【JT交通运输标准】 防波堤设计与施工规范

中华人民共和国行业标准
防波堤设计与施工规范
JTJ298—98
Code of Design and Construction of Breakwaters主编单位：交通部第一航务工程勘察设计院批准部门：中华人民共和国交通部1998一04一20发布
1999—06—01实施
中华人民共和国交通部发布
人民交通出版社
关于发布《防波堤设计与施工规范》的通知交基发[1998]217号
由我部组织交通部第一航务工程勘察设计院等单位修订的《防波堤设计与施工规范》，业经审查，现批准为强制性行业标准，编号为JTJ298一98，自1999年6月1日起施行，《防波堤规范》（JTJ218一87）同时废止。本规范的管理和出版组织工作由部基建管理司负责，具体解释工作由交通部第一航务工程勘察设计院负责。
中华人民共和国交通部
一九九八年四月二十日
随着我国港口工程建设事业的发展和需要，1987年出版发行的《港口工程技术规范》，由于历时较长，需要进行补充和修订。本次规范的修订是在原《防波堤规范》（JTJ218一87)基础上，通过大量的调查研究，总结和吸收了近10多年来国内、外防波堤工程的设计、科研和施工经验，对原规范作了补充和修改。计算方法向以分项系数表达的极限状态设计法转轨的过程中，进行了可靠度分析和校准工作，使本规范不仅安全可靠且便于操作。修订后的新规范内容充实、覆盖面较广，较充分地反映出我国在该项领域的技术水平，能较好地适应港口工程发展的需要
本规范的修订，主要依据国家标准《港口工程结构可靠度设计统一标准》（GB50158一92)和行业标准《水运工程建设标准编写规定》（JTJ200一95)等。本规范的主要内容除包括常用的斜坡式和直立式防波堤的设计、施工有关规定外，还包括某些新型式的防波堤，并对其计算原则和计算方法作了规定。修订后的规范和原规范相比，设计计算部分全部改为以分项系数表达的概率极限状态设计法。斜坡堤设计，增加了抛石潜堤、宽肩台斜坡堤、新型护面块体、斜坡堤前的海底冲刷与防护等。正砌方块和矩形沉箱直立堤设计增加了墙前有人工块体掩护的直立堤断面型式、直立堤堤前海底的冲刷与防护等；同时还增加了其它型式防波堤设计的有关内容。此外，规定了防波堤施工期波浪重现期标准的确定。施工部分增加了用土工布、爆炸排淤法加固软基、直立堤抛石基床采用爆夯等新工艺、新技术和新方法；针对不同情况，适当地调整了防波堤的施工精度和允许偏差。本规范共分8章、9个附录及条文说明。本规范由交通部第一航务工程勘察设计院负责解释，在执行过程中请将发现的问题和意见及时向解释单位反映，以便今后修订时参考。本规范如有局部修订，其修订内容将在《水运工程标准与造价管理信息》上刊登。2
TTKNYKAca
1总则
1.0.1为使防波堤工程的设计与施工，达到技术上先进，经济上合理以及确保结构的安全性、适用性和耐久性，制订本规范。1.0.2本规范适用于海港工程中防波堤，包括抛石潜堤的设计与施工，其它承受波浪作用的水工建筑物可参照执行。1.0.3防波堤的平面布置、水位、波浪和波浪力，应按现行行业标准《海港总平面及工艺设计规范》（JTJ211）和《海港水文规范》（JTJ213）的有关规定执行。此外，尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。2术语和符号
2.1术语
肩台一一斜坡堤坡面上的平台或称台。护面块体一一斜坡堤护面的块石或人工块体。压载层一一又称为反压台。坡脚处用以压载的棱体，水下棱体一一支承护面及加强对坡脚防护的棱体。块体容许失稳率——
计算水位上、下各一倍设计波高的护面范围内，允许被波浪打击移动和滚落的块体个数所占的百分率。抛石潜堤一一高潮时淹没，低潮时出水的抛石斜坡堤。正砌方块直立堤一
一墙身由预制的混凝土方块逐层砌筑而成的重力式直立堤。沉箱直立堤一一墙身由钢筋混凝土沉箱构成的重力式直立堤开孔沉箱直立堤一一外壁开孔，内设消浪室的沉箱直立堤。座床式圆筒直立堤一一墙身由大直径圆筒置于抛石基床上的防波堤。透空式直立堤一一堤身支撑在桩或墩上，下部透水的防波堤。桩式直立堤一由桩构成的直立式防波堤防波堤的端部。
