某防波堤工程設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u31724某防波堤工程設(shè)計(jì)計(jì)算案例 121961.1海堤斷面型式比選 1286421.1.1堤頂高程的確定 1322111.1.2海堤方案的護(hù)面處理 513771.1.3海堤斷面結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn) 791581.2堤身設(shè)計(jì) 835481.2.1堤頂高程 847301.2.2海堤基礎(chǔ)處理 12173891.2.3海堤閉氣處理 1366241.2.4護(hù)坡護(hù)腳設(shè)計(jì) 1483401.2.5海堤堤身設(shè)計(jì) 16236771.3海堤整體穩(wěn)定性計(jì)算 17152711.4海堤沉降量計(jì)算 207339（1）計(jì)算方法 206276（2）計(jì)算參數(shù) 2114587（3）計(jì)算成果 2224301.5海堤的防滲計(jì)算 24308291.6海堤擋墻的穩(wěn)定性計(jì)算 25265341.6.1擋墻及防浪胸墻的設(shè)計(jì) 2534811.6.2擋墻的作用力計(jì)算 2625211.6.3擋墻的滑動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算 30122911.6.4擋墻的傾復(fù)穩(wěn)定性計(jì)算 31320551.6.5擋墻抗傾、抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果表 341.1海堤斷面型式比選根據(jù)《JTS154-1-2011防波堤設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》，工程所在地石料豐富、防波堤位置的水深較小且地基較差，斜坡式防波堤可以適應(yīng)由于地基土為淤泥產(chǎn)生的沉降問(wèn)題，并具有工程量較小及經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)；除此之外還有消浪效果較好的組合式，即上部陡墻式下部斜坡式中間帶平臺(tái)的復(fù)式斷面。所以海堤斷面型式初步擬定設(shè)計(jì)斜坡式防波堤或組合式防波堤兩方案。以東堤3#段斷面計(jì)算作參考，海堤按允許越浪計(jì)算。1.1.1堤頂高程的確定東堤防洪（潮）標(biāo)準(zhǔn)選用50年一遇的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)安全按1級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。東堤3#處為東堤的北段，其設(shè)計(jì)高潮位值為5.16m。（1）波浪爬高計(jì)算采用《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中斜坡式海堤的波浪爬高計(jì)算公式計(jì)算，按《浙江省海塘技術(shù)規(guī)定上》中的公式計(jì)算組合式海堤。由《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》知，斜坡式海堤的爬高可按單坡海塘上的的波浪爬高值計(jì)算，計(jì)算公式如下：（1.1）對(duì)于設(shè)有鎮(zhèn)壓平臺(tái)的防波堤，計(jì)算其風(fēng)浪爬高還需要考慮壓載系數(shù)ky。對(duì)各段的海堤進(jìn)行不同波向的波浪爬高計(jì)算。波浪爬高的計(jì)算考慮波浪的斜向作用，有上述計(jì)算出的波浪爬高乘以修整系數(shù)k東堤北段：塘前水深：d=8.64m=0.52，=1.28，=1.51，=0.74，=5.00RF=3.72m對(duì)于下部為斜坡式，上部為陡墻式（m上≤0.4），上下坡之間帶平臺(tái)的復(fù)式斷面爬高計(jì)算按《浙江省海塘技術(shù)規(guī)定上》5.2.5條確定：當(dāng)d≥2H，－1.0≤dw/H≤1.0時(shí)，波浪爬高RF%計(jì)算公式為：（1.2）東堤北段：塘前水深：d=8.64m=1.40,=3.76m,=0.66m,=1.284,ky=1.0RF%=1.36×（1.50×3.76×1.4×tanh（2×3.14×8.64/141）-0.66）=3.04m（2）防浪墻頂高程的確定根據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》知，防浪墻的頂高程應(yīng)該大于等于設(shè)計(jì)頻率的高潮位加上波浪爬高以及海堤的安全加高值確定。允許越浪海堤的波浪爬高取累積頻率為13%的波浪爬高值，本工程為一級(jí)海堤，其安全加高值為0.50m。