某圍堤工程設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u11100某圍堤工程設計案例 1158001.1堤線布置 2133541.2圍堤工程等級及設計標準 3152821.3設計潮位 4189931.4設計波浪要素 5159671.4.1外海波要素的確定 556361.4.2設計波浪傳播變形計算方式 7309701.4.3堤前波浪要素相關資料 7161571.5隔堤的設計潮位 7229301.6堤頂高程計算 8219581.6圍堤的斷面結構選取 920151.7護面結構設計 1084841.9斜坡堤穩(wěn)定與沉降 1570611.9.1圍堤穩(wěn)定計算 15202481.9.2圍堤沉降 1955851、計算方法 19180202、計算參數(shù) 19184713、計算結果 191.1堤線布置條子泥圍墾34.61萬畝，根據(jù)實測1：10000地形圖，北區(qū)堤線長26.288km、南區(qū)堤線長17.765km。堤線布置如下：設計圖紙圖3-0-1，堤線段長度及方向見表1.1、堤線總長約44.053km。表1.1條子泥圍墾工程堤線段長度分區(qū)序號長度（m）D區(qū)13號圍堤2621.314號圍堤885.715號圍堤1242.116號圍堤1442.317號圍堤3411.21.2圍堤工程等級及設計標準本工程等別為Ⅱ等，圍堤全長44.023km，主要建筑物為Ⅱ級。圍堤防潮標準：50年重現(xiàn)期最高潮位加50年重現(xiàn)期風浪組合，按不允許越浪設計，安全超高0.8m。1.3設計潮位據(jù)報告，選擇條子泥匡圍堤線上代表點推算重現(xiàn)期潮位。堤線代表點位置20年一遇、50年一遇和100年一遇重現(xiàn)期潮位，見表1.2。表1.2條子泥匡圍方案代表站不同重現(xiàn)期潮位值單位：m重現(xiàn)期13#17#20年一遇5.766.3850年一遇6.056.71100年一遇6.286.97圖1.1條子泥匡圍灘涂區(qū)堤線代表點位置分布圖1.4設計波浪要素條子泥匡圍工程位于蘇北輻射沙洲的中部地區(qū)，直接受到外海波浪的襲擊。設計波浪要素的推算：首先根據(jù)交通部規(guī)范，建立適合本海區(qū)的深水風浪后報模式，依據(jù)東臺縣氣象站多年風速、風向?qū)崪y資料進行頻率分析，推求各方向不同重現(xiàn)期的設計風速、推算外海深水波要素，同時與運用天氣圖確定的風場推求的結果比較，確定外海深水區(qū)波浪要素數(shù)值。1.4.1外海波要素的確定深水風浪計算的風場資料采用兩種方法求得,其一是利用距工程最近的東臺縣氣象站風速觀測資料，并進行海－陸風速訂正，確定海上設計風速；其二是采用歷史天氣圖結合定點實測風速風向資料確定風場，經(jīng)兩者比較后確定深水設計波要素。設計風速資料據(jù)江蘇省氣象科研所對蘇北沿海風速的研究，沿海風速等值線基本上與海岸線平行。由東臺市氣象站的不同重現(xiàn)期設計風速推算出海上不同重現(xiàn)期風速，結果見表1.4。表1.4條子泥灘涂匡圍不同重現(xiàn)期下各個風向風速（用于波浪推算、m/s）風向特征值重現(xiàn)期（年）100502520105NE0.271.1118.7234.9532.2629.6628.6525.7422.52E0.310.9118.3434.6232.1529.5128.5425.7122.61SE0.311.5116.3632.7129.8127.0125.9122.9519.79深水波要素的選取采用規(guī)范所推薦的莆田試驗站公式進行外海波浪要素的計算，條子泥圍墾向岸風向的深水波要素見表1.5。表1.5條子泥灘涂區(qū)東部圍岸風向的深水波要素方向波要素風浪重現(xiàn)期（年）1005025102（m）5.124.674.634.251.14Hs（m）8.037.157.116.635.25（秒）10.359.759.629.157.26（m）5.144.254.674.671.26Hs（m）8.367.737.126.124.43（秒）10.159.159.679.157.37（m）4.674.741.261.531.14Hs（m）6.746.246.145.644.53（秒）9.159.638.748.367.741.4.2設計波浪傳播變形計算方式計算中水底摩阻系數(shù)f取為0.01，特征波高用平均波高來代替?？