防波堤沉降和水平位移的控制措施论文

防波堤沉降和水平位移的控制措施论文

引言

我国的海岸线较长，且大部分都是淤泥质海岸，地基土渗透性低、含水率高且灵敏度和可压缩性高，如果在这种基地上进行防波堤的修建，初期的瞬时沉降( 冲击沉降)、后期的水平位移和次固结沉降都不可忽视，在工程验收和工程计量时必须严格把关。而这种地基需要很长时间才能固结，由于工作时间的要求不可能等到地基固结之后再进行验收和计量，由此看来在施工中不得不采取相关的对策。

1 防波堤的概念

防波堤是为了围护港池、阻断波浪的冲击力、维持水面平稳来保护港口避免气候影响、方便船舶作业和安全停泊而修建的水中建筑物。通常情况下规定港内容许的波高范围在0.5 到1.0 米之间，具体按照船舶的不同类型、水域的不同部位、吨位的需要确定，是人工掩护沿海港口的重要结构。防波堤由突堤和岛堤组成，或是由不连接的岛屿或与岸连接的突堤独立组成，它掩护的水域一般有让船只进出的几个口。

2 防波堤的作用

( 1)( 泥质或砂质海岸) 减轻港内淤积，阻止或减少泥沙进港，保证港内深堤测可安放系锚设备或兼作码头，节省投资，供船舶停靠。( 2) 防御冰棱、波浪的袭击，为船舶提供安全平稳的作业和停泊条件，增强港内水域的平稳性。( 3) 防波堤可以引导挟沙水流，尽量维持淤泥质滩沙原本的冲淤平衡;防波堤可以改变泥沙淤积部位，拦截挟沙水流，保证沙质海岸水域的平稳;在冰棱港口建造防波堤，还要考虑流冰对泊地和航道的影响，以便及时排走冰块，保证港口的畅通。( 4) 防波堤还可以防止波浪对岸线的冲蚀和港地淤积现象的发生。

3 防波堤的类型

3.1 浮堤

有助于减少和消除表面的波能，可多处使用，易于搬移主要适用于波浪小而水波大的水域，有较多的局限性。这种防波堤的主要结构是锚系设备和浮体，结构有气囊、空箱、排筏或其他特殊形体，通常在沉块上系有铁锚，是常用的异性人工块体。浮堤对宽度有十分严格的要求，必须考虑平面布置问题，甚至需要设置多道浮堤才能达到明显效果。

3.2 透空堤

这种结构的设计要依据波浪的荷载程度，桩台两侧的结构通常利用挡板进行固定，一侧用来作码头，另一侧用来防浪，有平板、斜板、一两道直挡板、空箱等构成，且箱和板也可做成透水状，以便波能可以穿越。由于在水深大、波浪小的水域进行重型防波堤的修建需要较高的成本和较大的工程量，且波能大多集中在水表，所以可以采用此种透空堤，将上部防浪结构安设在柱、桩上，水上2 到2.5 倍波高范围内就可以充分发挥防浪作用。

3.3 斜波堤

主要适用于软土地基和水深较小的条件。当波浪遇到斜波堤时会发生明显变形，在斜坡上造成集中的局部的底流和动水压力，甚至是存在于水下坡面的反压力，导致波浪在斜坡上破碎。依据波浪在护面上的容许越波量和上爬高度来确定堤顶的高度，且堤外坡的护面常采用人工混凝土方块、天然大块石或异性块体等材料。

3.4 直墙堤

直墙堤适用于较密实的地基或岩基，常采用混凝土巨块或钢筋混凝土沉箱构筑，最近也采用大型管柱排列，较小波浪的情况下可采用木笼。立波又叫驻波，是由波浪在直墙堤上经过物力反射形成的，波高，是原始波浪高度的两倍左右;波腹是由波谷和波峰在墙前和墙面约二分之一波长处交替出现形成的;波节则是水面在墙前四分之一处保持平稳形成的。由此，立波就给直墙造成浮托力和压力。堤顶高度可根据是否容许越浪调整高度，也可采用带消浪空室的沉箱或者削角顶盖将立波压力降低。不规则波浪或者斜向波浪则在直墙堤前反射形成三向波，根据直墙分段的影响来确定沿堤波浪的合压力。

4 沉降和水平位移分析

4.1 计算断面的土层分布

划分要根据里程号断面的土层分布情况，土层分布应该采用相应的钻孔资料，如果距离钻孔较远，则应按照周围钻孔的土层进行内插。

4.2 初始土性参数

根据钻探试验报告提供的平均统计数据决定沉降计算中初始土性指标的选择和运用。

4.3 固结度计算公式

计算各个时刻的固结度时， 因为采用塑料排水板法加固土地，所以必须固结表层土的竖向排水和径向排水。土层的分层厚度不仅影响土层在不同时刻的平均固结度，还会影响土层的附加应力和自重应力，与计算结果的精确度密切相关，所以必须依次选用约一米厚的土层进行两点固结度的计算，并取其平均值以保证计算结果的精确性。

4.4 水平位移监测

在位移监测点强制安装对中标芯，控制位移差值在负四毫米到正四毫米范围之间，尽量避免风浪和施工的影响，如果日最大位移量控制在标准范围之内，则防波堤是稳定且安全的。

5 有效控制对策

( 1) 针对软粘土的软化特性修建的断面结构应尽量减少结构所承受的水平力和由于波浪造成的结构自重荷载与垂直向力的比例等：例如增加基床厚度加大前期自重的有效性，利用底板开孔来减小波浪力度变化的垂直范围，加大护肩减小有效水平力，尽量减少直墙段等。( 2)对于具体的特殊工程的设计条件，结构形式选取的合理性是最重要的要求之一。一个合理的断面设计不但要求软粘土和构筑应有恰当的接触面以充分利用软粘土的承载能力，还要求减小粘土的`动力软化因素的影响。( 3) 由于地基土壤局部破坏程度体现在较大的土壤的差异沉降量及沉降量，因此要想使断面处于相对安全的承载能力范围之内，就必须尽量减小断面的沉降量，尤其是查理沉降量，具体可通过加宽基床，加宽结构，设置合理的护肩台阶等措施来实现，从而使地基持力软粘土承受的附加压力较均匀或较小。( 4) 尽量将前期软粘土持力位置的固结应力增加以保证其有效，并注意软粘土的受力特性，并采用前期预压铺设基床一段时间，并施打塑料排水板，从而形成完整的断面，分级加荷增加周边软粘土的承载力。( 5) 考虑断面受力范围内的高空隙比、高含水量、高压缩性、高灵敏度、低渗透性、低强度等特性，利用加快排水速度，搭设塑料排水板，加大结构的入土深度，加厚基床等措施减小关键结构位置所受的结构静荷载与交变荷载的比例。

6 结束语

总之，只有充分掌握防波堤所在地区的地质状况，才能为沉降和水平位移方面提供合理化建议，同时对防波堤施工过程中的位移、沉降变化速率进行分析，看其是否超过设计控制标准，以及地基土地是否失去稳定性，并统计监测数据，了解水流冲刷对埝体部分的破坏程度，尽量避免堤体砌石和抛石在施工过程中被破坏而造成监测数据不准确、不连续，给监测工作造成的负面影响。所以，必须加强对施工现场监测标的保护，分析相关资料并采取有效的控制对策以保证防波堤使用的安全程度，得出适用于特定工程的地基参数，为相关工程的施工提供经验，为沿海港口的正常运转提供一个可靠安全的保障。