防浪墻頂高程的計(jì)算公式如下：Zp=?p+斜坡式海堤的堤頂高程：Zp組合式海堤的堤頂高程：Zp由上述計(jì)算過(guò)程可以得到東堤3#點(diǎn)處,斜坡式海堤的防浪墻的頂高程為9.38m，組合式海堤的防浪墻的頂高程為8.70m（3）堤頂高程的確定海堤的堤頂高程在不計(jì)防浪墻的高度時(shí)，堤頂高程仍應(yīng)該大于設(shè)計(jì)高潮(水)位加上一半的累積頻率為1%的波高值。綜上所述，設(shè)計(jì)取海堤堤頂高程、堤頂路面高程的取值見(jiàn)表1.1、1.2，表1.1為斜坡堤計(jì)算成果表，表1.2為組合式堤計(jì)算成果表.表1.1斜坡堤計(jì)算成果表表1.2組合式海堤堤計(jì)算成果表1.1.2海堤方案的護(hù)面處理東堤3#處為東堤的北段，其設(shè)計(jì)高潮位值為5.16m，該處堤前的波浪較大。因次，斜坡式海堤和組合式海堤均采用扭王字塊體護(hù)面。斜坡式海堤在臨海側(cè)5.00m高程處設(shè)置消浪平臺(tái)，平臺(tái)上下均采用1：2的邊坡分別連接到堤頂?shù)缆泛途徠拢换旌鲜胶５绦逼率胶５淘谂R海側(cè)1.50m高程處設(shè)置消浪平臺(tái)，平臺(tái)上采用1：3的邊坡分別連接到堤頂?shù)缆泛途徠隆Ｅね鯄K體穩(wěn)定重量計(jì)算對(duì)于采用預(yù)制混凝土異型塊體或經(jīng)過(guò)分選的塊石，塊石的穩(wěn)定重量按按《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》J.0.6公式計(jì)算，計(jì)算公式如下：（1.4）東堤北段扭王塊體穩(wěn)定重量計(jì)算：東堤水深：d=8.64m東堤北段：=2.59m平均波高與水深的比值：斜坡式海堤方案扭王塊體重量計(jì)算：,，H5%=1.30m（東堤北段），=26KN/m3，由式1.4計(jì)算Q=1.10t組合式海堤方案扭王塊體重量計(jì)算：,，H5%=1.30m（東堤北段），=26KN/m，由式1.4計(jì)算Q=0.73t由上述計(jì)算過(guò)程可以得到東堤3#點(diǎn)處,斜坡式海堤的扭王塊體穩(wěn)定重量為1.10t，組合式海堤的扭王塊體穩(wěn)定重量為0.73t。扭王塊體的厚度計(jì)算依據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，預(yù)制混凝土異型塊體和塊石護(hù)面層厚度可按式（J.0.6-2）計(jì)算：t=nCQ0.1γ斜坡式海堤扭王塊體護(hù)面厚度計(jì)算：C=1.36，Q=1.10t，=26KN/m3，n=1.0由式1.5計(jì)算得t=1.02m混合式海堤扭王塊體護(hù)面厚度計(jì)算：C=1.36，Q=0.73t，=26KN/m3，n=1.0由式1.5計(jì)算得t=0.90m由上述計(jì)算過(guò)程可以得到東堤3#點(diǎn)處,斜坡式海堤的扭王塊體護(hù)面厚度為1.02m，混合式海堤扭王塊體護(hù)面厚度為0.90m。扭王塊體的個(gè)數(shù)計(jì)算（1.6）斜坡式海堤扭王塊體個(gè)數(shù)計(jì)算：A=100㎡，C=1.36，P’=50%，=26KN/m3，Q=1.10t由式1.6計(jì)算得N=121塊混合式海堤扭王塊體個(gè)數(shù)計(jì)算：A=100㎡，C=1.36，P’=50%，=26KN/m3，Q=0.73t由式1.6計(jì)算得N=159塊由上述計(jì)算過(guò)程可以得到東堤3#點(diǎn)處,斜坡式海堤的扭王塊體個(gè)數(shù)為121個(gè)，混合式海堤扭王塊體個(gè)數(shù)為159個(gè)。1.1.3海堤斷面結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)1、斜坡式：根據(jù)風(fēng)浪爬高計(jì)算，防浪墻高程為10m，堤頂高程7.7m。海堤外海側(cè)從堤頂以1∶2的斜坡到高程5.0m寬6.0m的消浪平臺(tái)，平臺(tái)以下以1∶2的斜坡到高程1.00m的鎮(zhèn)壓平臺(tái)，然后再以緩坡到高程0.50m寬43.5m的鎮(zhèn)壓平臺(tái)，在-2.00m高程處設(shè)寬8m的護(hù)底塊石平臺(tái)，平臺(tái)與緩坡以1：4的坡度銜接，平臺(tái)與涂面以1：2的坡度銜接。2、組合式：根據(jù)風(fēng)浪爬高計(jì)算，防浪墻高程為9.00m，堤頂高程7.7m。海堤外海側(cè)從堤頂?shù)礁叱?.50m寬5.0m的消浪平臺(tái)以1∶0.4的灌砌塊石擋墻連接，平臺(tái)以下以1∶2的斜坡到高程0.50m，1.00m～0.50m為緩坡鎮(zhèn)壓平臺(tái)，最后以1∶4的斜坡到護(hù)底塊石平臺(tái)，護(hù)底塊石平臺(tái)結(jié)構(gòu)同斜坡式。斜坡式海堤斷面、組合式海堤斷面詳見(jiàn)下圖斜坡式海堤斷面圖組合式海堤斷面圖海堤斷面結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)比較斜坡式海堤：優(yōu)點(diǎn)有堤身適應(yīng)沉降性好、計(jì)算理論成熟；缺點(diǎn)有波浪爬高大，堤頂高程較高、斷面大，投資大。