堤头—
堤根一一防波堤与岸相接处。
护面层平均面积
栅栏板的长边
堤身或堤底宽度
栅栏板的短边
消浪室的宽度
块体形状系数
块石粒径分布曲线上与累积频率15%相对应的粒径砂粒的中值粒径
块石粒径分布曲线上与累积频率85%相对应的粒径堤前水深
d一直立堤明基床顶面水深
被动土压力标准值
堤底合力作用点的偏心距
摩擦系数的设计值
自重力标准值
重力加速度
-波高
反射波高
堤后传递波高
最大波高
累积频率为1%的波高
累积频率为5%的波高
累积频率为13%的波高，也称为有效波高护面层厚度
堤顶在计算水位以下的深度
块体稳定系数
与斜坡的m值和d/H值有关的系数传递波高系数
波坦系数
与谱峰周期Tp相应的波长
自重力标准值产生的稳定力矩
水平波浪力标准值产生的倾覆力矩波浪浮托力标准值产生的倾覆力矩被动土压力标准值产生的稳定力矩坡度系数bzxZ.net
人工块体个数
潜堤护面块石的稳定系数
块体容许失稳率
护面块体层数
水平波浪力标准值
波浪浮托力标准值
护面块体空隙率
静水面处波浪压力强度标准值
水底处波浪压力强度标准值
人工块体混凝土量
波浪在斜坡上的爬高计算值
块体材料重度与水重度的比值
波浪的平均周期
谱峰周期
基床厚度
挡板的入水深度
节点处最大波浪底流速度
底砂的起动流速
人工块体的体积
堤前最大波浪底流速度
护面块体的稳定重量
潜堤护面块石的稳定重量
静水面以下深度大于0.7H时护面块体的稳定重量相对粗砂型冲刷剖面曲线的水平坐标值相对细砂型冲刷部面曲线的水平坐标值TTKAONYKACa
相对粗砂型冲刷剖面曲线的垂直坐标值相对细砂型冲刷部面曲线的垂直坐标值相对粗砂型冲刷谷的最大深度
相对细砂型冲刷谷的最大深度
斜坡坡面与水平面的夹角
沙质海底冲刷形态的判别参数
水的重度
材料的重度
结构重要性系数
水平波浪力分项系数
波浪浮托力分项系数
沙粒的相对密度
开孔率
堤底面合力作用点至后距(波谷作用时为前趾)的距离基床顶面的最大应力
基床顶面的最小应力
地基表面的最大应力
地基表面的最小应力
沙粒的静水沉降速度
3一般规定
3.0.1防波堤的纵轴线由一段或几段直线组成，各段之间应以圆弧或折线相连接。防波堤纵轴线宜向港内拐折，避免堤轴线向港外拐折形成凹角，造成波能集中。如堤轴线必须向外拐折时，则两段堤轴线的外夹角不宜小于150”。3.0.2根据水深、波浪和地质条件的变化，应对防波堤进行分段，采用不同的断面尺度或不同的结构型式，
对于防波堤的结构选型，应根据自然条件、材料来源、使用要求和施工条件等，经技术经济比较确定。
斜坡堤适用于地基较差和石料来源丰富的情况：正砌方块和矩型沉箱直立堤，适用于水深较深和地基较好的情况：当采用其它型式直立堤，如透空沉箱、圆筒式、桩式、透空式等时，应通过模型试验或专门论证。3.0.3抛筑防波堤的石料，应满足下列要求：(1)在水中浸透后的强度：对于护面块石和需要进行夯实的基床块石不应低于50MPa；对于垫层块石和不进行夯实的基床块石不应低于30MPa；(2）不成片状，无严重风化和裂纹。注：对堤心石和填料，可根据具体情况适当降低要求。3.0.4防波堤的混凝土和钢筋混凝土构件，应按现行行业标准《港口工程混凝土结构设计规范》（JTJ267）的规定选定抗冻等级。对于无抗冻要求的防波堤，混凝土强度等级不应低于表3.0.4的规定。
对于浆砌块石结构，其石料在水中浸透后的强度不应低于5OMPa；水泥砂浆的强度等级不应低于M10，当有抗冻要求时不应低于M20；勾缝水泥砂浆的强度等级不应低于M20。
混凝土强度等级
混凝土构件
钢筋混凝土构件
3.0.5防波堤结构应进行模型试验验证，当有类似条件下的试验资料时，可不再进行试验。
3.0.6沿防波堤纵轴线应设置一定数量的永久观测点。在施工和使用期间，对防波堤的沉降、位移和倾斜应定期进行观测。有条件时，可进行波浪爬高和波浪力等原体观测。3.0.7对于施工过程中未成型的防波堤堤段，应根据实际情况考虑采取必要的防浪措施。
