直立式防波堤

直立式防波堤的結(jié)構(gòu)形式有重力式和樁式兩類，其中重力式最常用。近些年來，隨著港口技術(shù)的不斷發(fā)展，在一般重力式直立堤的基礎(chǔ)上，又研制出許多可減少波浪，增加穩(wěn)定和免于或減少地基處理的新型結(jié)構(gòu)，如：消能方塊，消能沉箱，大直徑圓筒，削角直立堤等。

直立式防波堤重力式直立堤

依靠結(jié)構(gòu)本身的重量來抵抗水平外力，維持建筑物的穩(wěn)定性。它主要由基床、墻身和上部結(jié)構(gòu)等組成。其功能和構(gòu)造與重力式碼頭基本相同。

按堤身結(jié)構(gòu)分，主要有：鋼筋混凝土沉箱式、普通混凝土方塊式、巨型混凝土方塊式和大直徑圓筒式等。

1、方塊式直立堤

⑴墻身塊體型式

方塊式墻身主要有：普通方塊（正砌方塊、斜砌方塊）、巨型方塊和消浪方塊。

⑵優(yōu)點(diǎn)：墻身堅(jiān)固耐久，施工簡便，能抵御較大的波浪。

⑶缺點(diǎn)：自重大，地基應(yīng)力大，砼用量多，水下安裝和潛水工作量大，施工進(jìn)度慢，堤身整體性能差，易隨地基沉降而變形，對(duì)不均勻沉降比較敏感。

⑷適用條件：施工期波浪不大，現(xiàn)場起重設(shè)備能力較大和地基較堅(jiān)實(shí)的情況。

2、沉箱直立堤

⑴沉箱墻身主要有：矩形、圓形和帶消能室的砼沉箱

⑵優(yōu)點(diǎn)：堤身整體性好，水上安裝工作量小，不需要大型起重設(shè)備，施工進(jìn)度快，箱中填以砂礫可降低造價(jià)。

⑶缺點(diǎn)：沉箱的預(yù)制和水下施工需要相應(yīng)的場地和設(shè)備，要有足夠的水深的航道。箱壁較薄，在水位變動(dòng)區(qū)易受海水侵蝕而損壞，而沉箱一旦破壞，修復(fù)困難。

⑷適用條件：有條件的地方（有預(yù)制能力，滑道和船塢，浮運(yùn)水深足夠）在實(shí)際工程中，矩形沉箱采用較多。

圓形沉箱受力條件較好，對(duì)波浪、水流的反射較小，但其制作、浮運(yùn)及安裝較麻煩，使用受一定限制。帶消能室的沉箱，在前墻一定范圍內(nèi)開孔，使艙格形成消能室，適用于須消減波浪和減少墻前反射或岸線夾角處波能集中的地方。

3、大直徑圓筒直立堤

墻身直徑為3m以上的薄壁無底砼圓筒，置于拋石基床或部分沉入地基之中，筒中填充砂石。

1. 置于拋石基床上的圓筒機(jī)構(gòu)及其工作原理與一般重力式基本相同。

2. 部分沉入地基中的圓筒直立堤，適用于軟基和持力層較深的情況

⑴對(duì)于沉入地基較淺（1.5～3m）的圓筒，其工作狀態(tài)同重力直立堤。

⑵沉入較深的圓筒，由于受土的嵌固影響較大，其工作狀態(tài)不同于重力式結(jié)構(gòu)。

直立式防波堤樁式直立堤

有：單排樁式、雙排樁式和鋼板樁格形結(jié)構(gòu)等形式。

1、 單排樁防波堤

它由打入地基中的排樁、樁頂部的帽梁和連接構(gòu)件組成。排樁結(jié)構(gòu)呈懸工作狀態(tài)，為了改善直樁的受力狀態(tài)，可間隔設(shè)置斜樁來頂撐直樁。

2、 雙排樁式防波堤

兩側(cè)是打入地基中的排樁，每排樁由縱向?qū)Я杭茏?，然后用拉桿將雙排樁對(duì)拉，雙排樁中間用石料填充，頂部用混凝土覆蓋，然后在蓋板上澆注上部結(jié)構(gòu)。

這種防波堤的寬度和埋入地基深度決定于抗滑、抗傾穩(wěn)定性。在內(nèi)力計(jì)算時(shí)?？蓪?nèi)、外排樁視為各自獨(dú)立的單排樁，按有錨板樁的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。

