海堤综合项目工程设计项目说明书.doc

上海海事大学
海岸工程课程设计

某岛屿海堤工程设计

学 院：海洋科学与工程学院
专 业：港口航道与海岸工程
班 级：港航63*
姓 名：罗方*****
指引教师：李俊花*********
完毕日期：05月20日

目 录
一、项目背景
1.1 工程位置选取
1.2 工程重要内容
二、自然条件
2.1 气象与水文条件
2.2 工程地质条件
三、防潮（洪）原则与级别
3.1 海堤工程防潮（洪）原则
3.2 海堤工程级别
3.3 拟定设计潮位
3.4 拟定设计波浪要素
四、堤身设计
4.1 断面选型
4.2 基本尺寸拟定
4.2.1 堤顶高程
4.2.2 堤顶宽度
4.2.3 胸墙设计
4.2.4 越浪量验算
4.3 护坡
4.3.1 护面单个块体稳定质量
4.3.2 护面层厚度
4.3.3 护垫
4.3.4 护底块石
4.3.5 护脚设计
五、防浪墙强度与稳定性验算
5.1 波浪力作用计算
5.2防浪墙抗滑抗倾稳定验算
摘要：
拟在某岛屿附近通过围恳工程建造中型规模电厂.工程岸线分为南段和北段，并根据本地地质条件和水文动力要素沿海建造海堤保护沿岸设施。
核心词：海堤、斜坡式、防浪墙、稳定验算
Abstract:
In a near islands by surrounding it with heartfelt construction medium size power plant. The engineering shoreline is divided into the south and the north，the coastal dynamic factors and according to the local geological conditions and hydrological construction of seawall protection facilities along the coast.
Keywords：seawall，slope type，wave wall，stability checking.

正文：
一、工程位置
1.1、工程位置
拟在某岛屿附近通过围恳工程建造中型规模电厂.工程岸线分为南段和北段. 该地区地震烈度为6度.
1.2、工程内容
海堤设计内容涉及南段堤和北段海堤，南段海堤总长1284m，北段海堤总长778m。
二、自然条件
2.1.1、气象
本地区属热带雨林气候，高温、多雨、风小、湿度大，每年1～3月份为雨季，6～9月份为旱季，其他月份为旱湿转换期。
1）气温
工程点气温特性值表
分类
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
历年月平均气温（°C）
24.2
23.9
24.4
24.4
24.4
24.1
23.9
23.7
24.0
24.3
24.4
24.0
历年月最高气温（°C）
33.0
33.4
33.4
36.2
33.0
32
32.2
32.8
34.0
34.2
33.6
33.6

2）降水
单位：mm 各月降水量登记表（1996年～）
类别
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
年度降水量
平均
478
618
567
299
167
210
129
72
140
393
559
578
4210
最大
1196
1539
833
793
366
537
268
350
251
699
872
1466
5795
最小
140
276
363
120
61
0
20
0
5
68
348
102
2518

2.1.2、水文
1）设计水位(平均海平面为基准)
设计高水位： 0.84m
设计低水位： -0.77m
2）50年一遇设计波浪资料
海堤设计波要素
位置
波向
底高程(m)
H1%(m)
H4%(m)
H5%(m)
H13%(m)
Have(m)
T(s)
L(m)
南海堤
SW
-4
3.22
3.22
3.22
2.99
2.20
11.65
78.4
W
3.22
3.22
3.22
2.97
2.18
11.65
78.4
SW
-5.3
4.08
3.67
3.59
3.18
2.25
11.65
87.7
W
4.08
3.63
3.55
3.15
2.22
11.65
87.7
SW
-6
4.31
3.83
3.74
3.29
2.30
11.65
92.2
W
4.29
3.80
3.71
3.27
2.28
11.65
92.2
SW
-6.5
4.45
3.93
3.83
3.37
2.33
11.65
95.3
W
4.41
3.89
3.80
3.33
2.31
11.65
95.3
SW
-7.6
4.68
4.14
4.03
3.52
2.40
11.65
101.6
W
4.64
4.10
3.99
3.48
2.38
11.65
101.6
SW
-8.9
5.00
4.42
4.30
3.73
2.52
11.65
108.4
NW
5.04
4.45
4.33
3.76
2.55
9.14
96.5
W
4.97
4.38
4.27
3.70
2.50
11.65
108.4
北海堤
SW
-8.1
4.80
4.23
4.12
3.59
2.44
11.65
104.3
W
4.75
4.19
4.08
3.55
2.41
11.65
104.3
NW
4.89
4.32
4.20
3.66
2.50
9.14
79.4
NW
-6.8
4.62
4.08
3.98
3.49
2.42
9.14
74.3
NW
-6
4.41
3.92
3.83
3.38
2.37
9.14
70.7
注：阴影某些为极限波高

