淺談防波堤設計經濟技術性

袁勝英

（福建海峽建筑設計規劃研究院，福建 福州 350003）

淺談防波堤設計經濟技術性

袁勝英

（福建海峽建筑設計規劃研究院，福建 福州 350003）

防波堤在漁港設計的技術及造價方面都占有重要地位，尋求經濟合理結構形式成為防波堤設計關鍵點及難點。本文以長嶼二級漁港為例，通過對斜坡堤堤頂的扭王體+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+四角空心方塊結構較為經濟，在水深較大、浪較小地方采用高基床與沉箱結合直立堤結構形式較為經濟。

防波堤；長嶼漁港；防浪墻；四角空心方塊；直立堤；斜坡堤

漁港指主要為漁業生產服務和供漁船停泊、避風、裝卸魚貨和補充漁需物資的港口。防波堤是港口工程的重要組成部分，在漁港建設時為確保港內水域平穩和碼頭等基礎設施的安全，通常需建造防波堤，防波堤在所有港口設施中，無論從技術難度還是造價方面都占有重要地位，并逐漸形成以斜坡式和直立式為代表的傳統型式。在港工建筑物中，斜坡式防波堤以其波浪反射小、對地基不均勻沉降不敏感、施工較容易等優點而廣泛應用，直立式用于水深較大地區時建筑材料用量比斜坡堤少，不需經常維修，內側可兼做碼頭，但直立堤要求地基較好，對地基不均勻沉降較敏感。

防波堤的功能是防御外海波浪對所掩護海域的侵襲，為船舶的停泊和作業提供平穩、安全水域和保護港內水工建筑物，故在港口工程中具有特殊地位。由于防波堤要在惡劣的環境中工作，造價昂貴，因此，尋求合理、可靠的結構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。本文以長嶼漁港為例，根據港區地形水深、地質、波浪等情況，對長嶼漁港防波堤結構從結構安全、施工速度、經濟等方面進行比選，最終得出經濟合理結構方案。

1 前言

1.1 自然條件

長嶼漁港位于福建省長樂市最南端一個海島上，距離長樂大陸5.5km，港區前沿300m處為南北走向鼓嶼門水道。漁港位于長嶼島西南澳口，港區為西向開敞式自然海灣，西北向有長樂陸域，西及西南近海有鼓嶼、嶼頭島等掩護，南、北向大陸沿岸海域來浪直接影響工程海區。港區南北側存在兩塊礁盤，港區北側高程在設計低水位之上，港區西側及南側水深較深，在極端高水位下水深普遍為12m至15m之間，根據地質鉆探結果顯示，港區地質工程性能好，地勢平坦，港區北側散亂分部著大塊石，港區西側及南側地面表層為全分化花崗巖。

1.2 總平面布置

利用港區地形，在港區北側礁盤自東向西建設北防波堤150m，在北防波堤端部折向南續建防波堤180m，擬在港區南側陸島交通碼頭端部沿著碼頭軸線向西建設南防波堤60m，防波堤平面布置見圖1。

圖1 防波堤平面布置圖

2 結構設計

因港區南防波堤和西防波堤水深、波浪情況相似，防波堤結構采用相同結構形式，北防波堤受到波浪較大、水深淺，本文以北防波堤和西防波堤水工結構為例，主要設計五種工況，高程以當地理論最低潮面為基準。其中工況一至三為北防波堤結構形式，工況四、五為西防波堤結構形式，各工況說明如下：

工況一：北防波堤采用斜坡式結構，外坡采用8t扭王體護面，坡度為1:1.5，扭王體下為200～400kg塊石墊層；堤頂安放兩排扭王體，扭王體頂高程13.0m，扭王體后設重12t四腳空心方塊。外坡坡腳處安裝兩排扭王塊，坡腳外側設寬5.0m。防波堤內坡坡度為1:1.2，采用0.7m厚漿砌塊石護面，內坡在高程3.00m處設一戧臺，戧臺以下為200～300kg塊石護面；堤心拋填5～300kg塊石。

工況二：工況二結構與工況一基本相似，不同之處在于北防波堤堤頂采用扭王體+砼防浪墻。

工況三：北防波堤采用直立式結構，堤面高程為12.50m，頂設高0.5m漿砌塊石防浪墻與下部擋墻一起澆筑，墻頂高程為13.00m。直立堤由單層預制砼C30實心方塊和現澆漿砌塊石擋墻組成，擋墻外側坡度為1:0.1，內側坡度為1:0.4，堤心拋填5～300kg。防波堤外側堤腳設400～700kg護底塊石，護底寬5.0m。