3、 鋼板樁格形結(jié)構(gòu)防波堤

是由打入地基中的鋼板樁組成封閉的系列格形結(jié)構(gòu)，在空格中填充砂或石料。

格形結(jié)構(gòu)防波堤 整體穩(wěn)定性較好，適用于水深大、波浪強(qiáng)的情況。其缺點(diǎn)是鋼板樁在水位變動(dòng)區(qū)易銹蝕，需要采取保護(hù)措施。

直立式防波堤消能式防波堤

1、頂部削角直立堤

在直立堤的上部結(jié)構(gòu)靠海側(cè)做成較緩的斜面，猶如直立墻削掉一個(gè)角。這樣，堤前波浪在斜面上破碎，即削減了一部分波能，又減少了堤前波浪的反射，從而使波浪減少；同時(shí)，作用在斜面的波壓力的垂直分力還有利于堤的穩(wěn)定，從而減小了堤的斷面。

缺點(diǎn)：削角斜面上的越浪較大。

2、開孔消浪直立堤

將沉箱開海側(cè)的箱壁上開一系列孔洞 ，部分波浪水體通過孔洞進(jìn)入海側(cè)箱格的消能室，利用堤前波浪與進(jìn)入消能室水體的相位差和水體進(jìn)入消能室后產(chǎn)生的劇烈紊動(dòng)來消能，以達(dá)到減少波浪力的目的。同樣也可采用迎浪側(cè)帶有消浪孔洞的方快防波堤。它適用于水深小于6m、波浪周期小于6s的環(huán)境。

3、 開孔半圓形防波堤

半圓形防波堤是由半圓形拱圈和底板組成，堤身內(nèi)不拋填石料。拱圈上開孔可消耗波能，底板上開孔可減小波浪浮托力。

特點(diǎn)：波浪力作用小，構(gòu)件受力性能好。

4、 削角空心方塊防波堤

結(jié)合削角斜面結(jié)構(gòu)和開孔消浪結(jié)構(gòu)兩者的優(yōu)點(diǎn)的一種新型結(jié)構(gòu)。

直立式防波堤組成及功能

上部結(jié)構(gòu)：設(shè)置交通、擋波、削波；墻身：擋波、沙，維持港內(nèi)穩(wěn)定，并傳遞外力至基床；基床：保護(hù)地基免受沖刷，平整地基便于安裝，分布地基應(yīng)力；護(hù)底：保護(hù)堤前地基，免受海水淘刷 。

直立式防波堤斷面尺寸擬定

1、高程設(shè)計(jì)

⑴堤頂高程

允許少量越浪（無作業(yè)要求）=設(shè)計(jì)高水位 （0.6～0.7）H；基本不越浪（有作業(yè)要求）=設(shè)計(jì)高水位 （1.0～1.25）H；

備注：①直立堤設(shè)計(jì)波高，除特別注明外，均指重現(xiàn)期為50年、波列累計(jì)頻率為1%的波高H，但不超過淺水極限波高。②對(duì)于上部結(jié)構(gòu)為削角型式的直立堤，其頂部高程宜取高值。

⑵墻身頂高程（沉箱或最上層方塊的頂高程）

施工水位 施工期波浪影響（0.3～0.5m）；

⑶基床的頂面高程

防波堤總高度是一定的，所以基床和堤體的高度分配應(yīng)考慮每延米的造價(jià)。定的高一些，可減少堤身高度，降低造價(jià)，但過高會(huì)造成近破波，因此設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

①考慮基床對(duì)堤前波浪形態(tài)的影響（避免在設(shè)計(jì)低水位時(shí)出現(xiàn)近破波）

②考慮地基承載能力；

③結(jié)構(gòu)總造價(jià)。

2、 基床寬度

外肩寬（0.6倍計(jì)算堤身寬） 堤身寬 內(nèi)肩寬（0.4倍計(jì)算堤身寬）；暗基床底寬不宜小于直立堤墻底寬度加兩倍基床厚度。

3、 基床厚度

非巖石地基上的拋石基床厚度應(yīng)由計(jì)算確定，但粘性土地基不小于1.5m，砂土地基不小于1.0m。

4、 堤身寬度

原則上由穩(wěn)定計(jì)算確定（抗傾覆、抗滑和地基承載能力及沉降等），初設(shè)時(shí)可?。築=0.8×堤高。

直立式防波堤斷面構(gòu)造

1、上部構(gòu)造

⑴基本要求：應(yīng)有足夠的剛度和良好的整體性，并與墻身結(jié)構(gòu) 連接牢固。

⑵型式：直立式，弧形式，削角面式等

對(duì)削角面式：

①削角面與水平面的夾角α可取25°～30°；②一般情況下，削角直立堤的頂標(biāo)高不應(yīng)低于直立頂標(biāo)高，即至少在設(shè)計(jì)高水位以上0.7H處；③削角平面的拐點(diǎn)可設(shè)在設(shè)計(jì)高水位附近。

