浪效果優(yōu)于方案1；從結(jié)構(gòu)特點、建筑材料、工程造價上看，兩方案相差不多；在整體穩(wěn)定性、沖淤條件、環(huán)境影響、使用功能、施工與維護(hù)等方面，方案1優(yōu)于方案2[13]?？梢姡瑢τ诒竟こ谭桨?總體上優(yōu)于方案2，最終選擇樁基透空式防波堤結(jié)構(gòu)形式。表3.1防波堤結(jié)構(gòu)方案比選方案結(jié)構(gòu)特點防波效果整體穩(wěn)定性沖淤條件工程造價使用功能施工與維護(hù)環(huán)境影響樁基透空式防波堤(方案1)由鋼筋混凝土樁基、承臺及構(gòu)配件組成的透空式超靜結(jié)構(gòu)防浪效果較好，透浪系數(shù)可低于0.2-0.3樁基進(jìn)入持力層，穩(wěn)定性較好結(jié)構(gòu)透水，日常水位下，工程后港內(nèi)流場變化較小，對于原有沖淤狀態(tài)變較小約5.3萬元/m堤頂可以通車，內(nèi)側(cè)可兼作碼頭，滿足漁船靠泊作業(yè)施工速度相對較快，工期短。結(jié)構(gòu)整體性好，后期維護(hù)費(fèi)用少具有良好的透水性，港池水流通暢，不易污染施工過程環(huán)境不利影響較小，樁基礎(chǔ)對底棲生物生境破壞少人工塊體護(hù)面斜坡堤(方案2)堤身由塊石拋填而成，迎浪側(cè)安放護(hù)面塊體，內(nèi)側(cè)砌石護(hù)面防波效果很好，基本不透浪由于地基為軟弱的淤泥層，需要對地基進(jìn)行處理，穩(wěn)定性較差結(jié)構(gòu)不透水性差，工程后港內(nèi)流場顯著改變，改變原有泥沙沖淤狀態(tài)，可能造成較嚴(yán)重的淤積約6.2萬元/m堤頂可通車，一般無法兼做碼頭地基沉降時間長，工期較長。后期維護(hù)費(fèi)用較大水交換不通暢，港池易被污染。施工過程環(huán)境不利影響較大，防波堤底部斷面寬，底棲生物損失大圖3.2防波堤A-A斷面圖第4章漁港防波堤功能的擴(kuò)展與延伸4.1漁港防波堤基本功能分析防波堤的功能是防御外海波浪對所掩護(hù)海域的侵襲，為船舶的停泊和作業(yè)提供平穩(wěn)、安全水域和保護(hù)港內(nèi)水工建筑物，故在港口工程中具有特殊地位。由于防波堤要在惡劣的環(huán)境中工作，造價昂貴，因此，尋求合理、可靠的結(jié)構(gòu)型式和切實可行的施工方法以保證其使用功能并降低造價為世界各國港口工程界所重視。4.2漁港防波堤功能擴(kuò)展與延伸思路分析港區(qū)上部地基土16m以淺均為飽和流塑狀淤泥，具有高壓縮性，低滲透性，不能滿足堤基承載力的需求，用加荷自然固結(jié)提高地基承載力的方法，施工周期長，施工期間易發(fā)生滑動破壞，采用堆石基礎(chǔ)，可采取爆破擠淤法等處理淺部軟土層，具體應(yīng)重視防波堤軸線方案，堤壩的設(shè)計荷載，選擇Ⅱ2或Ⅲ1層作為基礎(chǔ)持力層[14]。（1）東堤和西堤調(diào)整后的斷面在各級水位及相應(yīng)波要素作用下，經(jīng)波浪累計作用一個完整風(fēng)暴過程(相當(dāng)于原型3.4h后)防浪胸墻穩(wěn)定，前坡扭王字塊體穩(wěn)定，盡管有個別在大波作用下有輕微的震動，但無位移發(fā)生。對東、西堤堤腳處的柵欄板護(hù)腳方案的試驗結(jié)果表明，在各種水位與相應(yīng)的波浪組合作用下，柵欄板均穩(wěn)定。（2）考慮到施工船機(jī)的吊裝能力、開挖平整度等因素，采用了較小尺寸的柵欄板，在鋪設(shè)1塊和2塊的情況分別進(jìn)行了試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在各種水位與相應(yīng)的波浪組合作用下柵欄板均保持穩(wěn)定?？紤]到柵欄板能對堤腳前沿的原有塊石起到較為有效的阻隔，防止其被卷起對護(hù)面扭王字塊的損壞，建議在堤腳安放2塊柵欄板，同時在其前方作適當(dāng)?shù)拈_挖，以減少原有塊石對護(hù)面塊體的傷害。（3）東、西堤(尤其是東堤)的內(nèi)坡灌砌混凝土護(hù)面，根據(jù)目前內(nèi)坡淤泥較厚(現(xiàn)場已接近內(nèi)側(cè)哉臺)的實際情況，試驗時將戧臺以下拋理塊石作適當(dāng)保護(hù)。試驗結(jié)果表明，在各種水位與相應(yīng)的規(guī)則波及不規(guī)則波組合作用下，經(jīng)過一個風(fēng)暴過程的波浪累計作用后，內(nèi)坡混凝土框架、摻石混凝土護(hù)坡及混凝土戧臺總體穩(wěn)定。