防波堤设计与施工规范条文说明.docx

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防波堤设计与施工规范条文说明

防波堤设计与施工规范条文说明

JTJ298-98

修订说明

遵照交通部关于“八五”期间规范工作的安排，于1991年开始对港口工程技术规范第四篇《防波堤》进行修订。

有关设计计算方面的修订主要以国家标准《港口工程结构可靠度设计统一标准》（GB50158－92）为依据。

本规范的主编单位为第一航务工程勘察设计院，参加单位有：

中交水运规划设计院、交通部第一航务工程局、交通部第三航务工程勘察设计院、交通部第四航务工程局科研所、交通部第四航务工程勘察设计院。

修订组主要成员名单如下：

组长：

王美茹

副组长：

孙毓华、盘荣亨

组员：

谢世楞、刘颖、谢善文、吕江华

黄正平、夏智清、卢永昌、黎志均

本规范在修订过程中，调查总结了近10多年来国内港口工程的设计和施工经验，参考和引用了美国、日本和前苏联等国家有关标准的先进技术，并在广泛征求各有关设计、科研、施工和高等院校等单位意见的基础上，经编写组反复讨论和修改后，于1995年11月完成送审稿。

本规范修订工作的分工如下：

第1章王美茹

第2章王美茹

第3章王美茹

第4章孙毓华、黎志均、谢善文、吕江华、王美茹

第5章盘荣亨、卢永昌、刘颖、谢世榜

第6章王美茹、夏智清

第7章黄正平

第8章黄正平

附录谢世楞、王美茹、孙毓华

规范总校工作领导小组：

组长：

仉伯强

副组长：

姜明宝

成员：

杜廷瑞贺铮孙毓华王美茹

本规范总校组：

组长：

贺铮

副组长：

孙毓华王美茹

成员：

姜明宝谢世楞张树仁盛周伟

本规范于1996年11月通过部审，1998年4月20日发布，

1999年6月1日起实施。

目次

1总则

3一般规定

4斜坡堤设计

4.1斜坡堤断面尺度的确定

4.2斜坡堤计算

4.3斜坡堤构造

4.4抛石潜堤设计

5正砌方块和矩形沉箱直立堤设计

5.1直立堤断面尺度的确定

5.2直立堤计算

5.3直上堤构造

6其它型式防波堤设计

6.1开孔消浪沉箱直立堤

6.2座床式圆筒直立堤

6．3桩式直立堤

6.4透空式防波堤

7斜坡堤施工

7.1砂垫层与土工织物垫层

7．2堤身抛填块石和方块

7.3预制和安放护面块体

7.4安放块石和砌石护面

7.5斜坡堤胸墙

7.6竣工尺度

8直立堤施工

8．1基础施工

8．2方块和沉箱的预制

8．3方块和沉箱的安装

8．4直立堤上部结构

8．5竣工尺度

1总则

1.0.1防波堤是港口工程的重要组成部分。

同时也是一项技术上比较复杂的工程。

在总结国内外防波堤工程经验基础上制订的本规范，不仅其内容较充实和完整，且具有先进性、科学性、实用性和指导作用。

1．0．2防波堤的结构型式，除常用的斜坡式和直立式（正砌方块、矩形沉箱）以外，还有消浪沉箱式、圆筒式、桩式及透空式等新型直立堤。

对于上述新型直立堤，近年来虽已取得一些经验，但还处于试验研究阶段。

对于由直墙和斜坡基床组成的所谓混合式堤，当直墙高度较小，而以抛石斜坡为主体时，作为是带胸墙的斜坡提；当直墙高度较大时，则作为是明基床上的直立堤，因此本册取消了“混合式”这个名词。