紤]到在外海波浪傳播過程中風能繼續(xù)對波浪作用，在計算模式中加入了風能輸入因子，源項函數(shù)中的風速按相對風速計算。1.4.3堤前波浪要素相關資料據(jù)外海波浪要素以及圍堤堤線區(qū)域1：2000地形圖進行了波浪傳播變形計算，圍堤堤前波浪要素見表1.6。表1.6圍堤堤前設計波浪要素表（50年一遇）計算點序號計算點水深(考慮水位)設計波要素H1%(m)H4%(m)H5%(m)Hs(m)(m)T(s)L(m)135.134.01*4.01*4.01*1.26*2.51*8.1255.0145.314.16*4.16*4.15*1.47*2.387.9454.2155.864.381.231.751.412.567.8255.7167.114.251.721.611.172.177.3755.2178.054.121.611.561.022.017.1456.7188.831.581.161.012.561.756.4651.1注：1）表中帶“*”者為破碎波波高，平均波高一般取對應水深的0.50，有效波高為水深的0.623，其它累積頻率波高為水深的0.87；2）各計算位置根據(jù)設計需要安排。1.5隔堤的設計潮位隔堤設計潮位見表5.1。表5.1重現(xiàn)期潮位值單位：m重現(xiàn)期D區(qū)隔堤10年一遇5.6320年一遇5.911.6堤頂高程計算沿圍堤堤線選7個代表位置分別計算斜坡堤方案的堤頂高程，根據(jù)規(guī)范8.1.1公式計算堤頂高程。計算式為：根據(jù)規(guī)范E.0.4規(guī)定，對帶有平臺的復合式斜坡堤的波浪爬高計算，可先確定該斷面的折算坡度系數(shù)me,再按照坡度系數(shù)為me的單坡斷面確定其爬高值。結合本次設計的圍堤斷面，本次設計的圍堤斷面均為復合式斜坡堤，其m上、m下為2，本次設計的折算坡度系數(shù)me可按下式計算。1、當▽m＝m下－m上＝0，即上、下坡度一致時：(E.0.3-1)2、系數(shù)Kb可按下式計算(E.0.3-2)3、在考慮風直接作用下，單一坡度的斜坡堤正向不規(guī)則波的爬高按照下面的公式確定：（E.0.2）其中：R1按下式計算：（E.0.1-2）（E.0.1-3）（E.0.1-4）（E.0.1-5）4、計算累積頻率為F%的爬高按照累積率為1％的爬高R1%乘以表E.0.2-2中的換算系數(shù)確定。5、當來向波波向線與堤軸線的法線成β角時，上述計算得到的波浪爬高應乘以系數(shù)Kβ加以修正，當m≥1，修正系數(shù)Kβ值按表E.0.5確定。6、由于堤前有壓載，根據(jù)規(guī)范E.0.8規(guī)定：乘以壓載系數(shù)，按表E.0.8-1確定。7、計算結果本次設計中防浪墻高度取1.2m，各段具體高程計算及取值見表1.7：表1.7條子泥灘涂圍堤斜坡堤堤頂高程計算結果（m）。代表堤線段設計潮位水深d（m）13、14、15、166.045.454.651.142.147.7857.54.330.811.3811.310.1176.778.144.651.462.647.1456.64.370.811.8812.110.7注：波浪采用各代表段中的最大波浪，長度及高程單位為m，周期為秒。1.6圍堤的斷面結構選取本工程斜坡堤斷面形成以當?shù)厣傲蠟橹饕ㄖ牧希捎帽盟痛瞪诚到y(tǒng)為主體的機械化施工方法進行施工。用泵送吹填筑堤施工，結合聚丙稀編織布充泥管袋填筑，圍堤即可減少沙量的流失，又可加快進度，降低工程造價。此法在上海、浙江、福建圍海工程中廣泛應用。本工程區(qū)域為砂基，承載力較高，筑堤的地質(zhì)條件較好，圍堤基礎不考慮地基處理。1、土工布：擬建圍堤斷面設計中采用無紡土工布進行反濾，采用加筋土工布進行地基處理。1）反濾土工布：在斜坡護面墊層下方的充填沙袋上鋪設無紡土工布，進行反濾。2）加筋土工布：在圍堤兩側鎮(zhèn)壓層底部鋪設加筋土工布。2、斜坡式圍堤坡比：結合堤身材料與護面型式，確定迎海側的坡比為1：2，背海側的坡比為1：3。3、護底：因水流沖刷地基，斜坡堤堤前需設置一定重量的拋石護底，在滿足圍堤堤身穩(wěn)定安全的條件下，堤前護底拋石護底，其寬度為15.00m，護腳塊石重量為10～100kg，拋石護底外側布置3m寬的榪杈進行抗沖防護。