⑶厚度：厚度≮1m，嵌入沉箱或大直徑圓筒的深度≮30cm。

2、 堤身結(jié)構(gòu)

方塊、沉箱、大直徑圓筒、格形鋼板樁等（同重力式）；對(duì)方塊式，由于受到較大的波浪力作用，其最小重量應(yīng)滿足P234表8-2-4的要求。具體設(shè)計(jì)時(shí)參閱規(guī)范。

3、 拋石基床結(jié)構(gòu)

⑴型式：取決于波浪水深條件和地質(zhì)條件

暗基床：用于水深淺，易沖刷，表面土質(zhì)差，在堤前無近破波的情況；明基床：由于水深大，地基承載力高，在堤前無近破波的情況；混合基床：用于水深大，地基差的情況，在堤前無近破波的情況；

⑵塊石重量：10～100kg；

⑶護(hù)底塊石：基床向海一側(cè)需修建堤前護(hù)底，取1～2層，厚度≮0.5m。 2100433B

直立式防波堤，是防波堤的一種建筑形式。正向波浪在直墻堤前將發(fā)生完全或不完全反射，形成立波（駐波）。完全立波波高約為兩倍原始波高，波長不變；在墻面和墻前半波長處波峰與波谷交替出現(xiàn)，稱為波腹；在墻前四分之一波長處水面幾乎不動(dòng)，稱為波節(jié)。這樣，直墻將承受立波的壓力和浮托力，因此常采用鋼筋混凝土沉箱或混凝土巨塊構(gòu)筑，波浪較小時(shí)也可采用木籠，近來也有采用大型管柱排列的結(jié)構(gòu)。直墻堤適用于巖基或較密實(shí)的地基，墻底常鋪一層碎石基床，堤外基床面視需要鋪設(shè)護(hù)面塊石，堤內(nèi)側(cè)可兼作碼頭用。容許越浪時(shí)堤頂高程可降低，有時(shí)還采用削角頂蓋和帶消浪空室的沉箱以減少立波壓力。斜向波浪或不規(guī)則波的方向譜分量，在直墻前反射形成三向波，峰谷呈棋盤狀交替出現(xiàn)，確定沿堤線波浪的合壓力需要考慮直墻分段的影響。

島式防波堤是防波堤中的一種。防波堤的類型有：

島式防波堤按平面形式分類：

（1）突堤：防波堤的一端(堤根)與岸相連時(shí)成為突堤

（2）島式防波堤：防波堤的兩端均不與岸相連時(shí)成為島式防波堤，島式防波堤用于海岸防護(hù)時(shí)，也稱離岸堤。

島式防波堤按結(jié)構(gòu)形式分類：

（1）斜坡式：由塊石等散體材料堆筑而成，坡度一般不陡于1:1

（2）直立式：具有直立或接近直立的墻面

（3）混合堤：混合式是指斜坡堤與直立堤的混成形式。

（4）透空式：它由支墩和沒入水中一定深度的擋浪結(jié)構(gòu)組成，擋浪結(jié)構(gòu)可以是箱型，也可以做成擋浪板。

（5）浮式：浮式防波堤由浮體和錨鏈系統(tǒng)組成。

（6）壓氣式：利用安裝在水下的帶孔管道釋放壓縮空氣，形成空氣簾幕達(dá)到降低堤后波高的目的。 2100433B

重力式防波堤是指依建筑物自重保持其抗傾和抗滑穩(wěn)定的直立式防波堤。重力式防波堤適用于水深較大、地基較好的情況 。

混合式防波堤，是指直立式上部結(jié)構(gòu)和斜坡式堤基的綜合體。增加直立式堤的基床厚度，即形成混合式防波堤?；旌鲜椒啦ǖ炭蓽p少直立墻高度和地基壓力，斜坡式堤基斷面不必過大，所以，比較經(jīng)濟(jì)合理。

中文名稱

混合式防波堤

英文名稱

composite breakwater

定　　義

上部為直立式、下部為斜坡式的防波堤。

應(yīng)用學(xué)科

水利科技（一級(jí)學(xué)科），航道與港口（二級(jí)學(xué)科），防波堤（水利）（三級(jí)學(xué)科）