巧奪天工:海洋工程與海港20(2 / 2)

2.直牆堤

雖然也依靠堤身自重來抵禦波浪,直牆堤與斜坡堤完全不同,牆身為一整體,並形成垂直牆麵迎浪來保持自身穩定。直牆堤也不同於陡牆式海堤,牆體為矩形斷麵,由混凝土重力牆構成,荷載集中,適合於較堅實的地基,外海一側直牆麵改變牆前波浪狀態,減緩波浪襲擊。波浪在直牆前發生反射,形成立波(駐波),牆麵處波動幅度增長,比原始波高大1倍略多,直牆承受側向立波壓力和底部浮托力。牆頂標高根據牆麵壅水高度和容許越浪量來確定,牆身的穩定重量和牆寬應與波浪荷載相適應。直牆結構常采用鋼筋混凝土沉箱或巨型混凝土方塊壘築而成;由於荷載較大而集中,直牆底須鋪設拋石基床,改善應力分布,基岩地基時可不用基床;直牆頂需現場澆築上部結構,具有防浪功能,便於頂麵使用。直牆前立波具有較大底流速,拋石基床前還須鋪拋護底塊石層。碎石基床厚度須根據地基承載力和實際地形來確定,基床外側牆腳處麵上常安放護肩方塊或塊體以防止波浪淘刷危及牆身安全。直牆內側可兼用作碼頭,停靠船舶。

3.混成堤

斜坡堤適用於軟弱地基,但水深大時堤身斷麵龐大;而直牆堤適用於較大水深,但荷載集中要求基礎堅實。混成堤屬於兩者之間,兼有兩者的長處,既適應地基差的條件,又能用於水深大、波浪強的海域。混成堤由上部直牆和較高突基床混合組成,下部突基床同斜坡堤斷麵相似,故稱為混成堤。突基床很低時為直牆堤,突基床很高時成為斜坡堤。突基床從低升高,直牆前波浪形態變化顯著,從立波到破碎立波、到破波、到破後波、到波浪上爬水流。中等高度基床時牆前發生破碎立波,牆麵會出現比立波更大的壅高,最大波動幅度達原始波高的3倍左右。較高基床時,基床頂水深等於0.8~1.7倍波高的條件下,牆前將出現破波,牆上破波壓強增大,最大破波壓強可達立波壓強的2倍以上,且最大壓強作用點高於靜水位,這不利於牆身的穩定。更高基床時,波浪將破碎在基床頂上,牆上承受較小的破後波壓力。基床繼續升高將使波浪破碎在基床斜坡上,牆上隻承受波浪破碎後形成的上爬水流作用,其壓強更小。破波作用是混成堤的主要問題與難點,發生破波的條件複雜,影響因素多,而基床的高低又直接影響工程造價,故在實際應用中須慎重選擇基床高度和考慮直牆須承受破波荷載。

4.輕型防波堤

根據波浪能量集中在水體表層的特點,離水麵3倍波高的深度範圍內就包含了能量的90%以上,把消減波能的措施或裝置也集中在水體表層,離水麵一定深度範圍可望取得最佳效果,這是完全合理的。近數十年內探索新型防波堤的研究取得不少成果與進展,其主要特點與常用的重型防波堤完全不同,都是屬於輕型防波堤的範疇,其中透空堤和浮堤實際應用的可行性較大,而噴氣堤和射水堤仍處於繼續探索中。