三、防潮原则与级别
3.1.防潮原则

海堤工程防潮（洪）原则根据防护对象规模和重要性按表选定

3.2.工程级别

选用重现期为 50 年、海堤工程级别为 3 级。并以不可越浪进行设计。
3.3依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)第 6.6 节，选用容许越浪量为 ，因而海堤三面需要防护
3.4.拟定设计潮位
设计高水位（重现期50年一遇）： 0.84m
设计低水位： -0.77m
海底面高程： -6m
水深d： d=0.84-(-6)=6.84m
3.5.拟定设计波浪要素
为留出安全余量，选用南海堤SW向波要素以正向波计算
位置
波向
底高程(m)
H1%(m)
H4%(m)
H5%(m)
H13%(m)
Have(m)
T(s)
L(m)

南海堤
SW
-6
4.31
3.83
3.74
3.29
2..30
11.65
92.2

四、海堤构造设计

4.1.断面选型
工程地质条件：
海堤周边土质：细沙、粉砂、淤泥质粉质粘土混砂、粉细砂、粉细砂混砾石或卵石、中档风化安山岩；地区属热带雨林气候，、多雨、风小、温度、高湿度大。堤前最大波高水深比；同步依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)第 8.4 节，采用斜坡式防波堤。

平台宽度为设计波高1~2倍，且不适当不大于3m。
故取平台宽度（B）为4m
平台高程取1m，dw=1m
护面类型采用扭工字块体。（如图所示）

4.2. 基本尺寸拟定
4.2.1 堤顶宽度
依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)3级工程堤顶宽度>=3m,取4m

依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)第E2.2 节，m 上=m 下=3；

依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)第 E.0.4 节复式斜坡坡度mx依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)表 8.3.1，选用安全加高值 A=0.7m。
依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)第 8.3.1 节，堤顶高程计算如表 3.3 所示。本次设计容许越浪，取累积频率为13%波浪爬高值。

Kb=1.130m B=5m dw=1m 因此计算得mx=3.243
4.2.2.堤顶高程

a. T=50、P=2%、h2%=0.84m
b. A=0.7m
（1）堤顶高程

H13%=3.29m
K△=0.90
d=6.84

依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)第 E.0.1 节，不容许越浪状况下以合计频率 2%计算波浪爬高，极限波高为4.89m，取 H=4.89m。波浪爬高计算如表 3.2 所示。
表3.2 波浪爬高计算
M
(R1)m
R(M)
R1
H

2.19
1.88
0.95
1.71
4.89m
0.47
4.32

式中 ；
；
；
；
；
；
；
；

A
计算值
设计值

0.84
3.66
0.7
=++A
=5.2
5.4

依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)表 8.3.1，选用安全加高值 A=0.7m。
依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)第 8.3.1 节，堤顶高程计算如表 3.3 所示。本次设计容许越浪，取累积频率为13%波浪爬高值。

依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)第 8.3.6 节，由于本海堤高度为 8.1+5.4=13.3(m)。因而预留沉降量应按规范第10.3节规定计算拟定。但是由于没有孔隙比数据无法计算，于是按照不大于十米时预留沉降量计算，即取预留沉降量为5%，海堤高度为13.3×（1+0.05）=13.97m。
那么这次海堤设计总高度最后定为为 14m。
而依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)第 8.3.3规定，当堤顶临海侧设有稳定结实防浪墙时，堤顶高程可算至防浪墙顶面。但不计防浪墙堤顶高程仍应高出设计高潮(水)位以上一半波列合计频率为1% 设计波高，且不应不大于0.5m。
显然后者满足，因此胸墙顶高度定为5.9m处。

