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用於圍護港池,擋御波浪,維持水面平穩,以便船舶安全停泊和作業的水工建築物。防波堤還可起到防止港池淤積和波浪沖蝕岸線的作用。它是人工掩護的沿海港口的重要組成部分。

1 防波堤 -簡介

防波堤防波堤

防波堤為阻斷波浪的衝擊力、圍護港池、維持水面平穩以保護港口免受壞天氣影響、以便船舶安全停泊和作業而修建的水中建築物。防波堤還可起到防止港池淤積和波浪沖蝕岸線的作用。它是人工掩護的沿海港口的重要組成部分。一般規定港內的容許波高在0.5~1.0米之間,具體按水域的不同部位、船舶的不同類型與噸位的需要確定。防波堤常由一、二道與岸連接的突堤或不連接的島堤組成,或由突堤和島堤共同組成。防波堤掩護的水域常有一個或幾個口門供船隻進出。

作用

用於圍護港池,擋御波浪,維持水面平穩,以便船舶安全停泊和作業的水工建築物。防波堤還可起到防止港池淤積和波浪沖蝕岸線的作用。它是人工掩護的沿海港口的重要組成部分。

類型

防波堤的平面布置,有的呈環抱形,底端與岸線連接,頂端形成口門(圖1);有的離岸與岸線大致平行,口門設在堤的兩端。 

2 防波堤 -防波堤的形式

防波堤的形式一般有斜坡式(圖2)、 直立式(圖3)和混合式(圖4)三種。

結構形式的選擇,取決於水深、潮差、波浪、地質等自然條件,以及材料來源、使用要求和施工條件等。①斜坡式防波堤:一般由石塊或各種形式的混凝土塊體拋築而成;也有的是堤心拋石,面層護以重量較大的混凝土塊體。

斜坡式防波堤一般適用於水深較小、地基較差和石料來源豐富的地方。如果用混凝土塊體護面,也適用於水深較大、波浪較大的地方。②直立式防波堤:用封底鋼筋混凝土沉箱或混凝土方塊砌築而成。一般適用於地基較好、水深較大,即使出現極大波浪也沒有破碎波的地方。③混合式防波堤:下部為拋石結構,上部為直牆結構,是斜坡式和直立式相結合的形式。混合式防波堤又分為兩種。一種是上部直牆的底面高於或接近低水位;另是上部直牆的底面座落在低水位以下足夠深度處,以減輕波浪對於下部拋石基礎的破壞作用。

防波堤 防波堤 防波堤

3 防波堤 -中國形式

中國沿海港口多採用斜波式防波堤,一般堤心拋小塊石,外砌大型條石護面或護一層混凝土塊體。美國和南美洲沿海港口則多採用散拋大塊石斜坡式防波堤。北美大湖區以採用直立式封底鋼筋混凝土沉箱結構居多。歐洲尤其是地中海沿岸,則多用直立式防波堤,常用重達數百噸的混凝土方塊砌成。

用於建築斜坡式防波堤的混凝土塊體有多種形式,最常見的有四腳錐體 (圖5 a)和扭工字塊體(圖5 b)兩種。採用這類塊體可以提高斜坡式防波堤抗禦波浪的能力和節省材料。

防波堤

4 防波堤 -位置確定

平面布置和口門位置的確定  在岸邊建造防波堤會破壞岸線原來的動力平衡狀態,導致岸線變形。因而在確定防波堤的平面布置和口門位置時,必須注意使港池內波浪減小到能滿足船舶系泊穩定條件的要求,並盡量減少建堤后泥沙運動造成的港池和航道的回淤量。防波堤的口門方向與風、浪、流的方向的交角應比較小。在規劃時,要對當地的地貌形態、波浪特徵和水流情況做充分研究,必要時還要進行模型試驗。(見彩圖)

防波堤

 

5 防波堤 -特點

防波堤功能

防波堤防波堤

防禦波浪、冰棱的襲擊,保證港內水域平穩,為船舶提供平穩、安全的停泊和作業條件   2、(砂質或泥質海岸)減少或阻止泥沙進港,減輕港內淤積,保證港內水深堤內側可兼作碼頭,或安放系錨設備,供船舶停靠,節省投資

結構類型

防波堤的結構一般可分為重型和輕型兩類:前者是傳統和常用的防波堤型式,包括斜坡堤、直牆堤和混成堤等,後者是近數十年來發展起來的,根據波能集中於表層的特點,結合工程的特殊需要而研究出來的各種輕型防波堤,如透空堤、浮堤、噴氣堤和射水堤等。

斜坡堤

波浪同斜坡堤相遇將發生顯著變形,在斜坡上破碎,給斜坡帶來局部集中的動水壓力和底流,水下坡面還出現向上的反壓力。因此,堤外坡常用天然大塊石、人工混凝土方塊或異形塊體護面,防止波浪淘刷;堤身一般用分層分級塊石堆成梯形斷面;堤頂高程主要根據波浪在護面上的上爬高度和容許越波量來確定。斜坡堤適用於水深較小和軟土地基的條件。

直牆堤
防波堤防波堤

正向波浪在直牆堤前將發生完全或不完全反射,形成立波(駐波)。完全立波波高約為兩倍原始波高,波長不變;在牆面和牆前半波長處波峰與波谷交替出現,稱為波腹;在牆前四分之一波長處水面幾乎不動,稱為波節。這樣,直牆將承受立波的壓力和浮托力,因此常採用鋼筋混凝土沉箱或混凝土巨塊構築,波浪較小時也可採用木籠,近來也有採用大型管柱排列的結構。直牆堤適用於岩基或較密實的地基,牆底常鋪一層碎石基床,堤外基床面視需要鋪設護面塊石,堤內側可兼作碼頭用。容許越浪時堤頂高程可降低,有時還採用削角頂蓋和帶消浪空室的沉箱以減少立波壓力。斜向波浪或不規則波的方向譜分量,在直牆前反射形成三向波,峰谷呈棋盤狀交替出現,確定沿堤線波浪的合壓力需要考慮直牆分段的影響。

透空堤

把上部防浪結構安設在樁、柱支撐上,構成下部可以透水的防波堤。在波浪小、水深大的水域修建重型防波堤工程量大,不經濟。根據波浪能量集中於海水表層的特點,可以採用這種輕型透空堤。由於3倍波高的表層水深內集中了90%以上的波能,防浪結構伸入水下2~2.5倍波高處就可以發揮防浪掩護作用。結構型式有空箱、一兩道直擋板、斜板、平板等,其中箱和板也可做成透水的。樁、柱等支撐為透空結構,下部波能仍可以穿越。透空堤是採用擋板固定在樁台兩側的結構,一側用來防浪,另一側可以作碼頭用。透空堤要按波浪荷載設計。

噴氣堤和射水堤

利用空壓機,通過安置在水底的有孔管道噴排氣泡,形成氣幕和兩側的環流,阻礙並消減波浪的裝置為噴氣堤);利用水泵,通過安置在水面的噴嘴噴射水流,以達到消減波能的裝置為射水堤。兩者都易於搬移,適用於施工、維修等臨時性工程,噴氣堤還用於防護爆炸衝擊波。噴氣堤與射水堤耗電量大,易發生鏽蝕和生物附著,實際應用中還存在不少具體問題。

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