4、消浪平臺設計：在圍堤迎海側設置消浪平臺，根據(jù)規(guī)范8.4.1規(guī)定：消浪平臺高程宜位于設計高潮位附近或略低于設計高潮位；平臺寬度為設計波高的1～2倍，不宜小于3m。本次設計消浪平臺高程為▽+5.0～+6.0m，寬度為5m。5、堤頂寬度設計：根據(jù)規(guī)范8.4.2規(guī)定：堤頂寬度取6.5m6、防浪墻設計：防浪墻設置在臨海側，埋置深度1.8m。1.7護面結構設計圍堤設計中迎海面采用扭王塊體護面結構，背海面護坡采用生態(tài)草皮。1、護面塊體穩(wěn)定重量采用規(guī)則安放一層扭王塊體的護面形式：扭王字塊體重量：，2、扭王塊體護面層厚度3、扭王塊體個數(shù)4、扭王塊體混凝土用量5、墊層塊石的穩(wěn)定重量和厚度取單個護面塊體穩(wěn)定重量的1/20～1/10。墊層厚度：漿砌塊石護面計算堤頂高程斷面平臺寬度波長平臺上水深設計潮位折算坡比堤前水深平均波高糙滲系數(shù)kvh1%KFKβR1MMR(M)R1RFA設計潮位堤頂高程規(guī)范要求13861.10.65.86.58.42.440.741.224.770.71912.81080.9950.2010.9201.0570.45.79.28.4814861.10.65.86.58.72.440.761.224.770.71912.83590.9100.2770.9661.0360.45.79.18.4715864.60.65.86.57.82.580.761.224.880.71912.72350.9080.2890.9561.1090.45.79.28.54216857.91.046.086.87.22.590.761.264.440.71912.76720.8190.2190.7962.4540.46.058.88.68717857.31.046.086.84.62.580.761.264.440.71912.16150.9840.3110.8412.6130.46.059.18.67518855.81.046.086.95.12.590.761.264.040.71912.37640.9190.2570.8042.2210.46.058.78.445表1.8扭王塊體護面數(shù)量工程量計算表項項目樁號單個塊體穩(wěn)定重量（t）護面層厚度（m）每100m2護面塊體個數(shù)（個）單個護面塊體砼用量(m3)塊石墊層厚度(m)計算值設計值計算值設計值計算值設計值計算值設計值計算值設計值13#圍堤1.1721.2981.374.6750.870.870.480.5014#圍堤1.3021.2981.374.6750.870.870.480.5015#圍堤1.3621.2981.374.6750.870.870.480.5016#圍堤1.0521.2981.374.6750.870.870.480.5017#圍堤1.4621.2981.374.6750.870.870.480.50關于防浪墻根據(jù)規(guī)范，防浪墻底部埋入堤頂?shù)纳疃葢摯笥诘扔诎朊?。上半部分高度最好不高于一米，一般情況下低于1.2米。防浪墻建筑材料可以使用漿砌石或者混凝土，墻體寬度取半米到一米。防浪胸墻穩(wěn)定計算本次條子泥區(qū)域的斜坡式海堤頂部設置有漿砌塊石防浪墻，波浪水平力和波浪浮托力是影響防浪墻穩(wěn)定性的主要作用力?？紤]到本次條子泥設計中防浪墻埋入堤頂深度僅為0.5m，埋入深度相對于堤身而言較淺，于是乎本次防浪墻穩(wěn)定性驗算并不考慮土壓力的影響。同時因為不考慮土壓力，計算得到簡化。由此進行防浪墻的穩(wěn)定性驗算，兩種波浪作用力按下式計算。平均壓力強度計算：pξ=(ξ波壓力的有效分布高度:d總波浪力按下式計算P=波浪付托力按下式計算P（1）防浪墻的埋深僅為半米,這里的土壓力不予以考慮。（2）自重標準值G：KN/mKN/mKN/m（3）胸墻自重的穩(wěn)定力矩計算：18.3×0.6+11.4×0.5+2.2×0.666×0.2=17.19KN/m（4）水平波浪力的傾覆力矩計算：P×(d1+z)×0.5（5）波浪浮托力的傾覆力矩計算:（6）穩(wěn)定性驗算：①抗滑穩(wěn)定驗算：K其中摩擦系數(shù)f=0.65②抗傾穩(wěn)定計算：K根據(jù)規(guī)范，防浪墻穩(wěn)定性安全系數(shù)需要滿足規(guī)定，分別取1.30與1.50，則以上斷面均滿足設計要求。