直立式防波堤簡介

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，稱為波腹；在墻前四分之一波長處水面幾乎不動，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筑，波浪較小時也可采用木籠，近來也有采用大型管柱排列的結構。直墻堤適用于巖基或較密實的地基，墻底常鋪一層碎石基床，堤外基床面視需要鋪設護面塊石，堤內側可兼作碼頭用。容許越浪時堤頂高程可降低，有時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，確定沿堤線波浪的合壓力需要考慮直墻分段的影響。

直立式防波堤的結構形式有重力式和樁式兩類，其中重力式最常用。近些年來，隨著港口技術的不斷發(fā)展，在一般重力式直立堤的基礎上，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構，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

依靠結構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、墻身和上部結構等組成。其功能和構造與重力式碼頭基本相同。

按堤身結構分，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：墻身堅固耐久，施工簡便，能抵御較大的波浪。

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

⑷適用條件：施工期波浪不大，現場起重設備能力較大和地基較堅實的情況。

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：堤身整體性好，水上安裝工作量小，不需要大型起重設備，施工進度快，箱中填以砂礫可降低造價。

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

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

圓形沉箱受力條件較好，對波浪、水流的反射較小，但其制作、浮運及安裝較麻煩，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構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)不同于重力式結構。

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構等形式。

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件組成。排樁結構呈懸工作狀態(tài)，為了改善直樁的受力狀態(tài)，可間隔設置斜樁來頂撐直樁。

2、 雙排樁式防波堤

兩側是打入地基中的排樁，每排樁由縱向導梁架住，然后用拉桿將雙排樁對拉，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構。

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。在內力計算時?？蓪?、外排樁視為各自獨立的單排樁，按有錨板樁的計算方法進行計算。

3、 鋼板樁格形結構防波堤

是由打入地基中的鋼板樁組成封閉的系列格形結構，在空格中填充砂或石料。

格形結構防波堤 整體穩(wěn)定性較好，適用于水深大、波浪強的情況。其缺點是鋼板樁在水位變動區(qū)易銹蝕，需要采取保護措施。

直立式防波堤消能式防波堤

1、頂部削角直立堤

在直立堤的上部結構靠海側做成較緩的斜面，猶如直立墻削掉一個角。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，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：削角斜面上的越浪較大。

2、開孔消浪直立堤

將沉箱開海側的箱壁上開一系列孔洞 ，部分波浪水體通過孔洞進入海側箱格的消能室，利用堤前波浪與進入消能室水體的相位差和水體進入消能室后產生的劇烈紊動來消能，以達到減少波浪力的目的。同樣也可采用迎浪側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：波浪力作用小，構件受力性能好。

4、 削角空心方塊防波堤

結合削角斜面結構和開孔消浪結構兩者的優(yōu)點的一種新型結構。

直立式防波堤組成及功能

上部結構：設置交通、擋波、削波；墻身：擋波、沙，維持港內穩(wěn)定，并傳遞外力至基床；基床：保護地基免受沖刷，平整地基便于安裝，分布地基應力；護底：保護堤前地基，免受海水淘刷 。

直立式防波堤斷面尺寸擬定

1、高程設計

⑴堤頂高程

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

備注：①直立堤設計波高，除特別注明外，均指重現期為50年、波列累計頻率為1%的波高H，但不超過淺水極限波高。②對于上部結構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考慮每延米的造價。定的高一些，可減少堤身高度，降低造價，但過高會造成近破波，因此設計時要注意以下幾點：

①考慮基床對堤前波浪形態(tài)的影響（避免在設計低水位時出現近破波）

②考慮地基承載能力；

③結構總造價。

2、 基床寬度

外肩寬（0.6倍計算堤身寬） 堤身寬 內肩寬（0.4倍計算堤身寬）；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由計算確定，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)定計算確定（抗傾覆、抗滑和地基承載能力及沉降等），初設時可?。築=0.8×堤高。

直立式防波堤斷面構造

1、上部構造

⑴基本要求：應有足夠的剛度和良好的整體性，并與墻身結構 連接牢固。

⑵型式：直立式，弧形式，削角面式等

對削角面式：

①削角面與水平面的夾角α可取25°～30°；②一般情況下，削角直立堤的頂標高不應低于直立頂標高，即至少在設計高水位以上0.7H處；③削角平面的拐點可設在設計高水位附近。

⑶厚度：厚度≮1m，嵌入沉箱或大直徑圓筒的深度≮30cm。

2、 堤身結構

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

3、 拋石基床結構

⑴型式：取決于波浪水深條件和地質條件

暗基床：用于水深淺，易沖刷，表面土質差，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護底塊石：基床向海一側需修建堤前護底，取1～2層，厚度≮0.5m。 2100433B

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)與岸相連時成為突堤

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

島式防波堤按結構形式分類：

（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構組成，擋浪結構可以是箱型，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，是指直立式上部結構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，比較經濟合理。

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。

應用學科

水利科技（一級學科），航道與港口（二級學科），防波堤（水利）（三級學科）