防波堤护面块选型分析相关技术及应用研发

根据上述恶劣水文条件下防波堤所遭遇破坏的经验总结分析，防波堤护岸护面块体的选择非常重要，因为防波堤、护岸是港口抵御外海波浪作用的第一屏障，直接关系到工程是否可行，而护面块体稳定性直接关系到防波堤是否稳定存在，因此，研发具有良好的稳定性和消浪性的护面块体意义重大。

图1-3　印度尼西亚CILACAP电厂防波堤发生破坏

防波堤、护岸等在海洋工程建设中具有重要的作用，而护面块体的水力性能与建筑物的安全可靠度、防波堤堤身断面的大小及堤顶高程的确定具有直接的关系［14］。在近几年海外市场的开拓中，人工块体的选型和对比分析主要以稳定性、经济性、强健性三个主要方向作为参考。

1）稳定性

稳定性分析又可以分为三个方面：整体稳定性、个体稳定性和残余稳定性。整体稳定性一般指的是建筑物对抵御波浪侵袭的整体防护能力，其主要受到块体的种类［15］、建筑物的整体孔隙率［16］及护面块体的安装方式影响。个体稳定性一般指单个护面块体在波浪侵袭作用下的抗滚、抗滑能力［17］，其主要与单个护面块体的稳定质量和块体与块体之间勾连效果有关［18］。以《防波堤设计与施工规范》（JTS 154—1—2011）［19］为例，规范中常用块体的质量均在30×103kg以内（四脚锥体为12×103kg、四脚空心方块体为9×103kg、扭工字块体为26×103kg、扭王字块体为26×103kg）。残余稳定是指人工护面块体在波浪侵袭作用下发生了滚动、滑移或者块体断肢后的整体稳定和个体稳定作用。国内外学者对这方面研究比较少，一般发生块体滚动、滑移或断肢后大多数工程措施是提高块体的稳定质量。

2）经济性

新型人工块体的选型一般是考虑其工程造价较低、安装方便高效、具有良好的消浪效果。新型人工护面块体的单层安放使施工方便迅速，相比于双层安放更是节省了混凝土用量。此外以原体研发其变异形式，增加块体孔隙率，不仅会进一步节省混凝土用量，同时也会提高其消浪能力。

3）强健性(www.xing528.com)

人工护面块体的强健性与建筑物的使用寿命息息相关，一般我们需要利用数学模型来分析块体在波浪作用下的受力状态。一般来讲，护面块体尺寸越大，对于杆件式结构可能块体断肢的风险也就越大。

4）其他方面

（1）环保性。在西方发达国家，政府以及个人对于建筑物对生物的影响非常重视，所以在海洋工程建设中采用环境友好型的人工护面块体是非常具有现实意义的。因为混凝土会在海水中释放不同的离子，影响海洋植物和鱼类，所以块体混凝土用量也与环保性有间接关系。

（2）美观性。随着我国经济社会的不断发展，人们对于旅游业需求越来越大，造成了近年来小型游艇码头和海滨浴场的需求急剧增加，而且国内的一些退港还海的生态修复工程中往往也与当地滨海旅游业相结合，所以块体选型上建议美观性更佳的块体。

（3）修复性。一些防护性海洋工程因为受台风或者长期季风的影响，可能会导致个别护面块体滚动、滑移甚至是破损，再加上老旧港区的修复和扩建，均会面临不同种类块体相互修补的问题。

（4）专利问题。国内相关企业在进行海外项目设计施工时，会经常使用国内常用的扭王字块体，但是扭王字块体因涉及国外专利问题，所以造成了国内企业在对外投资项目使用中受到很多限制［20］。

因此，研究一种适用于长周期波、消浪效果优良、稳定性好、造价低廉且容易施工同时兼顾美观性的护面块体是一个重要的研究课题。