組合式海堤：優(yōu)點(diǎn)有堤頂高程低、計(jì)算理論成熟、投資最??；缺點(diǎn)有陡墻施工需等沉降基本穩(wěn)定后實(shí)施、變坡折角處波流混亂，需加強(qiáng)保護(hù)。經(jīng)綜合比較，推薦采用組合式斷面。1.2堤身設(shè)計(jì)1.2.1堤頂高程由水文提供的潮位、波浪要素，綜合考慮不利方向風(fēng)速、波浪的相互作用，根據(jù)《浙江省海塘工程技術(shù)規(guī)定》，來(lái)計(jì)算確定堤頂高程。南、北堤工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與飛云江和甌江堤防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一致，為100年一遇。東堤防洪（潮）標(biāo)準(zhǔn)選用50年一遇的標(biāo)準(zhǔn)，東堤結(jié)構(gòu)安全按1級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。根據(jù)斷面方案比選結(jié)果，采用混合式斷面。根據(jù)所提供的波浪要素，設(shè)計(jì)東堤和北堤的堤身斷面波浪爬高組合式海堤，采用上部為陡墻下部為斜坡中間帶平臺(tái)的復(fù)合斷面。按《浙江省海塘技術(shù)規(guī)定上》中的公式計(jì)算混合式海堤的波浪爬高。對(duì)于上部為坡度小于等于0.4的陡墻，下部為斜坡帶中間平臺(tái)的復(fù)式斷面的防波堤的爬高計(jì)算可以按照《浙江省海塘技術(shù)規(guī)定上》5.2.5條初步擬定海堤的尺寸，后期通過(guò)波浪模型試驗(yàn)驗(yàn)證。當(dāng)d≥2H，－1.0≤dw/H≤1.0時(shí)，波浪爬高計(jì)算公式為：R有鎮(zhèn)壓平臺(tái)的風(fēng)浪爬高還需要考慮壓載系數(shù)Ky。對(duì)各海堤不同波向的波浪爬高分別進(jìn)行了計(jì)算，當(dāng)波浪斜向作用時(shí)，還應(yīng)將上述波浪爬高計(jì)算值乘以修整系數(shù)Kβ。（2）防浪墻頂高程根據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》知，防浪墻的頂高程應(yīng)該大于等于設(shè)計(jì)頻率的高潮位加上波浪爬高以及海堤的安全加高值確定。對(duì)于允許越浪海堤，波浪爬高取累積頻率為13%的波浪爬高值，本工程為一級(jí)海堤，其安全加高值為0.50m。防浪墻頂高程的計(jì)算公式如下：Zp（3）堤頂高程查閱《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)條文知，當(dāng)臨海側(cè)有堅(jiān)固穩(wěn)定的防浪墻時(shí)，防浪墻的頂高程可以作為海堤的堤頂高程。但是海堤的堤頂高程在不計(jì)防浪墻的高度時(shí)，堤頂高程仍應(yīng)該大于設(shè)計(jì)高潮(水)位加上一半的累積頻率為1%的波高值。（4）越浪量計(jì)算根據(jù)《浙江省海塘工程技術(shù)規(guī)定》，對(duì)于允許部分越浪的海塘，應(yīng)驗(yàn)算設(shè)計(jì)波浪下的海堤的越浪量是否滿足允許的最大越浪量。查相關(guān)規(guī)范知，海堤堤頂處三面均設(shè)有防護(hù)的一級(jí)海堤。其海堤的越浪量不能超出0.05m3/s.m。對(duì)于上部陡坡的坡度為1∶0.4且?guī)в蟹览藟Φ慕M合式海堤，其在無(wú)風(fēng)情況下的海堤越浪量的計(jì)算公式可按下式計(jì)算：qTHg=Aexp?BHc在有風(fēng)的情況下，海堤的越浪量可按無(wú)風(fēng)越浪量乘以風(fēng)校正因子K＇計(jì)算得到K'=1.0+wf(HCR由上述的計(jì)算結(jié)果知，海堤在堤前波周期較大時(shí)，按照《浙江省海塘技術(shù)規(guī)定》公式計(jì)算的越浪量將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際越浪量，但是對(duì)工程進(jìn)行波浪模型試驗(yàn)時(shí)，越浪量均能滿足要求。根據(jù)浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院與河海大學(xué)合作完成的《長(zhǎng)波條件下波浪爬高及越浪量研究》報(bào)告中提出的長(zhǎng)波條件下，組合式斷面的越浪量計(jì)算公式，重新計(jì)算海堤的越浪量。越浪量計(jì)算公式計(jì)算如下：Q=0.08RsHsexp(根據(jù)上式計(jì)算，北堤的最大越浪量方向?yàn)楸钡痰腅SE向，其最大越浪量為0.043m3/s·m，小于《浙江省海塘工程技術(shù)規(guī)定》要求的最大允許越浪量0.05m3/s·m。