根据港工技术发展和国内使用经验，本册主要对常用的斜坡堤（包括抛石潜堤）和直立堤作了具体的规定。

对于新型的消浪沉箱、圆筒式、桩式和透空式则给出原则性的规定。

其它承受波浪作用的类似建筑物（如护岸等）可参照使用。

1.0.3直立堤的计算、构造和施工要求等与重力式码头有很多共同之处，为了避免重复，本册中主要针对防波堤的特点作出了相应的规定。

因此对于沉箱、方块和圆筒等重力式结构还应按有关规范的规定执行。

3一般规定

3．0．1防波堤的轴线向港外拐折，则在凹角处将造成波浪能量的集中，该凹角处的堤身破坏最为严重。

根据国外的实践经验，当外夹角大于150时，波能集中的情况不显著。

3．0．2防波堤的结构选型与水深、潮差、波浪、地质等自然条件，以及石料来源、使用要求和施工条件等都有关。

对于同一地区而言，一般在水深较小处都采用斜坡式，而在水深变大后，则采用直立式可能比较经济合理。

3．0．3对于基床块石的强度要求与《重力式码头设计与施工规范》规范的规定相同。

对于护面块石和垫层块石的强度要求，也根据其重要性和实际受力条件而分别提出两种规定，从过去的工程情况来看，一般均能满足。

对于堤心石，根据其重要性、受力条件以及过去有些工程中实际采用的情况，规定可适当降低要求。

3．0．4因防波堤经常遭受波浪的作用，故本条中规定的混凝土和钢筋混凝土构件的混凝土强度等级均比《重力式码头设计与施工规范》相应的要求提高一级。

3．0．5防波堤结构断面的水力模型试验验证，是防波堤设计的重要手段之一。

根据过去防波堤工程的情况来看，除了波高较小、工程量不大的工程或有类似条件下的试验资料时，一般均进行模型试验。

根据近年来不规则波试验设施的发展，对较重要的建筑物应考虑进行不规则波试验验证。

3．0．6本条中除规定应进行防波堤的沉降和位移等观测外，并建议有条件时可进行波浪爬高和波浪力等原体观测工作，以积累工程实际资料，总结经验，不断提高设计、施工水平。

3．0．7为了避免或减少防坡堤的施工过程中遭受风浪袭击而造成损失，设计和施工均应根据实际情况进行复核并考虑采取必要的防风浪措施。

4斜坡堤设计

4.1斜坡堤断面尺度的确定

4.1.1条文中推荐的前四种断面型式主要是根据国内采用过的各种斜坡堤型式总结出来的。

图4．1．1（e）是本次修订中新增加的一种型式，它是一种与常规的抛石斜坡堤断面不同的宽肩台式抛石斜坡堤。

这种抛石堤的最大特点是容许堤身断（外侧部分）在波浪作用下发生变形，直至外坡形成一个动力平衡剖面。

由于构成宽肩台的护面块石空隙较大，因而当波浪通过宽肩台时，将产生较大的能量损失。

4．1．2斜坡堤的堤顶高程主要与它所掩护的港口水域要求的水面平稳程度有关。

我国斜坡堤的顶高程一般说来是比较低的，一些老港口的防波堤顶通常高出设计高水位不到1.0m。

条文中推荐的堤顶高程的数值，主要是根据对我国港口的调查，并统计了近年来一些新建防波堤的堤顶高程而得出来的。

根据国外试验资料，当堤顶在设计高水位以上（0.6～0.7）H时，越浪以后堤背后的波高为（0.15～0.2）H。

上述标准是适用于容许少量越浪的情况，当要求基本不越浪时，则应提高堤顶高度为在设计高水位以上不小于1．0H处。

对宽肩台式抛石堤，其堤顶和港内侧部分不容许在波浪作用下变形，因而要求堤顶有足够的高度以防止过量的越浪，条文中确定堤顶不低于设计高水位以上1.0H是根据实例统计而得。

