摘 要

温州洞头渔港东邻浙江重要的渔场遮南洞头洋渔场，本文通过查阅洞头区域相关水文地质资料，参考防波堤设计规范，设计洞头渔港防波堤，以保证渔民身命财产安全。防波堤结构型式采用斜坡式防波堤，设置胸墙，采用扭工字人工块体护面。结合所了解的水位波浪要素以及地址条件，确定防波堤堤顶高程、胸墙尺寸、堤顶宽、港侧和海侧坡度和护面块体厚度和重量，确保防波堤符合设计要求。通过验算地基整体稳定性、胸墙的抗滑及抗倾、地基沉降量来判断工程的可实施性，确保工程的施工安全和后期稳定。

关键词：洞头渔港；斜坡式；防波堤

Abstract

The Dongtou fishing port in Wenzhou is adjacent to the important fishery in the south of Zhejiang province. This article refers to the related hydrogeological data in the Dongtou area, and refers to the design specifications of the breakwater to design the breakwater of the Dongtou fishing port to ensure the safety of the fishermen's life and property. The type of breakwater structure adopts a slope type breakwater, sets up a breast wall, and uses a twisted I-shaped artificial block protection surface. Combine the understanding of the water level wave elements and address conditions to determine the height of the embankment levees, the size of the breast wall, the width of the levees, the sloping side of the harbor and the sea, and the thickness and weight of the visor blocks to ensure that the breakwater meets the design requirements. The feasibility of the project can be judged by checking the overall stability of the foundation, anti-slip and anti-dip of the wall, and the settlement of the foundation to ensure the construction safety and stability of the project.

Keywords: Dongtou fishing port; slope type; breakwater

目录

1 绪论 1

1.1背景 1

1.2目的及意义 1

1.3国内外研究现状 1

2 设计条件 4

2.1设计水位要素 4

2.2设计波浪要素 4

2.3地质条件 5

2.4地震等级以及结构安全等级 5

2.5本章小结 6

3 防波堤结构设计 7

3.1断面尺度的确定 7

3.2护面块体稳定重量和护面层厚度 9

3.3垫层块石的重量和厚度h 9

3.4堤前护底块石的稳定重量和厚度 10

3.5胸墙的作用标准值计算 11

3.6本章小结 15

4 地基稳定性及沉降量的验算 17

4.1胸墙的抗滑、抗倾稳定性计算 17

4.2地基稳定性验算 19

4.3地基沉降计算 22

4.4本章小结 25

5 总结与展望 26

5.1总结 26

5.2展望 26

参考文献： 26

致谢 28

附图1 29

附图2 30

附图3 31

1 绪论

1.1背景

温州（洞头）中心渔港位于浙江省洞头县洞头岛东南部，东邻闻名的遮南洞头洋渔场。洞头渔场是浙江重要渔场，在台风期间，该渔港会有外海波浪经东门口传入港内，港内局部会产生小风浪，为了进一步完善渔港渔业的基础设施，保障人民生命财产安全，促进渔业经济的发展，在半屏岛北侧新建东防波堤已经显得十分迫切和必要了。该地区地理位置十分优越，海上交通极其便利，拟建防波堤工程位于渔港南门口处，工程起点位于半屏山白浪鼓。

1.2目的及意义

目的及意义：洞头渔港滨临外海，常年受大风大浪的侵袭，为保证洞头渔民大身命财产安全，防波堤的建设是非常有必要的。防波堤是重要的港口水工建筑物，其主要功能是抵御外海波浪对港内的侵袭，为港内建筑物及船舶提供稳定平稳的环境。由于防波堤的工作环境非常恶劣，且造价极其昂贵。因此,寻求合理可靠的设计方案和结构型式以保证其使用功能并降低造价是非常有必要的。

1.3国内外研究现状

对斜坡式防波堤护面块体的研究：现对斜坡堤护面块体稳定性的定性计算有两类:Hudso公式^[1]是由规则波试验结果得出,但它不能描述当坡度很陡或坡度很小时的情况,且尚未考虑波浪周期等其他因素的影响;而Van der Mee^[2]的主要研究对象是不规则波进行,尽管考虑了更多的影响因素，但仍是经验公式。

荷兰的 Angremond^[3]和丹麦的Hald^[4]等通过研究垂直于坡向模型块体和顺坡向的波浪力对试验实测块体的受力分析，与实验结果进行对比之后，分别给出了计算块体稳定性的关系式，以上两人均是从波浪速度场对块体的作用方面着手的。而在Hudson(1958)^[5]的规则波试验中和Van der Meer(1988)^[6]的不规则波试验中，分别采用不同的ρ值得出的相关系数X的值或者其指数关系不尽相同。 