東堤的最大越浪量的位置為東堤中段，其有風(fēng)越浪量最大為0.172m3/s·m。對(duì)于東堤有風(fēng)越浪量的超標(biāo)問(wèn)題，主要是由于《浙江省海塘工程技術(shù)規(guī)定》的越浪量計(jì)算公式有一定的局限性，根據(jù)以往類似工程的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)?shù)糖安ㄖ芷谳^大，如大于10s，波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，按《浙江省海塘工程技術(shù)規(guī)定》公式計(jì)算的越浪量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際越浪量，但工程進(jìn)行波浪模型試驗(yàn)時(shí)，越浪量均能滿足要求。設(shè)計(jì)取海堤堤頂高程、堤頂路面高程的取值見(jiàn)下表。表1.1東堤堤頂高程計(jì)算表1.2北堤堤頂高程計(jì)算表表1.3海堤波浪爬高和堤頂高程匯總表（東堤北段及北堤）堤段護(hù)面型式潮位北堤（P=1%）東堤（P=2%）風(fēng)浪爬高（m）安全超高（m）計(jì)算值設(shè)計(jì)取值防浪墻頂高程（m）防浪墻頂高程（m）堤頂路面高程（m）東堤扭王塊5.123.330.58.959.007.70北堤灌砌塊石5.442.0230.57.9638.007.501.2.2海堤基礎(chǔ)處理根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，海堤地基為高含水量、高壓縮性、高靈敏度、低強(qiáng)度的淤泥，工程地質(zhì)條件差，為保證堤身穩(wěn)定、控制工后沉降，堤基需進(jìn)行處理。目前，海堤地基處理的方法主要有鋼筋砼薄壁筒樁法、塑料排水板法、碎石樁法和爆炸擠淤法等方法。鋼筋砼薄壁筒樁處理法雖然能使地基承載力有大幅度的提高，且施工速度也比較快，但是成本很高。塑料排水板法是在軟土地基中垂直插入特制塑料排水板，通過(guò)縮短排水途徑，加速地基土排水固結(jié)，使地基強(qiáng)度在較短的時(shí)間內(nèi)獲得增長(zhǎng)。該法已在海堤工程中廣泛應(yīng)用，技術(shù)可靠成熟，但為了適應(yīng)堤身堤基強(qiáng)度增長(zhǎng)需要分級(jí)加載，歷時(shí)較長(zhǎng)，為了滿足穩(wěn)定要求，堤身斷面要求較大。碎石樁是以碎石（卵石）為主要材料制成的復(fù)合地基加固樁。該方法同樣能使地基承載力有大幅度的提高，但是造價(jià)很高。爆炸擠淤法是在淤泥質(zhì)軟基中埋放藥包群，起爆瞬間在淤泥中形成空腔，拋石體隨即坍塌充填空腔，達(dá)到置換淤泥的目的。該法工后沉降小，施工進(jìn)度快，地基處理效果好，但石方用量大。雖然爆炸擠淤法在施工進(jìn)度和工后沉降的控制上有一定的優(yōu)勢(shì)，但是其石方用量大，而且本工程的石料場(chǎng)距工程地較遠(yuǎn)，而塑料排水板法不僅對(duì)周圍環(huán)境的影響較小，而且投資也省，隨著技術(shù)的發(fā)展和設(shè)備的投入，其施工進(jìn)度也越來(lái)越快，所以本階段選擇采用塑料排水板法進(jìn)行基礎(chǔ)處理。查《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄N軟基處理及計(jì)算，確定塑料排水板處理的范圍、斷面尺寸、排列方式和深度。塑料排水板處理的范圍為除閉氣土體底下的海堤全斷面。由于，海堤地基土層淤泥的平均厚度25.0m，取插板深度為25m。因此根據(jù)《塑料排水板施工規(guī)程》采用B型塑料排水板，B型塑料排水板的最大打設(shè)深度恰為25.0m。B型普通塑料排水板的尺寸為：b=100mm,δ=4.0mm。采用正方形排列，排水板間距取為1.20m。按《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄NN.1.3式計(jì)算塑料排水板的當(dāng)量換算直徑，計(jì)算公式如下。計(jì)算得到當(dāng)量換算直徑為50mm。豎井的有效直徑按附錄NN.1.4式計(jì)算，公式見(jiàn)式。計(jì)算得到有效直徑為136mm。（1.10）（1.11）dp=0.75×2×（100+1.0）/π=49.66mmde=1.131×1200=135.6mm海堤地基處理方案，采用塑料排水板法。沿主堤一線，對(duì)海堤地基進(jìn)行處理。在采用塑料排水板法的處理區(qū)涂面上共鋪設(shè)有兩層土工織布，均為50kN/m的有紡?fù)凉た棽肌蓪油凉げ贾虚g設(shè)厚達(dá)1m的碎石墊層，在碎石墊層上插設(shè)塑料排水板。北堤塑料排水板間距1.2m，正方形布置，處理范圍最大為117.6m，插板深度25m。東堤涂面為-3.0m，塑料排水板間距1.2m，正方形布置，處理范圍最大為112.8m，插板深度25m。地基處理前后對(duì)比。在海堤未進(jìn)行地基處理前。