4斜坡堤设计
4.1斜坡堤断面尺度的确定
4.1.1斜坡堤的主要断面型式如下：4.1.1.1当护面采用抛填块石，安放块石或混凝土人工块体时，断面的一般型式如图4.1.1a)所示，港外侧宜设置水下抛石棱体以支承护面，对地基较好的情况，也可不设置抛石棱体。
4.1.1.2当水上部分的护面采用干砌块石、干砌条石或浆砌块石时，断面的一般型式如图4.1.1b)所示，在施工水位附近设置肩台，用以支承水上的护面，肩台部分可安放大块石或混凝土方块。
4.1.1.3当施工时期波浪经常较大、石料缺乏，且有足够起重能力时，可采用抛填块体的断面，如图4.1.1c)所示。4.1.1.4当堤顶作通道或堤内兼作码头时，宜在堤顶设置胸墙，如图4.1.1d)所示。胸墙的型式有L型、反L型和弧型等。4.1.1.5当石料来源丰富，利用块石作护坡，且采用陆上推进法施工时，可采用宽肩台抛石斜坡堤，如图4.1.1e)所示。注：当护面块体采用规则安放如四脚空心方块、栅栏板等型式时，应设置抛石或方块水下棱体。4.1.2斜坡堤的堤顶高程应符合下列规定：(1)对允许少量越浪的斜坡堤，宜定在设计高水位以上不小于0.6～0.7倍设计波高值处：
(2)对基本不越浪的斜坡堤，宜定在设计高水位以上不小于1.0倍设计波高值处：(3)对宽肩台抛石斜坡堤，宜按基本不越浪确定；(4)对设胸墙的斜坡堤，胸墙的顶高程宜定在设计高水位以上1.0～1.25倍设计波高值处。当堤顶不兼作通道时，胸墙的顶高程可适当降低。注：①本章中的设计波高，除特别注明者外均按现行行业标准《海港水文规范》确定：②对块石护面的堤顶高程可取条文中的较高值，对人工块体护面可取较低值；③对防护要求较高的斜坡堤，宜按波浪爬高计算确定其堤顶高程。6
TTKNYKAca
设计高水位
设计低水位
堤心石，
干砌或浆砌块石
设计高水位合、m
设计低水位
设计高水位
设计低水位
设计高水位
设计低水位，
设计高水位
设计低水位
堤心石
抛填方块
分堤心石
堤心石
图4.1.1斜坡堤断面型式
a）人工块体护面斜坡堤，b）硼石护面斜坡堤，c）抛填方块斜坡堤：d）堤顶设胸墙的斜坡堤；e）宽肩台斜坡堤
4.1.3斜坡堤的堤顶宽度，可取1.10～1.25倍设计波高值，且在构造上至少应能安放两排或随机安放3块人工块体。对采用陆上推进法施工的斜坡堤，尚应考虑施工机械对顶宽的要求。
4.1.4对港外侧设置水下抛石棱体的断面，棱体的顶面高程宜定在设计低水位以下约1.0倍设计波高值处：棱体的顶面宽度不宜小于2.0m：棱体的厚度不宜小于1.0m。4.1.5对设置肩台的断面，肩台宽度不宜小于2m，肩台顶高程应根据施工条件确定7
4.1.6对抛填块体的断面，堤身在设计高水位处的宽度不宜小于3倍设计波高值。4.1.7对堤顶设置L型胸墙或反L型胸墙的断面，其坡顶高程和坡肩宽度应符合下列规定：
(1)当胸墙前斜坡护面为块石或单层块体时（图4.1.1d)），其坡顶高程可定在设计高水位以上0.6一0.7倍设计波高值处；墙前坡肩宽度不应小于1.0m，且在构造上至少应能安放一排护面块体；
(2)当胸墙前斜坡护面为扭工字块体或四脚锥体时，其坡顶高程不宜低于胸墙顶高程，且在墙前坡肩范围内应能安放两排两层护面块体，如图4.1.7所示。安放人工块体
二排二层
二排二层
安放人工块体
图4.1.7堤项胸墙
a）L型胸墙；b）反L型胸墙
4.1.8宽肩台斜坡堤的肩台顶高程，可定在设计高水位以上1.0m～3.0m处；肩台宽度b（见图4.1.1e))宜取2.3～2.9倍设计波高值，且不宜小于6.0m。
4.1.9斜坡堤的边坡坡度可按表4.1.9采用。斜坡堤坡度
护面型
抛填或安放块石
干砌或浆砌块石
干砌条石
安放人工块体
抛填方块
1:1.5~1:3
1:1.5 ~1:2
1:0.8～1:2
1:1.25~1:2
1:1 ～1:1.25
注：对宽肩台斜坡堤，肩台以上和以下的边坡坡度可分别取1:1.5～1:3和1:1～1:1.5。4.2斜坡堤计算
