烟台蓬莱港防波堤工程设计说明书

河海大学本科生毕业设计1烟台蓬莱港防波堤工程设计摘要蓬莱港区海岸线具备良好的建造深水泊位的条件，但受波浪的影响较大，在没有良好的掩护和依托条件下，规划通用泊位区和客滚泊位很难实施和进一步发展，所以港区发展的当务之急就是按照规划建设防波堤，构筑环抱式港池，为港区发展提供条件。根据港口的使用要求、规模、船型和当地的自然经济条件，经技术经济论证，并结合当地自然资料选择双突堤口门的总布置方案，又根据水深和控制波向选择一个最不利截面进行断面设计，初步确定了斜坡式和直立式防波堤两种方案进行比选，由波浪情况、建筑材料及地基土性质，进行了胸墙，沉箱的抗倾、抗滑稳定性验算，地基整体稳定性以及地基土沉降量的计算。关键词:防波堤，泊位，双突堤口门蓝菁：烟台蓬莱港防波堤工程设计BreakwaterDesignofPenglaiHarbour,YantaiCityLanJing(CollegeofHarbour,CoastalandOffshoreEngineering,HohaiUniversity,Nanjing,Jiangsu,210098,China)AbstractCoastlineofPenglaiHarborhasbeneficialconditionsfortheconstructionofdeep-waterberths,butitisgreatlyaffectedbythewaves.Withoutagoodcoverandbase,itisverydifficulttoimplementandtodevelopgeneralberthareaandroll-offberth.Aboveall,thepriorityofPenglaiHarbor’sdevelopmentistobuildbreakwatersandtoencirclethebasininaccordancewiththeplanning.ThesemeasuresaresupposedtoprovideconditionsfortheHarbordevelopmenttosomedegree.Intheprocessofchoosingtwinjettiesgeneralarrangement,lotsofaspectshavebeentakenintoconsideration,includingrequirementsofusageoftheHarbor,scaleoftheHarbor,typesofships,localeconomicsituationandlocalnaturalenvironment.Inaddition,technicalandeconomicfeasibilityhasalsobeenappliedintheprocess.Thefollowingstepistodesignthefracturesurfacebyselectingthemostunfavorablecross-sectionintermsofwaterdepthandcontrollingwavedirection.Finally,twoapproach—slopingbreakwaterandverticalbreakwater—areidentifiedinitially.Tobemoreprecise,itisnecessarytochecktheanti-dumpingandanti-slidestabilityofparapetandcaissonandtocalculatetheoverallstabilityandsoilsettlementamountofthefoundation.Keywords:Breakwater,Berth,Twinjettiesentrance河海大学本科生毕业设计3目录摘要…………………………………………………………………1目录…………………………………………………………………3第一章概述1.1气象条件…………………………………………………………………51.2海港水文…………………………………………………………………61.3地形、地貌………………………………………………………………101.4地质………………………………………………………………………101.5地震………………………………………………………………………12第二章总平面布置方案及比选2.1防波堤的布置原则………………………………………………………132.2防波堤轴线的布置原则…………………………………………………132.3口门的布置原则…………………………………………………………132.4布置方案方及案比选……………………………………………………142.5港内绕射波高及掩护面积………………………………………………162.6方案比选…………………………………………………………………16第三章斜坡式防波堤断面设计3.1设计条件…………………………………………………………………173.2断面尺度的计算…………………………………………………………173.3护面块体稳定重量和护面块体厚度计算………………………………183.4垫层块石的重度和厚度计算……………………………………………193.5堤前护底块石稳定重量和厚度计算……………………………………203.6胸墙设计…………………………………………………………………203.7胸墙的抗滑、抗倾稳定性计算…………………………………………273.7.1断面1胸墙的抗滑、抗倾稳定性计算……………………………273.7.2断面2胸墙的抗滑、抗倾稳定性计算……………………………293.8地基稳定性计算…………………………………………………………353.9地基沉降计算……………………………………………………………45第四章直立式防波堤断面设计蓝菁：烟台蓬莱港