由于海堤地基土主要為淤泥，海堤的整體穩(wěn)定安全系數(shù)難以滿足要求。進(jìn)行地基處理后，利用理正巖土計(jì)算軟件分別計(jì)算得到東堤和北堤的整體穩(wěn)定安全系數(shù)，其運(yùn)行期最小穩(wěn)定安全系數(shù)均在1.30以上，完建期最小穩(wěn)定安全系數(shù)在1.20以上。海堤在進(jìn)行地基處理后，其最小穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范的要求。利用《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中計(jì)算公式，計(jì)算得到海堤地基處理前北堤和東堤的最大沉降量，分別為3.452m和1.497m。經(jīng)過(guò)地基處理后的北堤和東堤的最大沉降量分別為1.384m和1.944m。1.2.3海堤閉氣處理北堤：海堤內(nèi)側(cè)采用當(dāng)?shù)睾Ｍ磕噙M(jìn)行防滲閉氣，閉氣土方頂高程6.00m，頂寬1.0m。結(jié)合穩(wěn)定要求，先以1∶3的坡度至5.00m高程處，并設(shè)寬度為6.0m的平臺(tái)，平臺(tái)以下以1∶16的坡度至1.50m高程，同時(shí)設(shè)20.0m寬平臺(tái)，其中10.0m為子堤頂寬。子堤由拋石填筑，內(nèi)外坡均以1∶2的坡度銜接至涂面。由于沿線涂面變化較大，子堤部分?jǐn)嗝娌捎门潘灏暹M(jìn)行基礎(chǔ)處理。東堤：海堤內(nèi)側(cè)采用當(dāng)?shù)睾Ｍ磕噙M(jìn)行防滲閉氣，閉氣土方頂高程7.00m，頂寬1.0m。結(jié)合穩(wěn)定要求，先以1∶3的坡度銜接至1.50m高程處，并設(shè)寬度為13.0m的平臺(tái)，平臺(tái)以下以1∶20的坡度至1.50m高程，根據(jù)穩(wěn)定要求，在1.50m高程處設(shè)寬度不等的平臺(tái)，其中子堤頂寬8.0m。子堤為拋石填筑，近閉氣土方側(cè)以1：2的坡度與涂面銜接，近圍區(qū)側(cè)在-1.00m高程處設(shè)10.0m的平臺(tái)，堤頂與平臺(tái)、平臺(tái)與原涂面之間均采用1∶2的坡度銜接。1.2.4護(hù)坡護(hù)腳設(shè)計(jì)（1）塊石護(hù)坡的護(hù)面厚度計(jì)算依據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，當(dāng)護(hù)坡的坡度介于1.5至5.0之間塊石護(hù)坡可按下式計(jì)算：t=K1γ由上述計(jì)算得到北堤的護(hù)面計(jì)算厚度。坡度為1：3時(shí)，計(jì)算的護(hù)面厚度取100cm。坡度為1：4時(shí)，計(jì)算的護(hù)面厚度取90cm。（2）塊石穩(wěn)定重量計(jì)算對(duì)于采用預(yù)制混凝土異型塊體或經(jīng)過(guò)分選的塊石，塊石的穩(wěn)定重量按《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》J.0.6公式計(jì)算，計(jì)算公式如下：（1.13）由上述計(jì)算過(guò)得到東堤扭王塊體的穩(wěn)定重量、緩坡鎮(zhèn)壓平臺(tái)護(hù)坡塊體的穩(wěn)定重量和拋填二層塊體的穩(wěn)定重量。分別為1.48t、0.52t和3.53t。由上述計(jì)算過(guò)程得到北堤拋填二層塊體的穩(wěn)定重量和緩坡鎮(zhèn)壓平臺(tái)護(hù)坡塊體的穩(wěn)定重量。分別為1.10t和0.22t。由于東堤和北堤的堤前設(shè)計(jì)波浪的平均波周期均大于10s,塊體的穩(wěn)定重量計(jì)算結(jié)果僅作粗估，塊體的穩(wěn)定重量應(yīng)通過(guò)后期的模型試驗(yàn)加以驗(yàn)證。（3）塊石護(hù)面層厚度依據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，預(yù)制混凝土異型塊體和塊石護(hù)面層厚度可按式（J.0.6-2）計(jì)算。t=nCQ0.1γb13（1.14由上述計(jì)算得到東堤扭王塊體的厚度、緩坡鎮(zhèn)壓平臺(tái)護(hù)坡塊體的厚度和拋填二層塊體的厚度。分別為1.18m、0.79m和2.22m。由上述計(jì)算過(guò)程得到北堤拋填二層塊體的護(hù)面厚度和緩坡鎮(zhèn)壓平臺(tái)護(hù)坡塊體的護(hù)面厚度。分別為0.59m和1.50m。（4）扭王塊體個(gè)數(shù)計(jì)算（1.15）A=100.0mN=100?1?1.36?由上述計(jì)算得到，扭王塊體個(gè)數(shù)取為92個(gè)。（5）護(hù)底塊石的穩(wěn)定重量計(jì)算依據(jù)《海堤設(shè)計(jì)規(guī)范》，斜坡堤堤前底流速可按下式計(jì)算：V=πHπLg北堤堤前波浪底流速計(jì)算：北堤水深：d=7.76m北堤ESE向設(shè)計(jì)波長(zhǎng)：L=148.0m。