斜坡堤设计应计算以下内容：
（1）护面块体的稳定重量和护面层厚度（2）栅栏板的强度；
堤前护底块石的稳定重量
（3）
胸墙的强度和抗滑、抗倾稳定性：（4）
（5）地基的整体稳定性；
TTKANKACa
（6）地基沉降（确定堤顶预留高度）。4.2.2斜坡堤承载能力极限状态设计时，应以设计波高及对应的波长确定的波浪力作为标准值，并应考虑以下三种设计状况及相应的组合。4.2.2.1持久状况，应考虑以下的持久组合(1)设计高水位时，波高应采用相应的设计波高：(2)设计低水位时，波高的采用分为以下两种情况：当有推算的外海设计波浪时，应取设计低水位进行波浪浅水变形分析，求出堤前的设计波高；当只有建筑物附近不分水位统计的设计波浪时，可取与设计高水位时相同的设计波高，但不超过低水位时的浅水极限波高；
(3)极端高水位时，波高应采用相应的设计波高。极端低水位时，可不考虑波浪的作用。
4.2.2.2短暂状况，应考虑以下的短暂组合：对未成型的斜坡堤进行施工期复核时，水位可采用设计高水位和设计低水位，波高的重现期可采用2～5年。
4.2.2.3偶然状况，在进行斜坡堤整体稳定计算时，应考虑地震作用的偶然组合：水位采用设计低水位，不考虑波浪对堤体的作用，其计算方法应符合现行行业标准《水运工程抗震设计规范》（JTJ225)的有关规定。4.2.3计算堤顶胸墙抗滑和抗倾稳定性时，应按下列方法进行。4.2.3.1沿墙底抗滑稳定性的承载能力极限状态设计表达式如下：YP≤(G-P)f+E
式中：G
胸墙自重力标准值(kN)；
P作用在胸墙海侧面上的水平波浪力标准值（kN)；Pu—一作用在胸墙底面上的波浪浮托力标准值(kN)；4.2.3-1）
Es一一胸墙底面埋深大于等于1m时，内侧面地基土或填石的被动土压力(kN)，可按有关公式计算并乘以折减系数0.3作为标准值；Yo
结构重要性系数；
水平波浪力分项系数：
波浪浮托力分项系数；
自重力分项系数，取1.0；
土压力分项系数，取1.0；
-胸墙底面摩擦系数设计值。
4.2.3.2沿墙底抗倾稳定性的承载能力极限状态设计表达式如下：(pMp+uM)(M+Me)
(4.2.3—2）
式中：
M水平波浪力的标准值对胸墙后趾的倾覆力矩(kN·m)；M一波浪浮托力的标准值对胸墙后趾的倾覆力矩（kN·m）；M。胸墙自重力标准值对胸墙后趾的稳定力矩(kN·m)；Me一一土压力的标准值对胸墙后趾底面的稳定力矩（kN·m)；yd——结构系数，取1.25
4.2.3.3在抗滑、抗倾稳定性极限状态设计表达式中，各分项系数Y。、YP、Yu和f可分别按表4.2.3一1、表4.2.3一2和表4.2.3一3采用：对持久状态中的极端高水位组合情况，其分项系数可采用短暂组合时的数值。9
安全等级
组合情况
持久组合
短暂组合
结构重要性系数
稳定情况
水平波浪力分项系数Yp
摩擦系数设计值
混凝土与混疑土
浆砌块石与浆砌块石
堤底与
抛石基床
抛石基床与
地基土
堤身为预制混凝土或钢筋混凝土结构堤身为浆砌块石结构
地基为细砂一粗砂
地基为粉砂
地基为砂质粉土
地基为粘土、粉质粘土
表4. 2. 3 —1
表4.2.3—2
波浪浮托力分项系数Yu
表4.2.3—3
摩擦系数
0.50~0.60
0.35~0.50
0.30～0.45
注：混凝土胸墙与有伸出钢筋的预制件之间的摩擦系数可采用1.0。4.2.4在波浪正向作用下，且堤前波浪不破碎，斜坡堤堤身在计算水位上、下一倍设计波高之间的护面块体中，单个块体的稳定重量可按下列公式计算：W=0.1
K,(s,-1)\ctgα
单个块体的稳定重量（t）；
块体材料的重度（kN／m）
设计波高(m)；
-块体稳定系数；
水的重度（kN／m）
斜坡与水平面的夹角（）。
(4.2.4—2)
对宽肩台斜坡堤护面块石的重量，可取抛填块石稳定重量的1／20～1／5，其粒径级配Ds5/Di可取1.25～2.25。4.2.5各种护面块体的稳定系数可按表4.2.5采用。10