1.7.1護坡墊層根據(jù)浙江海塘規(guī)范，過渡反濾層材料通常利用開采塊石時自然級配的石碴，但石碴中的片石長邊應控制在10cm以下，含泥量不超過5%。對干砌石體過渡反濾墊層厚度。本處采用漿砌塊石護坡，選用墊層為0.4m厚，片石長邊應控制在10cm以下，含泥量不超過5%。1.7.2護坡基腳設計根據(jù)規(guī)范規(guī)范，護底塊石的穩(wěn)定重量，可根據(jù)堤前最大波浪底流速按下表確定。斜坡堤最大波浪底流速可按下式計算：v具體布置形式如下：護底塊石布置斷面圖1.9斜坡堤穩(wěn)定與沉降1.9.1圍堤穩(wěn)定計算（1）水位組合正常運用情況：內(nèi)坡穩(wěn)定：外水位設計高潮位；內(nèi)水位取鎮(zhèn)壓層面。外坡穩(wěn)定：外水位（1）工況1：設計低潮位（20年一遇）；（2）工況2：鎮(zhèn)壓層面；內(nèi)水位--采用水力計算內(nèi)水面高程。非常運用情況（1）：內(nèi)坡穩(wěn)定：外水位設計高潮位（20年一遇）；內(nèi)水位-采用施工期最低水位。外坡穩(wěn)定：外水位--鎮(zhèn)壓層面；內(nèi)水位--采用施工期最高水位。非常運用情況（2）：外水位－平均潮位（20年一遇）；內(nèi)水位-鎮(zhèn)壓層面。表1.9圍堤穩(wěn)定計算工況水位組合正常運用情況內(nèi)坡外坡代表斷面位置內(nèi)水位鎮(zhèn)壓層外水位設計高潮位工況1工況2內(nèi)水位外水位內(nèi)水位外水位13#1.986.054．00.04.00.015#2.036.374．00.84.00.817#1.966.714．00.84.00.8非常運用情況代表斷面位置內(nèi)水位施工期最低水位外水位設計高潮位內(nèi)水位施工期最高水位外水位鎮(zhèn)壓層內(nèi)水位鎮(zhèn)壓層外水位設計高潮位13#2.125.765.50.81.22.5115#2.126.05.50.81.02.9117#1.986.385.80.81.11.25（2）計算方法圍堤穩(wěn)定分析采用規(guī)范和規(guī)范中瑞典圓弧滑動計算法，并采用理正軟件編制的瑞典圓弧滑動計算程序進行圍堤穩(wěn)定計算，計算公式如下：地震力的計算：當考慮地震力作用時，在每一土條計算時增加一項地震力，其余不變，地震力按下式計算：表5.1.1-1水平地震系數(shù)Kn設計烈度（度）789水平地震系數(shù)Kn0.10.20.4公式中各符號意義詳見規(guī)范附錄F和規(guī)范式4.2.1。對D區(qū)圍堤選取代表段斷面，分別計算正常和非正常運行條件下的安全系數(shù),具體計算結果見下表1.10。表1.10正常運行條件下圍堤外坡穩(wěn)定計算安全系數(shù)代表斷面位置工況一工況二圓心座標X(m)圓心座標Y(m)滑弧半徑(m)安全系數(shù)圓心座標X(m)圓心座標Y(m)滑弧半徑(m)安全系數(shù)1327.41418.181.26727.41418.181.291427.31720.251.2827.61720.251.26152819.521.841.232818.621.891.261626.617.719.341.26527.518.819.381.281727.61820.891.29328.31921.871.291828.222.324.891.3826.321.724.271.34表1.11圍堤內(nèi)坡穩(wěn)定計算安全系數(shù)表代表斷面位置正常條件下非常條件下（1）圓心座標X(m)圓心座標Y(m)滑弧半徑(m)安全系數(shù)圓心座標X(m)圓心座標Y(m)滑弧半徑(m)安全系數(shù)1331.417.521.671.2929.518.522.681.211432.52528.281.2132.52528.281.251534.52730.391.3931.52730.391.221631.426.228.791.2932.327.128.791.211732.725.628.4611.2831.227.629.591.211835.931.432.7691.3134.832.232.661.23表1.1