北堤ESE向設(shè)計(jì)波高：V=1.56m/s東堤堤前波浪底流速計(jì)算：東堤水深：d=8.64m東堤中段設(shè)計(jì)波長(zhǎng)：L=141.1m。東堤中段設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)波高：V=2.35m/s由上述計(jì)算過(guò)程知，北堤堤前最大波浪底流速為1.56m/s，東堤堤前最大波浪底流速為2.35m/s。查閱《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》表1.2.20，北堤護(hù)底塊石的穩(wěn)定重量為60kg，東堤堤前護(hù)底塊石穩(wěn)定重量為100kg。1.2.5海堤堤身設(shè)計(jì)北堤堤頂高程7.40m，堤頂寬9m。外坡自防浪墻頂高程8.00m至1.50m高程為1∶0.4的C20細(xì)石砼灌砌塊石擋墻，1.50m高程至1.50m采用1∶3坡度連接，在1.50m高程處設(shè)寬度5m的灌砌塊石平臺(tái)、1.50～0.50（1.00）m高程之間緩坡連接，0.50m高程以下采用1∶4坡度銜接至護(hù)底棱體。棱體頂高程略有不同，頂寬6m。外坡以1:2坡度銜接至涂面。外坡1.50m高程以上采用不同厚度的灌砌塊石護(hù)面，1.50m高程以下采用塊石理砌結(jié)保護(hù)，在彎折處采用格梁過(guò)渡。內(nèi)坡以1∶2邊坡銜接至寬26.0m的道路，路面高程6.00m。路內(nèi)側(cè)從C20砼灌砌塊石擋墻齒腳（高程1.00m）以1∶1.2的坡度至拋石平臺(tái)，平臺(tái)高程0.00m，根據(jù)海堤穩(wěn)定計(jì)算需要，寬度不等，然后以1∶4坡度至涂面。東堤堤頂高程8.00m，除去防浪墻后的堤頂寬度為8.3m，外坡自8.00m高程至1.50m高程為C20細(xì)石砼灌砌塊石擋墻，表面條石厚度為0.4m。在灌砌塊石擋墻頂部設(shè)C30鋼筋砼防浪墻。1.50m高程至0.50m高程采用斜坡段與平臺(tái)組成，1.50m高程與0.50m高程處的平臺(tái)寬度均為5.0m，兩平臺(tái)之間以1：2的坡度銜接。外坡1.00m高程至0.50m高程為鎮(zhèn)壓平臺(tái)，-2.00m高程至涂面設(shè)置大塊石護(hù)腳保護(hù)，鎮(zhèn)壓層與大塊石護(hù)腳之間以1：4的坡度銜接。外坡護(hù)面型式為0.2m厚石碴墊層加0.7m厚灌砌塊石墊層加單塊重量10t的扭王字塊結(jié)構(gòu)。保護(hù)范圍自1.50m高程平臺(tái)至0.50m高程平臺(tái)。1.00m高程至-1.50m高程之間采用單塊重量大于800kg的大塊石理拋?zhàn)o(hù)面。海堤內(nèi)側(cè)自C20細(xì)石砼灌砌塊石擋墻齒腳（高程6.00m）以1∶1.5的坡度至拋石平臺(tái)，拋石平臺(tái)高程為-1.00m，寬度為30.00m，拋石平臺(tái)與涂面之間以1：2的坡度銜接。圖1.3北堤典型斷面圖圖1.4東堤典型斷面圖1.3海堤整體穩(wěn)定性計(jì)算根據(jù)《浙江省海塘工程技術(shù)規(guī)定》，采用瑞典條分法進(jìn)行海堤的整體穩(wěn)定性分析?？紤]完建期的海堤非正常運(yùn)行情況和運(yùn)行期的海堤正常運(yùn)行情況，最小安全系數(shù)應(yīng)分別大于1.20和1.30。計(jì)算公式如下：（1.17）拋石體：重度17.5KN/m3，飽和重度21.0KN/m3；c=0kPa，=40°。海堤地基土層物理力學(xué)指標(biāo)詳見(jiàn)可行性研究分析第三章土層物理力學(xué)指標(biāo)建議值表。海堤穩(wěn)定計(jì)算分別考慮了完建期非正常運(yùn)行情況和運(yùn)行期正常運(yùn)行情況兩種工況。各種工況的水位組合詳見(jiàn)表1.4。表1.4計(jì)算工況水位組合采用理正巖土工程軟件中的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算海堤邊坡最小安全系數(shù)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表表1.5北堤邊坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表表1.6東堤邊坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表經(jīng)計(jì)算分析，海堤最小穩(wěn)定安全系數(shù)Kmin滿足規(guī)范要求。下圖為各海堤典型斷面穩(wěn)定計(jì)算圖。圖1.5北堤完建期穩(wěn)定計(jì)算圖圖1.6北堤運(yùn)行期穩(wěn)定計(jì)算圖圖1.7東堤完建期穩(wěn)定計(jì)算圖圖1.8東堤運(yùn)行期穩(wěn)定計(jì)算圖1.4海堤沉降量計(jì)算（1）計(jì)算方法瞬時(shí)沉降Sd是在荷載實(shí)施后立即發(fā)生的那部分沉降量。