TTKAONYKACa
护面块体
四脚锥体
四脚空心方块
扭工字块体
扭王字块体
稳定系数Kp
构造型式
抛填两层
安放一层
抛填两层
安放两层
安放一层
安放两层
安放一层
注：①n为护面块体容许失稳率：1~2
18～24
②当设计波高大于4m时，不宜选用四脚空心方块护面型式。表4.2.5
对斜向波，当波峰线与斜坡堤轴线间的夹角小于45，时，可近似作为正向作用：4.2.6
当夹角大于45·时，宜通过模型试验确定人工块体的稳定重量。4.2.7四脚锥体、四脚空心方块、扭工字块体和扭王字块体的形状和尺寸可按附录A确定。
确定。
各种护面块体的稳定重量、护面层厚度和人工块体的个数与混凝土量可按附录B4.2.9对于设计波浪周期较长或H／L≤1／30的坦波，L为波长，其堤身护面块体的稳定重量可按附录C确定。
4.2.10斜坡堤干砌块石、浆砌块石和干砌条石护面层应按厚度控制，其厚度可分别按下列公式确定。
4.2.10.1干砌块石或浆砌块石的厚度可按下列公式计算：h=1.3—
-HKma+K
m=ctg a
式中h-
块石厚度(m）：
(4.2.10-1)
(4.2.10-2)
H一—计算波高（m)；当d/L≥0.125时，取Hs%；当d/L<0.125时，取His%;Kmd
与斜坡的m值和d/H值有关的系数，d为堤前水深（m)；波坦系数：
坡度系数；
斜坡角度（）。
Kmd和K可分别按表4.2.10一1和表4.2.10一2确定。11
系数Kmd
系数K。
表4.2.10—1
表4.2.10-2
4.2.10.2对d/H=1.7～3.3和L/H=12～25的情况，干砌条石护面层厚度可按下式计算：
h=0.744-m+l
Y,-m+A
式中h
-(0.476+0.157d/H)H
千砌条石护面层厚度，即条石长度（m）：护面条石的重度（kN/m）；
A一一系数，斜缝干砌可取1.2，平缝干砌可取0.85，m
坡度系数，取0.8～1.5。
注：①设置排水孔的浆砌块石护面层可采用与干砌块石相同的厚度：(4.2.10—3)
②对m为2～3的加糙干砌条石护面的厚度也可按式（4.2.10-1)计算，但应乘以折减系数α。当平面加糙度为25%，即沿建筑物轴线方向每隔三行凸起一行，条石凸起高度等于截面尺度α时，即凸起条石厚度为h+α，α通常为h/3左右，a可取为0.85。对加糙干砌条石护面的波浪爬高值，也应乘以0.7的折减系数。
4.2.11当水下抛石棱体的顶面高程在设计低水位以下约1.0倍设计波高值和1.5倍设计波高值时，棱体的块石重量可分别按式（4.2.4-1)确定的块石重量的1／5和1/10。4.2.12外坡在设计低水位以下1.0～1.5倍设计波高值之间的护面块体重量可取按式(4.2.4-1)确定的块体重量的1/54.2.13外坡护面垫层块石的重量可取按式（4.2.4-1)确定的块体重量的1/20～1/10。当有困难时，其重量不得小于1／40。对于四脚空心方块和栅栏板护面，其垫层块石按不超过护面空隙尺度确定。4.2.14内坡护面块体的重量应符合下列规定：（1)当允许少量波浪越过堤顶时，从堤顶到设计低水位之间的内坡护面块体重量，应与外坡护面的块体重量相同：设计低水位以下的内坡护面块体，宜采用与外坡护面垫层相同重量的块石，但不应小于150kg一200kg，且应按堤内侧波浪进行复核：(2)当不允许波浪越过堤顶时，内坡护面应按堤内侧波浪进行计算，一般情况下可采用与外坡护面垫层块石相同的重量。4.2.15堤顶块体的重量，一般情况下应与外坡的块体重量相同。当堤顶高程在设计高水位以上不足0.2倍设计波高值时，其重量不应小于外坡护面块体重量的1.5倍。4.2.16斜坡堤堤头部分的块体重量，可按式（4.2.4-1)计算的结果增加20%～30%。位于波浪破碎区的堤身和堤头的块体重量，均应相应再增加10%～25%，必要时可通过模型试验确定。
TYKANrKAca
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。