4.3某漁港防波堤功能擴(kuò)展與延伸初步方案設(shè)計根據(jù)防波堤功能要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。徐聞縣漁港防波堤主要有3個功能要求：滿足臺風(fēng)期漁船安全避風(fēng)需要；兼顧漁船日?？坎醋鳂I(yè)；盡量減輕港內(nèi)淤積?；谏鲜龉δ芤筮M(jìn)行防波堤結(jié)構(gòu)設(shè)計：根據(jù)計算結(jié)果，初步確定擋浪板入水深度和堤深寬度；通過物理模型試驗，優(yōu)選擋浪板入水深度和堤深寬度；確定防波堤堤頂高程和碼頭面高程；根據(jù)上述結(jié)構(gòu)尺度最終設(shè)計出防波堤結(jié)構(gòu)。根據(jù)以上確定的防波堤的結(jié)構(gòu)尺度，綜合考慮結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性、使用功能，選擇樁基承臺結(jié)構(gòu)形式，并在防波堤內(nèi)側(cè)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑欤蛊錆M足漁船日?？坎醋鳂I(yè)的要求，最終設(shè)計出樁基防波堤結(jié)構(gòu)圖，其主要指標(biāo)如下：4.3.1擋浪板入水深度初定擋浪板入水深度是透空式防波堤透射系數(shù)的最重要影響因素。根據(jù)《浙江省沿海標(biāo)準(zhǔn)漁港布局與建設(shè)規(guī)劃》，在百年一遇高潮，百年一遇的風(fēng)、浪條件下，漁港港區(qū)內(nèi)有效波高小于1.0m的水域面積為有效錨泊面積，可以滿足漁船渡臺避風(fēng)的錨泊需求?？紤]到波浪向港內(nèi)的繞射，確定防波堤應(yīng)達(dá)到不利波向透射波小于0.5m的要求。根據(jù)防波堤的平面布置，NNW向浪控制漁港避風(fēng)條件。由于透空結(jié)構(gòu)的特殊性，水位對透空式防波堤的透射系數(shù)影響較大，結(jié)合設(shè)計波要素，防波堤防浪效果分析需考慮極端高水位和設(shè)計高水位情況。極端高水位下，百年一遇波高2.4m，波長28m，要求透浪系數(shù)達(dá)到0.21；設(shè)計高水位下，百年一遇波高2.1m，波長24m，要求透浪系數(shù)達(dá)到0.24。根據(jù)《防波堤設(shè)計與施工規(guī)范》樁基防波堤的透浪系數(shù)計算公式，計算不同擋浪板入水深度的透浪系數(shù)，計算內(nèi)側(cè)擋浪板時，人射波高取被外側(cè)擋浪板消減后的值，結(jié)果見表3.Kξ=式中：Kt為透射系數(shù)；Ht為透射波高；H為人射波高；L為波長；d為堤前水深；t0由計算結(jié)果可知，極端高水位下?lián)趵税宓赘叱虨?.5m(入水深度3.06m)時可滿足透射系數(shù)要求，設(shè)計高水位下?lián)趵税宓赘叱虨?0.5m(入水深度2.72m)時可滿足透射系數(shù)要求?？梢姡啦ǖ掏咐讼禂?shù)由設(shè)計高水位下的波浪條件控制?？紤]到計算結(jié)果與實際情況差別較大，初步選取0.0m，-0.5m和-1.0m共3個擋浪板底高程方案，通過物理模型試驗優(yōu)選。4.2.2堤身寬度的初定防波堤堤身寬度主要由結(jié)構(gòu)要求和使用功能決定，與結(jié)構(gòu)受到的水平波浪力密切相關(guān)。結(jié)構(gòu)水平力由極端高水位下NNE向波要素控制，百年一遇有效波高3.0m，波長50.3m，《防波堤設(shè)計與施工規(guī)范》并未給出樁基防波堤水平波浪力計算方法，鑒于堤前波態(tài)的相似性，參考《海港水文規(guī)范》中直立堤波浪力計算方法進(jìn)行估算，由防波堤擋浪板板底以上部分波壓力估算水平波浪力。在HsL=1/16.7(>1/30)，0.139<d/L(=0.151)<0.2的條件下，需按《海港水文規(guī)范》8.1.3的規(guī)定進(jìn)行計算。經(jīng)計算，波浪中線高出靜水面高度hs=0.76m，水底波浪壓Pd=19.8kPa，靜水面波浪壓強(qiáng)p,5=31.2kPa，對應(yīng)于擋浪板高程-1.0m，-0.5m和0.0m處的波浪壓強(qiáng)分別P1=25.1kPa,P2=25.8kPa和P圖4.1防波堤水平力計算(單位:m)可見，結(jié)構(gòu)受到的水平方向力較大，初步確定采用兩對叉樁、一個斜樁的樁基布置形式，結(jié)合防波堤使用功能(堤頂雙車道)，適合堤寬應(yīng)在12m左右?？