主固結(jié)沉降Sc指的是那部分主要由于主固結(jié)而引起的沉降量。次固結(jié)沉降Ss是土骨架在持續(xù)荷載下發(fā)生蠕變所引起的?？偝两盗縎∞為上述沉降量之和，表達(dá)式為：S∞＝Sd+Sc+Ss；（1.18）由于在計(jì)算過(guò)程中瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降較難通過(guò)理論計(jì)算，所以總沉降量簡(jiǎn)化通過(guò)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，即通過(guò)計(jì)算主固結(jié)沉降，再用沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)修正，如下式：（1.19）海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范ms取值范圍為1.3～1.6；灘涂治理工程技術(shù)規(guī)定ms取值范圍為1.2～1.8；結(jié)合本工程地質(zhì)條件ms最終取1.6計(jì)算參數(shù)北堤沉降計(jì)算時(shí)采用平均低潮位-1.99m作為計(jì)算水位，東堤沉降計(jì)算時(shí)采用平均低潮位-1.95m作為計(jì)算水位；平均低潮位以下取浮容重，平均低潮位以上取濕容重；計(jì)算深度算至附加應(yīng)力為0.2倍自重應(yīng)力處；e－p曲線采用可行性研究分析中的地質(zhì)勘察報(bào)告提供的平均e－p曲線（垂直），詳見(jiàn)下圖；堤身石方γ＝17.5kN/m3，γ’＝11kN/m3；圖1.9淤泥III0層e-p曲線圖1.10淤泥夾砂、粉土III1層e-p曲線圖1.11淤泥III2層e-p曲線計(jì)算成果采用上述計(jì)算方法及計(jì)算參數(shù)，分別計(jì)算北堤和東堤的總沉降量。北堤和東堤劃分為21個(gè)等間距的沉降計(jì)算點(diǎn)。北堤：圖1.12北堤沉降曲線圖表1.7北堤斷面各點(diǎn)沉降量單位：m東堤：圖1.13東堤沉降曲線圖表1.8東堤斷面各點(diǎn)沉降量單位：m1.5海堤的防滲計(jì)算進(jìn)行防滲計(jì)算目的是為了確保海堤堤身不會(huì)發(fā)生滲透變形。海堤的寬度應(yīng)大于規(guī)范中的滲徑長(zhǎng)度的要求；海堤邊坡上的任何一處的自重力應(yīng)大于該處所受到的滲透力，而不會(huì)發(fā)生流土現(xiàn)象。L≥CΔ?；y≥由式1.20計(jì)算得：北堤的寬度為185.04m大于滲徑長(zhǎng)度47.52m，東堤的寬度為181.03m大于滲徑長(zhǎng)度41.76m。北堤和東堤的驗(yàn)算點(diǎn)到土體表面的最短距離分別為3.11m和2.77m,分別大于計(jì)算得到的2.64m和2.26m。1.6海堤擋墻的穩(wěn)定性計(jì)算1.6.1擋墻及防浪胸墻的設(shè)計(jì)在海堤臨海側(cè)消浪平臺(tái)上設(shè)置擋墻，作為組合式海堤的上部結(jié)構(gòu)。東堤和北堤的擋墻如下圖所示，擋墻的外坡的坡度為1：0.4，內(nèi)坡的坡度為1：0.2。擋墻的主體采用灌砌塊石混凝土，表面采用40cm的條石護(hù)面。在擋墻上部設(shè)置防浪墻，防浪墻采用鋼筋混凝土構(gòu)成。將防浪墻與擋墻澆筑成整體。東堤的擋墻的凈高為5.85m,底部寬度為1.56m。東堤防浪墻的頂寬度為0.75m。北堤的擋墻的凈高為1.50m,底部寬度為3.60m。北堤防浪墻的頂寬度為0.60m。防浪墻的底部埋深均為0.50m。圖1.14東堤擋墻斷面圖圖1.15北堤擋墻斷面圖1.6.2擋墻的作用力計(jì)算根據(jù)《浙江省海塘工程計(jì)術(shù)規(guī)定下冊(cè)》,對(duì)于直立式、混合式海塘的防護(hù)墻應(yīng)進(jìn)行防護(hù)墻的抗傾、抗滑穩(wěn)定性計(jì)算。擋墻的穩(wěn)定性計(jì)算包括驗(yàn)算擋墻向海側(cè)的抗滑、抗傾的穩(wěn)定性和擋墻向陸側(cè)的抗滑、抗傾的穩(wěn)定性。（1）擋墻重力計(jì)算上部防浪胸墻為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，取重度為21.0KN/m3。擋墻主體部分為灌砌混凝土，取重度為23.0KN/m3。計(jì)算單位長(zhǎng)度的擋墻自重。經(jīng)計(jì)算得到東堤擋土墻的單位長(zhǎng)度上的重力為368.87KN，北堤擋土墻的單位長(zhǎng)度上的重力為231.08KN。（2）墻前波浪作用力計(jì)算對(duì)于上部為擋墻的混合式海堤，當(dāng)計(jì)算向陸側(cè)和向海側(cè)的穩(wěn)定時(shí)，分別按設(shè)計(jì)高潮位波峰作用和設(shè)計(jì)低潮位時(shí)波谷作用。