（2）越浪量验算（无胸墙）

A=0.056 m=3.243
HC=3.43m TP=1.33T=15.4945
H1/3=3.29m KA=0.4
g=9.8
4.2.3胸墙设计
净高3m 顶宽 0.8m
底宽2m
埋深 0.5m

胸墙设计采用预制混凝土块安砌
迎浪面为直立墙，背面为1：0.2陡墙面
越浪量校核采用极限高水位进行计算。
依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)第 F.0.1.3 节，取 B=0.38，KA=0.4，=1.33×T=15.4945s。
依照第 3.2 节，肩宽为 2m。
通过以上数据，依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)第 F.0.1.3 节式（F.0.1-2），
计算得越浪量

Q=0.03172[m3/(s·m)]<0.05[m3/(s·m)]=[Q]。
越浪量满足规定

4.3.护面设计
4.3.1单个块体稳定质量：

依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)第 J.0.6 章，取稳定系数 KD=18。
H=H13%=3.29m KD=18 rb=24 r=10.25
Q=0.9533T
4.3.2护面层厚度计算

n=2 C=1.2
t=1.764m
4.3.3护垫及倒滤层
护垫层材料采用碎石，厚度0.2m，倒滤层：采用碎石倒滤层，厚度为0.2m
4.3.4 护底块石稳定重量

vmax=2.1215m/s
依照《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)表 J.0.7 节，时，抛石重量 Q>100kg。

护底块石稳定重量为：600kg
护底块石厚度：0.5m
护底外坡度：1:2
护底块石层宽度，堤身段不应不大于5m，堤头段不应不大于10m，流速和水深较大时宜恰当加大，堤身段不易不大于10m，堤头段不易不大于15m。因此其宽度取6m，对于砂质海底，在护底块石层下设立不不大于厚度为0.3m碎石层或土工织物层。
在护底块石层下设立厚度为0.3m土工织物层。详细布置形式类似于下图:

4.3.5护脚设计：
水下抛石棱体顶面高度：Z’
Z’=-(0.84+3.37)=-4.38
棱体顶宽宽度：2m
棱体高度：1.5m
护坡基脚坡面坡度设计为：1:2
抛石棱体重量：W’=1/5W

W=9.6741 W’=1/5W=1.9T
五.强度与稳定性验算
5.1 波浪力作用计算

式中；；H为设计波高（m），；L为波长（m），。

波峰作用在胸墙上平均压力强度按照下面公式计算，由于，因此

式中为无因次参数和平均压力强度（与波坦关于），由和，由上图查得到=2.7；是海水重度，。=0.316,《海港水文规范》（JTS 145-2-）中图8.2.11-2，如上图 得到

胸墙上波压力分布高度=2.97

单位长度胸墙上水平波浪力原则值为：
.7

单位长度胸墙面下波浮托力原则值

`

，当胸墙底面埋梁不不大于1.0m时，内侧地基土或填石被动土压力可按关于公式计算并乘以0.3折减系数作为土压力原则值。
：

：

5.2抗倾覆与抗滑验算

据《海堤工程设计规范》(GB/T 51015-)第 10.2.8 节，防浪墙需要验算后来趾为矩抗倾稳定验算。由于工程所在地地震烈度为 6 级，依照《水运工程抗震设计规范》第 1.0.2 节，可不进行偶尔荷载设计验算。
参照文献
[1] 海堤工程设计规范(GB/T 51015-),中华人民共和国水利部.
[2] 水运工程抗震设计规范(JTJ225-98) ,中华人民共和国交通部.
[3] 海岸工程学 ,上海海事大学.
海港水文规范(JTS-145-2 ),中华人民共和国交通部