浅谈防波堤设计经济技术性

袁胜英

（福建海峡建筑设计规划研究院，福建 福州 350003）

浅谈防波堤设计经济技术性

袁胜英

（福建海峡建筑设计规划研究院，福建 福州 350003）

防波堤在渔港设计的技术及造价方面都占有重要地位，寻求经济合理结构形式成为防波堤设计关键点及难点。本文以长屿二级渔港为例，通过对斜坡堤堤顶的扭王体+防浪墙与扭王体+四角空心方块及直立堤与斜坡堤的比较，结果表明在水深浅、波浪较大位置处采用斜坡堤顶扭王体+四角空心方块结构较为经济，在水深较大、浪较小地方采用高基床与沉箱结合直立堤结构形式较为经济。

防波堤；长屿渔港；防浪墙；四角空心方块；直立堤；斜坡堤

渔港指主要为渔业生产服务和供渔船停泊、避风、装卸鱼货和补充渔需物资的港口。防波堤是港口工程的重要组成部分，在渔港建设时为确保港内水域平稳和码头等基础设施的安全，通常需建造防波堤，防波堤在所有港口设施中，无论从技术难度还是造价方面都占有重要地位，并逐渐形成以斜坡式和直立式为代表的传统型式。在港工建筑物中，斜坡式防波堤以其波浪反射小、对地基不均匀沉降不敏感、施工较容易等优点而广泛应用，直立式用于水深较大地区时建筑材料用量比斜坡堤少，不需经常维修，内侧可兼做码头，但直立堤要求地基较好，对地基不均匀沉降较敏感。

防波堤的功能是防御外海波浪对所掩护海域的侵袭，为船舶的停泊和作业提供平稳、安全水域和保护港内水工建筑物，故在港口工程中具有特殊地位。由于防波堤要在恶劣的环境中工作，造价昂贵，因此，寻求合理、可靠的结构型式和切实可行的施工方法以保证其使用功能并降低造价为世界各国港口工程界所重视。本文以长屿渔港为例，根据港区地形水深、地质、波浪等情况，对长屿渔港防波堤结构从结构安全、施工速度、经济等方面进行比选，最终得出经济合理结构方案。

1 前言

1.1 自然条件

长屿渔港位于福建省长乐市最南端一个海岛上，距离长乐大陆5.5km，港区前沿300m处为南北走向鼓屿门水道。渔港位于长屿岛西南澳口，港区为西向开敞式自然海湾，西北向有长乐陆域，西及西南近海有鼓屿、屿头岛等掩护，南、北向大陆沿岸海域来浪直接影响工程海区。港区南北侧存在两块礁盘，港区北侧高程在设计低水位之上，港区西侧及南侧水深较深，在极端高水位下水深普遍为12m至15m之间，根据地质钻探结果显示，港区地质工程性能好，地势平坦，港区北侧散乱分部着大块石，港区西侧及南侧地面表层为全分化花岗岩。

1.2 总平面布置

利用港区地形，在港区北侧礁盘自东向西建设北防波堤150m，在北防波堤端部折向南续建防波堤180m，拟在港区南侧陆岛交通码头端部沿着码头轴线向西建设南防波堤60m，防波堤平面布置见图1。

图1 防波堤平面布置图

2 结构设计

因港区南防波堤和西防波堤水深、波浪情况相似，防波堤结构采用相同结构形式，北防波堤受到波浪较大、水深浅，本文以北防波堤和西防波堤水工结构为例，主要设计五种工况，高程以当地理论最低潮面为基准。其中工况一至三为北防波堤结构形式，工况四、五为西防波堤结构形式，各工况说明如下：

工况一：北防波堤采用斜坡式结构，外坡采用8t扭王体护面，坡度为1:1.5，扭王体下为200～400kg块石垫层；堤顶安放两排扭王体，扭王体顶高程13.0m，扭王体后设重12t四脚空心方块。外坡坡脚处安装两排扭王块，坡脚外侧设宽5.0m。防波堤内坡坡度为1:1.2，采用0.7m厚浆砌块石护面，内坡在高程3.00m处设一戗台，戗台以下为200～300kg块石护面；堤心抛填5～300kg块石。