由于擋墻的底高程位于設(shè)計(jì)高潮位附近，擋墻的底高程為1.50m,東堤和北堤的設(shè)計(jì)高潮位分別為當(dāng)海側(cè)為設(shè)計(jì)低潮位波谷作用，擋墻受到的波壓力和浮托力很小。因此，當(dāng)驗(yàn)算向海側(cè)的穩(wěn)定時(shí)，不考慮波壓力和浮托力。1.擋墻向陸側(cè)的穩(wěn)定計(jì)算時(shí)波浪作用力計(jì)算1.1平均波壓力計(jì)算圖1.16設(shè)計(jì)高潮位時(shí)東堤擋墻受到的作用力東堤擋墻受到的波浪作用力如圖3.12所示，北堤擋墻受到的擋墻作用力與之類似。采用《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中的公式計(jì)算擋墻受到的波壓力和浮托力。平均波壓力計(jì)算公式如下：（1.21）無(wú)因次系數(shù)、可按下式計(jì)算（1.22）（1.23）得到東堤的無(wú)因次系數(shù)、分別為0.0798、0.274。同理，利用上述公式求解得到北堤的無(wú)因次系數(shù)、分別為0.083、0.230。查《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》圖G.2.3—2得到，東堤的、分別為7.55、1.10。北堤的、分別為7.85、1.65。東堤的波壓力強(qiáng)度為105.12KN，北堤波壓力強(qiáng)度為77.05KN。1.2波壓力分布高度和波浪力計(jì)算采用《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中波壓力分布高度計(jì)算公式計(jì)算，公式如下：（1.24）采用平均波壓力計(jì)算中所計(jì)算得到的Kz，東堤擋墻為1.10，北堤擋墻為1.65。分別計(jì)算得到東堤和北堤的波壓力分布高度，東堤為2.284單位長(zhǎng)度墻上的波浪力計(jì)算公式如下：（1.25）計(jì)算得到東堤的單位長(zhǎng)度上的波浪力為240.08kN,北堤的單位長(zhǎng)度上的波浪力為181.16kN。1.3浮托力計(jì)算采用《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中浮托力計(jì)算公式計(jì)算，公式如下：（1.26）計(jì)算得到東堤的單位長(zhǎng)度上的浮托力為167.78KN,北堤的單位長(zhǎng)度上的波浪力為97.06KN。2擋墻向岸側(cè)的穩(wěn)定計(jì)算時(shí)波浪作用力計(jì)算由于擋墻的底高程處于設(shè)計(jì)高潮位附近，當(dāng)海側(cè)為設(shè)計(jì)低潮位波谷作用，擋墻受到的波壓力和浮托力很小。因此，當(dāng)驗(yàn)算向海側(cè)的穩(wěn)定時(shí)，不考慮波壓力和浮托力。東堤擋墻受到的作用力如圖3.13所示，北堤擋墻受到的作用力與之類似。圖1.17設(shè)計(jì)低潮位時(shí)東堤擋墻受到的作用力（3）擋墻后的填土壓力計(jì)算墻后的填料分為兩層，第一層為堤頂以下0.50m的深度以內(nèi)，填料重度為23.0。第二層為堤身拋石其重度為17.5。填料的摩擦角均為。由于擋墻墻背并不是豎直的，對(duì)于墻背直線段采用郎肯土壓力理論計(jì)算，對(duì)于墻背折線段采用庫(kù)倫土壓力理論計(jì)算。1擋墻后的主動(dòng)土壓力計(jì)算式1.27為郎肯主動(dòng)土壓力計(jì)算公式，式1.28為庫(kù)倫被動(dòng)土壓力計(jì)算公式。（1.27）Ka=cos2φ?εco由式1.27計(jì)算得到，主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka1=0.31。利用式1.28計(jì)算得到，主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka2=0.12。因此，擋墻墻后的主動(dòng)土壓力可以計(jì)算如下：Ea1=12γEa2=γ1HEa3=12γEa=Ea1+東堤擋土墻：H1=0.50m，H2=1.35m。北堤擋土墻：H1=0.50m，H2=3.50。計(jì)算得到東堤、北堤擋土墻主動(dòng)土壓力分別為26.82KN和18.62KN。2擋墻后的被動(dòng)土壓力計(jì)算式1.33為郎肯主動(dòng)土壓力計(jì)算公式，式1.34為庫(kù)倫被動(dòng)土壓力計(jì)算公式。Kp=tg24Kp=co利用式1.33計(jì)算得到，主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka1=0.31。利用式1.34計(jì)算得到，主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka2=0.12。因此，擋墻墻后的被動(dòng)土壓力可以計(jì)算如下：Ep1=12γEp2=γEp3=1Ep=Ep1+Ep2+計(jì)算得到東堤擋、北堤擋土墻被動(dòng)土壓力分別為231.07KN和163.03K