Zwan— born(1978)^[7]和Scholty等(1982)^[8]发表了用不同密度的扭工字块做的综合试验，结果认为稳定块体的质量各不一样。试验还表明，天然石块的啮合情况与人工块体不尽相同，但天然块石对失稳率、波浪破碎、堤心渗透性和块体级配等的影响比较复杂，目前国内外没有相关资料，其影响结果尚待做进一步的研究。

过去对斜坡式防波堤的设计以及护面块体稳定性的研究，通常选用在波浪最强的条件下进行，但实际上防波堤在不同水位下的各种不同程度的风浪作用下发生不同程度的破坏才是防波堤损坏的真正原因。同时，由于实际上波浪或地基的情况可能有所差异导致防波堤沿堤长方向的损坏情况也是不同的，而Melby等人(1998～1999)^[9]给出个关系预报式，他是以时间作为函数的，而且考虑到了 斜堤横断面在各种水位时受到各种波浪的作用，它与物模资料符合良好。在物模中，通过改变不规则波浪条件和水位来改变风暴顺序来进行模拟。Sigurdarson^[10]等指出，斜坡堤的设计标准发展相当快，特别是在过去的30年中，从25～50 年一遇设计波浪下允许失稳率为5％，发展到现在不允许结构失事时采用100 年一遇的设计波允许大约0％～2％的失稳率，为了使从堤身特别是堤头的反射的波浪最小，以利航行且使越浪量最小，我们要设计宽肩台堤。而对于宽肩台堤的设计标准，他建议了2个互相关联的参数：肩台边缘的稳定数日和设计水位处到堤心得肩台宽度。而且由于斜坡堤头坡上和周围的波浪折射、绕射和浅化等影响，堤头处波浪常比堤身处要大，因此 Jensen(1984)和Vidal等(1991)^[11]建议堤头护面块体的重量应是堤身1.5～4.0倍。日本的Matsumi ^[12]通过试验研究堤头护面块体的稳定重量在不规则三维波的作用下有何不同，还分别对三维和二维波浪下堤头的水流速的差异和易损区域，从而发现堤头中部和后部的块石重量比堤身重约3.5倍。提出了堤头块体重量的计算公式。在第27届国际海岸工程会议（ICCE2000）上对扭工字块体做了较多的讨论，由于其构件细长，块体较大时，若结构强度相似，易被波浪打断而失稳，但这个实验实际操作比较困难，是因为模拟强度很难相似，因此会上提出想通过控制波浪下块体的位移量来避免块体的破坏。 Holtzhausen^[13]建议模型失稳率应尽可能由原型堤的监测加以标定，他提出模型块体位移量的测量是至关重要的，这是为了确定扭工字块的失稳率，现已发展一种数字捕获图象(digitally captured images)技术，可较快较客观地测定块体的位移量，模型中的测量精度可达1mm。

实测表明，在波浪作用下，扭工字块体的竖杆和横杆联接处最易发生破坏， Roux^[14]等对此进行了综合研究，建议了一种圆角较小的联接，其腰高比为0.41，已应用于南非的旧堤修复。据报导美国有一个原为扭工字块体作为护面块体的导堤被大浪所破坏，后来采用一种新型的护面块体（core-loc）修复被破坏的导堤部分，这是世界上第一次使用core-loe修复原为扭工字块体防护的斜坡堤，这种块体形状与钩连块体相似，但腿比较瘦长，即使推断后仍然具有一定稳定性，然而这两种块体之间的链接联锁并没有那么简单，这就要求Core—Loc的重量为扭工字块的1．25倍。当护面块体较大时，很难得到足够大的块石作为护面块体的垫层。Kweon^[15]曾对一种叫做 Half—Loc的块体做研究，当单独用这种块体做护面层时，其稳定性取决于安放形式，以及斜角的铺砌好坏，这种块体形状似四角空心方块，但各脚非常短，作垫层时，其重量应是护面四脚锥的四倍。他研究了顶墙波力试验时的比尺效应，他采用三种比尺：1: 1(原型)，1:18.4和1:90进行对比试验。从实测水平波力看，比尺效应是不容忽视的。基于雷诺一佛劳德比尺相互作用，提出了修正比尺效应的方法，可使2个缩尺模型中测得的波力很好相符，但原型实测波力仍比模型值大18%。

2 设计条件

在一个工程项目开始投入建设之前，对建设地址进行实地考察是尤为重要的。对于防波堤的建设，主要考察当地地质条件如土壤结构和性质等，水文条件如波浪要素设计水位值等等。

2.1设计水位要素

设计水位包括设计高水位、设计低水位、极端高水位和极端低水位，这几个数据参数都是防波堤设计的重要参数，决定了防波堤的整体结构，以下为设计水位具体值。

设计高水位：采用洞头地区高潮累积频率为10%的潮位，根据当地多年实测资料将设计高水位定位2.87m。