胸墙顶高程根据使用要求一般按基本不越浪考虑，本条所推荐的数值主要是根据对国内一些新老防波堤设计情况的调查和统计及参考国外有关标准而得出来的。

4．1.3斜坡堤的顶宽，除满足施工及使用要求外，还应保证在波浪作用下堤顶的稳定性。

为稳定所需的堤顶宽度，主要取决于允许波浪越顶的程度。

因此，它与堤顶高程密切相关。

堤顶宽度小于设计波高的斜坡堤断面是不稳定的，条文推荐的数值是综合分析国内外实际工程资料及有关模型试验成果而确定的。

对采用陆上推进法施工的斜坡提，尚应考虑堤项通行机械对顶宽的要求，对设在施工水位以上的单车道宽度不宜小于5m。

4.1．4一般在设计水位上、下约1.0倍设计波高范围内的护面块体受波浪的作用最剧烈，因此水下抛石棱体的顶面，最好设在设计低水位以下约1.0H处。

棱体顶面的宽度与其高程、波高的大小、块石的尺度等都有关，结合实际工程经验条文规定为不小于2m。

4．1．5对于设置肩台的断面，肩台宽度通常为1.5m至3.0m，故条文中规定直不小于2m。

4.1.6抛填方块的断面，透浪较大，因此堤身宽度不宜太窄，以免影响港内平稳。

本条规定的数值主要参考有关文献资料确定。

4．1．7斜坡堤在堤须设置胸墙，一般都是因为在使用上有减少堤顶越浪程度的要求。

当胸墙前斜坡护面为块石或单层四脚空心方块时，根据一些工程的模型试验结果，若要求在设计情况下基本不越浪，则胸墙顶高程一般需在设计高水位以上约1．5倍设计波高处。

胸墙前斜坡护面为扭工字块体或四脚锥体时，一般适用于波高较大的情况。

根据对几个工程模型试验资料分析的结果，当胸墙前人工块体斜坡的高度较低，宽度较窄时，由于波浪在斜坡上激烈破碎等原因，作用在胸墙上的波压力有增大的趋势，胸墙很不容易稳定，所以在条文中规定对此类断面的坡顶高程木宜低于胸墙顶高程，且在墙前坡肩范围内宜安放两排两层护面块体。

4.1．8肩台顶面高程，一般在设计高水位以上1.0m～3.0m处；而肩台宽度则根据对国内外十一座防波堤统计的结果，多为2．3～3．0倍设计波高，因此推荐采用2．3～2．9倍设计波高值。

由于波高小时，一般无需采用宽肩台型式，另一方面若肩台太窄又不能起到宽肩台式的作用，因此控制最小为6.0m。

4．1.9各种型式的斜坡堤边坡坡度，是按国内各工程实际采用的数值统计归纳而得出的。

宽肩台斜坡堤的上、下坡坡度的规定是根据工程实例得出的。

4.2斜坡堤计算

4.2．2按本条规定，以设计波高（对持久状况，重视期为50年或25年，施工期为2～5年）及其对应的波长确定的波浪力作为作用的标准值。

斜坡堤应根据不同的波高和水位考虑持久组合、短暂组合和偶然组合。

一般说来，设计波高总是和较高的水位同时出现的，因为我国沿海大的波浪主要由台风或寒潮所引起，而台风或寒潮同时也会产生较大的风增水。

因此设计波高与设计高水位或极端高水位组合的情况是比较合理的。

在设计低水位时，一般波高要比高水位时为小，因此规定当有推算出来的外海设计波浪时，要对设计低水位另作波浪折射分析，而得出与之相应的设计波高。

但若只有建筑物附近不分水位统计出来的重现期为50年的波浪，则只能与设计高水位采用相同的设计波高，而稍偏于安全。

由于设计波高通常是由向岸大风所产生的，而极端低水位则通常是离岸大风造成较大的风减水所致，放两者不能组合。

对未成型的斜坡堤进行施工期复核作为短暂组合，其计算水位采用设计高、低水位即可，波高的重现期根据实际工程的调查，一般采用2～5年。

4.2.3斜坡堤顶部胸墙的稳定计算采用以分项系数表达的设计表达式，其分项系数的确定系依据对典型断面胸墙稳定性（抗滑和抗倾）的可靠度分析。

在可靠度分析中，胸墙所受的波浪荷载（水平波浪力及波浪浮托力）仍采用《海港水文规范》给出的计算公式，波浪要素则取自秦皇岛港23年的波浪观测资料。

对波浪力的统计分析结果表明，波浪荷载的年极值符合极值1型分布，而由极值I型得出的50年荷载极大值分布仍为极值I型分布。

对水平波浪力与波浪浮托力之间进行的相关分析，两者之间相关程度很高（相关系数值接近于1）。

所以，对所有胸墙的可靠度分析都考虑了水平波浪力与波浪浮托力间的相关性。

根据安全系数与可靠指标之间的关系确定目标可靠指标值，再根据可靠指标与分项系数之间的关系确定与目标可靠指标相对应的分项系数。

由此可见，分项系数的确定基于可靠度分析，因此，以分项系数表达的胸墙设计表达式更合理。

4.2．4条文中确定护面块体重量的公式，采用了目前国内外常用的赫德逊（Hudson）公式。

本条给出了宽肩台斜坡堤护面块石重量的取值标准，是根据国外有关资料得出的。

但在实际工程中不一定取最小值，而可取当地能开采到的大块石。

4.2.5～4．2.8本条内容与《海港水文规范》中的有关条文规定是一致的。

（1）根据我国实际工程的经验，对不同的护面块体和构造型式规定了不同的容许失稳率n。

这种规定考虑了各种护面抵御波浪的能力，包括