工況四：西防波堤采用直立式結構，堤頂高程9.0m，堤頂外側設有鋼筋砼防浪墻與胸墻一起澆筑，墻頂高11.0m。直立墻由單層出水的預制鋼筋砼C40有底空心方塊及現澆塊石砼胸墻組成。方塊底部座落在拋石基床上，空心方塊底高程均為-4.00m，底寬9.0m，方塊外側設300～500kg護底塊石。

工況五：西防波堤采用斜坡式結構，外坡采用4t扭王體護面，坡度為1:1.5，扭王體下為200～400kg塊石墊層；堤頂安放兩排扭王體，扭王體頂高程11.00m，扭王體后設重6t四腳空心方塊。外坡腳處安裝兩排扭王塊，外設1.0～1.5t拋石棱體，棱體頂寬3m，坡度1：2；坡腳護底塊石寬5.0m，塊石重150～300kg。防波堤內坡坡度為1:1.2，采用0.7m厚漿砌塊石護面，內坡在高程3.00m處設一戧臺，戧臺寬度為2.0m，戧臺以下為200～300kg塊石護面；堤心拋填5～300kg塊石。

按《防波堤設計與施工規范》（JTS154-1-2011）及《海港水文規范》（JTS145-2-2013）中的有關要求進行計算，上述各工況均滿足防波堤抗傾、抗滑及防浪墻穩定要求。

3 結構經濟技術比較

各工況中相同材料采用相同價格進行計算。

3.1 斜坡式防波堤頂防浪墻與四腳空心方塊

工況一每延米3.39元，工況二每延米3.57元，同時根據南京水利科學研究對三沙中心漁港防波堤頂扭王體+防浪墻及防波堤頂扭王體+四腳空心塊兩個方案的結構穩定性、堤后越浪量等進行了物模試驗研究結果顯示，堤頂采用四腳空心方塊+扭王塊的結構型式在不同水位及相應不規則波作用下均能滿足穩定性要求，同時，其堤后越浪量與堤頂采用防浪墻的結果形式近似相等。

工況一與工況二結果對比可知，斜坡堤堤頂扭王體+四角空心方塊比堤頂扭王體+防浪墻造價省，且擋浪效果近似相等。

3.2 北防波堤直立式與斜坡式結構

工況一每延米3.39萬元，工況三每延米3.81萬元，若將工況三的直立堤堤身漿砌塊石擋墻結構改為現澆塊石砼結構，每延米造價將更高，根據以往一些工程實例，漿砌塊石結構擋墻較易被浪打壞，結構耐久性差，因此在波浪較大，水深淺地方斜坡堤比直立堤更為經濟。

3.3 西防波堤直立式與斜坡式結構

工況四每延米5.97萬元，工況五每延米7.23萬元，因本漁港處于海島上，石料開采量有限，大部分石料需外購，這無形提高了石料用量較大的斜坡堤造價，有文獻指出隨著建堤處水深的增大，設計混合堤的趨勢是采用較高的基床與沉箱結合形式，因為它具有造價較低和沉箱穩定性較高的優點。因此，在水深大、波浪小、地質較好地方采用拋石高基床與沉箱結合的直立式結構較為經濟。

4 結論

本文以長嶼漁港防波堤斷面結構設計為例，從技術經濟方面對比斜坡堤堤頂結構、斜坡堤與直立堤在不同水深及波浪情況下的結構形式，得出在水深淺、波浪較大位置處采用斜坡堤頂扭王體+四角空心方塊結構較為經濟，在水深較大、浪較小地方采用高基床與沉箱結合直立堤結構形式較為經濟。同時，因防波堤建設地點復雜，影響因素較多，針對具體工程應具體考慮，本文可為相似工程中防波堤結構設計提供參考。

[1]王美茹，天津港防波堤工程新技術新結構的研究和應用[J]，港工技術，2001，增刊：72-74.

[2]王美茹，深水防波堤設計方法初探[J]，港工技術，2010,47(3)：1-8.

[3]邱駒，港工建筑物[M]，天津：天津大學出版社，2002.

[4]牛恩宗，王玥葳，馬德堂，防波堤結構的創新[J]，水運工程，2009,423(1)：16-22.

[5]福建三沙中心漁港波浪斷面物理模型試驗報告[R]，南京水利科學研究院，2010.

[6]俞聿修，斜坡式和直墻式防波堤技術的新進展[J]，港工技術，2000,(4)：1-4.

U612

A

1006—7973（2017）12-0026-02

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