防波堤工程设计4.1设计条件…………………………………………………………………504.2断面尺度的计算…………………………………………………………504.3基床设计…………………………………………………………………504.4堤前护底块石稳定重量和厚度计算……………………………………504.5直立堤作用标准值和相应组合计算……………………………………504.6抗滑、抗倾稳定性计算…………………………………………………594.7地基稳定性计算…………………………………………………………624.8地基沉降计算……………………………………………………………674.9沉箱吃水、干舷高度和浮游稳定性计算………………………………67第五章防波堤工程量估算5.1斜坡堤工程量计算………………………………………………………695.2直立堤工程量计算………………………………………………………70第六章结构方案比选………………………………………………71第七章防波堤工程施工7.1施工说明……………………………………………………………………737.2建筑材料要求………………………………………………………………737.3地基处理及基础施工………………………………………………………737.4护面块体施工………………………………………………………………737.5防浪墙施工…………………………………………………………………73参考文献……………………………………………………………………………79致谢………………………………………………………………………………80河海大学本科生毕业设计51概述烟台港蓬莱港区起步于上世纪90年代初期，目前从港口规模和发展情况上看，已落后于港口发展要求。蓬莱港区发展较为缓慢的一个重要原因就是港区至今未形成规划的环抱式封闭港区，造成了各期泊位建设期投资较大，而泊位建成后受波浪海流影响，泊位作业天数减少，港口经营效益收到很大影响。目前出于振兴港口、发展经济的考虑，蓬莱市和蓬莱港有限公司开始着手恢复蓬大及蓬旅航线，考虑到客运及货运共用同一港池的不安全性及蓬莱港区规划的符合性，拟建滚装泊位选址于巨涛重工的西侧，由于滚装泊位对泊稳条件要求较高，需要有良好的掩护条件。本工程就是在这样的背景下提出的。图1-1蓬莱港区地理位置图1.1气象条件资料来源为蓬莱气象站1999~2008年的实测资料，蓬莱气象站位于蓬莱市城南诸谷大李家村西南，观测场海拔高度60.7m。(1)风况蓝菁：烟台蓬莱港防波堤工程设计风向统计资料见表。表1-1蓬莱各向风特征值统计表（1999~2008年）NNNENEENEEESESESSESSSWSWWS频率（%）5865444451312576536平均风速（m/s）4.04.54.03.63.22.82.32.53.25.34.83.83.84.44.03.7最大风速（m/s）12.7131110.6109.28.2101316161311151115.1图1-1风向玫瑰图(m/s)(2)气温年平均气温13.0℃；年平均最高气温17.2℃；年平均最低气温9.3℃；历年极端最高气温37.7℃（出现于2005年6月24日）；历年极端最低气温-13.5℃（出现于2006年2月4日）。(3)降水本区年平均降水量为586.7mm。主要降水月为6~8月，其中6、7月的降水量约占全年降水量的45.7%。≥10mm降水日数年平均16.5天，≥25mm降水日数年平均6.6天。(4)雾况本区年平均雾日数21.7天，一般6~8月份雾日较多，约占全年的47.7%。1.2海港水文资料来源自蓬莱港验潮站9年（1984~1992年）验潮资料和烟台港验潮站40年（1953年~1992年）潮位资料。02468101214NNNENEENEEESESESSESSSWSWWS(1)潮汐蓬莱港一带海域潮汐类型指标值为0.33，小于0.5，属正规半日潮。平均涨潮历时6h05min，平均落潮历时6h20min，潮周期为12h25min。(2)海流根据工程设计的要求，收集了工程区5个海流测站的观测结果。据分析，各站的潮型系数均在0.5～2.0之间，故工程区海域各测站其潮流性质基本为不规则半日潮流。潮流的基本运动形式为往复流，流向主要为E～W向，W向为涨潮流，E向为落潮流。潮流的旋转方向基本为左旋，即按顺时针方向旋转。本区潮流流速不大，实测最大涨、落潮潮流流速一般为50～60cm/s。本区余流较小，A站余流最小，流速一般为1.9～6.7cm/s，B、C站稍大，余流流速一般为10cm/s左右，最大为11.5cm/s，最小仅为4.0cm/s。潮流的最大可能流速为148.4cm/s，发生在C站表层，方向为偏N向（18°）。(3)潮位特征值最高高潮位：3.18m最低低潮位：-1.06m平均高潮位：1.54m平均低潮位：0.50m平均海平面：0.95m平均潮差：1.04m最大潮差：2.00m(4)设计水位设计高水位：1.91m设计低水位：0.15m极端高水位：2.88m极端低水位：-1.33m基面关系：当地理论深度基准面在76榆林基准面以下0.9m，85国家高程基准在76榆林基准面以下0.483m，基准面采用当地理论最低潮面，即1956年黄海平均海平面下0.885m。(5)波浪本海区属于以风浪为主、涌浪为辅的混合浪海区。纯涌浪很少，出现频率仅为15.4％，而风浪及风涌混合浪的频率达99.9％。①常浪向和强浪向对累年各向波要素进行统计可以看出，该海区常浪向为NNE向，频率为9.3％，次常浪向为NE和ENE向，频率分别为5.5％和4.0％。强浪向为NE向，最大波高4.1m；蓝菁：烟台蓬莱港防波堤工程设计次强浪向为NNE和N向，最大波高分别为3.9m和3.8m。②波高的年变化累年平均波高为0.8m，最大波高（𝐻1100⁄）4.1m，各月的平均波高依季节而变化，最大值出现在1～3月和10～12月（冬半年），均为0.9～1.0m。4～9月份（夏半年）平均波