紤]到計算結(jié)果與實際情況差別較大，初步選取11m,12m和13m共3個堤身寬度方案，通過物理模型試驗優(yōu)選。4.2.3擋浪板入水深度和堤身寬度的確定將初定3個擋浪板底高程方案與3個堤身寬度方案進(jìn)行組合，通過不規(guī)則波斷面物理模型試驗得到每種組合的透射系數(shù)和水平波浪力。試驗工作在大連理工大學(xué)海岸和近海工程國家重點實驗室進(jìn)行，透射系數(shù)試驗條件為設(shè)計高水位、有效波高2.1m，波長24m，結(jié)構(gòu)水平力試驗條件為極端高水位、有效波高3.0m，波長50m，由物理模型試驗結(jié)果可見：在本研究范圍內(nèi)，擋浪板入水深度相同時，堤身寬度的變化對透射系數(shù)影響不大，對應(yīng)于每種堤身寬度，擋浪板底入水深度增大時，水平波浪力增大，而透浪系數(shù)都減小[15]。經(jīng)分析比較，選取擋浪板底高程-1.0m和堤身寬度12m組合作為最終方案(表4.1)。表4.1透射系數(shù)與水平波浪力物理模型試驗結(jié)果堤身寬度B/m投射系數(shù)水平波浪力//kNZd=0.0mZd=-0.5mZd=-1.0mZd=0.0mZd=0.0mZd=0.0m110.290.250.23143149153120.280.240.22154161166130.270.240.22157165170這種“先計算初定，后試驗優(yōu)選”的設(shè)計方法，提高了物理模型試驗的針對性，減少了試驗工作量，節(jié)約了工作時間。同時發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)水平力的估算方法是合理的。4.2.4堤頂高程和碼頭面高程的確定一般認(rèn)為，樁基防波堤的防浪效果越好，反射波越強(qiáng)，堤前波態(tài)越接近直立堤情況。因而，可參考《防波堤設(shè)計與施工規(guī)范》不允許越浪條件下直立堤堤頂高程計算式，確定樁基防波堤頂高程：Zp=hwl+(1.00-1.25)H1%=5.72-6.85m，取5.5m,并設(shè)置高1.0m的擋浪墻。其中，Zp為堤頂高程，h根據(jù)《漁港總體設(shè)計規(guī)范》確定碼頭面高程：Zm=hwl+(1.00-1.5)=3.22-3.72m，取3.50m,其中，Z4.2.5結(jié)構(gòu)設(shè)計成果根據(jù)以上確定的防波堤的結(jié)構(gòu)尺度，綜合考慮結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性、使用功能，選擇樁基承臺結(jié)構(gòu)形式，并在防波堤內(nèi)側(cè)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?，使其滿足漁船日?？坎醋鳂I(yè)的要求。（1）防波堤建設(shè)后，在口門處將形成范圍較大環(huán)流，環(huán)流持續(xù)時間長，容易在口門附近造成泥沙淤積；（2）防波堤延伸及北港池開通工程實施后，東突堤附近北支航道與西航道交界處在漲轉(zhuǎn)落時有環(huán)流出現(xiàn)，含沙水體在此易造成泥沙淤積；（3）方案后形成新的港區(qū)，舊口門和北港池入口處漲落潮流速明顯增加;新口門處漲落潮流速有一定程度的增加；西港區(qū)流速基本不變；北港區(qū)呈現(xiàn)與西港區(qū)相似的速度分布，即由口門向港池內(nèi)部流速呈逐漸減小的趨勢；（4）工程實施后，港池清水線外移至東突堤附近，使得內(nèi)部港池(舊港池和北港池)水體泥沙濃度降低，泥沙淤積較輕。第5章結(jié)論與展望5.1結(jié)論本文以徐聞縣漁港防波堤斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計為例，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面對比斜坡堤堤頂結(jié)構(gòu)、斜坡堤與直立堤在不同水深及波浪情況下的結(jié)構(gòu)形式，得出在水深淺、波浪較大位置處采用斜坡堤頂扭王體+四角空心方塊結(jié)構(gòu)較為經(jīng)濟(jì)，在水深較大、浪較小地方采用高基床與沉箱結(jié)合直立堤結(jié)構(gòu)形式較為經(jīng)濟(jì)