工况二：工况二结构与工况一基本相似，不同之处在于北防波堤堤顶采用扭王体+砼防浪墙。

工况三：北防波堤采用直立式结构，堤面高程为12.50m，顶设高0.5m浆砌块石防浪墙与下部挡墙一起浇筑，墙顶高程为13.00m。直立堤由单层预制砼C30实心方块和现浇浆砌块石挡墙组成，挡墙外侧坡度为1:0.1，内侧坡度为1:0.4，堤心抛填5～300kg。防波堤外侧堤脚设400～700kg护底块石，护底宽5.0m。

工况四：西防波堤采用直立式结构，堤顶高程9.0m，堤顶外侧设有钢筋砼防浪墙与胸墙一起浇筑，墙顶高11.0m。直立墙由单层出水的预制钢筋砼C40有底空心方块及现浇块石砼胸墙组成。方块底部座落在抛石基床上，空心方块底高程均为-4.00m，底宽9.0m，方块外侧设300～500kg护底块石。

工况五：西防波堤采用斜坡式结构，外坡采用4t扭王体护面，坡度为1:1.5，扭王体下为200～400kg块石垫层；堤顶安放两排扭王体，扭王体顶高程11.00m，扭王体后设重6t四脚空心方块。外坡脚处安装两排扭王块，外设1.0～1.5t抛石棱体，棱体顶宽3m，坡度1：2；坡脚护底块石宽5.0m，块石重150～300kg。防波堤内坡坡度为1:1.2，采用0.7m厚浆砌块石护面，内坡在高程3.00m处设一戗台，戗台宽度为2.0m，戗台以下为200～300kg块石护面；堤心抛填5～300kg块石。

按《防波堤设计与施工规范》（JTS154-1-2011）及《海港水文规范》（JTS145-2-2013）中的有关要求进行计算，上述各工况均满足防波堤抗倾、抗滑及防浪墙稳定要求。

3 结构经济技术比较

各工况中相同材料采用相同价格进行计算。

3.1 斜坡式防波堤顶防浪墙与四脚空心方块

工况一每延米3.39元，工况二每延米3.57元，同时根据南京水利科学研究对三沙中心渔港防波堤顶扭王体+防浪墙及防波堤顶扭王体+四脚空心块两个方案的结构稳定性、堤后越浪量等进行了物模试验研究结果显示，堤顶采用四脚空心方块+扭王块的结构型式在不同水位及相应不规则波作用下均能满足稳定性要求，同时，其堤后越浪量与堤顶采用防浪墙的结果形式近似相等。

工况一与工况二结果对比可知，斜坡堤堤顶扭王体+四角空心方块比堤顶扭王体+防浪墙造价省，且挡浪效果近似相等。

3.2 北防波堤直立式与斜坡式结构

工况一每延米3.39万元，工况三每延米3.81万元，若将工况三的直立堤堤身浆砌块石挡墙结构改为现浇块石砼结构，每延米造价将更高，根据以往一些工程实例，浆砌块石结构挡墙较易被浪打坏，结构耐久性差，因此在波浪较大，水深浅地方斜坡堤比直立堤更为经济。

3.3 西防波堤直立式与斜坡式结构

工况四每延米5.97万元，工况五每延米7.23万元，因本渔港处于海岛上，石料开采量有限，大部分石料需外购，这无形提高了石料用量较大的斜坡堤造价，有文献指出随着建堤处水深的增大，设计混合堤的趋势是采用较高的基床与沉箱结合形式，因为它具有造价较低和沉箱稳定性较高的优点。因此，在水深大、波浪小、地质较好地方采用抛石高基床与沉箱结合的直立式结构较为经济。

4 结论

本文以长屿渔港防波堤断面结构设计为例，从技术经济方面对比斜坡堤堤顶结构、斜坡堤与直立堤在不同水深及波浪情况下的结构形式，得出在水深浅、波浪较大位置处采用斜坡堤顶扭王体+四角空心方块结构较为经济，在水深较大、浪较小地方采用高基床与沉箱结合直立堤结构形式较为经济。同时，因防波堤建设地点复杂，影响因素较多，针对具体工程应具体考虑，本文可为相似工程中防波堤结构设计提供参考。

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U612

A

1006—7973（2017）12-0026-02

10.13646/j.cnki.42-1395/u.2017.12.010