本发明提供一种曲边拱形防波堤，主要由堤身、护脚、防渗帷幕、扶壁、墩和回填区Ⅰ组成；所述护脚沿海岸线通长分布，浇筑成型于基础地层内；所述护脚的下端布置有深入至基础地层的不透水层的防渗帷幕；所述堤身位于护脚的上方；所述堤身为拱形，拱形的内凹面为防波堤的工作面，拱形的外凸面为防波堤的背面；所述堤身的背面回填若干石料形成斜坡状的回填区Ⅰ；所述回填区Ⅰ的上方具有若干块扶壁；所述扶壁为斜向支撑在堤身背面的条形混凝土板；每块扶壁之间间隔一定距离；所述扶壁与回填区Ⅰ之间留有一段间隙；每块扶壁的后侧设有一个墩；所述墩支挡住扶壁的底端。本发明的防波堤消浪效果好，节约材料，并且施工方便，应用广泛。
1.一种曲边拱形防波堤，其特征在于：包括堤身(1)、护脚(2)、防渗帷幕(3)、扶壁(4)、墩(5)和回填区Ⅰ(6)；
所述堤身(1)、护脚(2)、防渗帷幕(3)、扶壁(4)和墩(5)均由混凝土浇筑而成；
所述护脚(2)沿海岸线通长分布，且浇筑成型于基础地层(7)内；所述护脚(2)的下端布置有防渗帷幕(3)；所述防渗帷幕(3)深入至基础地层(7)的不透水层；
所述堤身(1)位于护脚(2)的上方；所述堤身(1)为拱形，拱形的内凹面为防波堤的工作面，拱形的外凸面为防波堤的背面；所述堤身(1)的背面回填若干石料形成斜坡状的回填区Ⅰ(6)；
所述回填区Ⅰ(6)的上方具有若干块扶壁(4)；所述扶壁(4)为斜向支撑在堤身(1)背面的条形混凝土板；每块扶壁(4)之间间隔一定距离；所述扶壁(4)与回填区Ⅰ(6)之间留有一段间隙；每块扶壁(4)的后侧设有一个墩(5)；所述墩(5)支挡住扶壁(4)的底端。
2.根据权利要求1所述的一种曲边拱形防波堤，其特征在于：还包括回填区Ⅱ(8)、回填区Ⅲ(9)、台阶(10)和防护栏(11)；
所述扶壁(4)的底端与墩(5)之间回填石料形成回填区Ⅲ(9)；所述回填区Ⅲ(9)的高度与墩(5)的上表面平齐；所述墩(5)的后侧回填石料形成斜坡状的回填区Ⅱ(8)；所述台阶(10)沿回填区Ⅱ(8)的斜面、墩(5)和回填区Ⅲ(9)的上表面、扶壁(4)的斜面铺设至堤顶；所述堤身(1)的顶部为平面；所述台阶(10)的两侧以及堤顶两侧设置防护栏(11)。
3.根据权利要求1所述的一种曲边拱形防波堤，其特征在于：所述防渗帷幕(3)深入相对不透水层以下5m，或者深入深度为堤高的1/3～1/2；所述防渗帷幕(3)设置为两排灌浆帷幕，其中帷幕排距为1m，同排帷幕之间的间距为2m；两排帷幕错位布置，错位距离为1m。
4.根据权利要求1所述的一种曲边拱形防波堤，其特征在于：所述堤身(1)的混凝土强度等级不低于C30，抗渗等级不低于W8。
5.根据权利要求1所述的一种曲边拱形防波堤，其特征在于：所述堤身(1)每隔15～20m设置一条20mm宽的沉降缝，缝内用沥青木丝板填实。
6.根据权利要求1所述的一种曲边拱形防波堤，其特征在于：所述护脚(2)的横截面为边长2m的正方形。
7.根据权利要求1所述的一种曲边拱形防波堤，其特征在于：所述堤身(1)的高度为10～15m，壁厚为2～5m；所述扶壁(4)的厚度为1m，且相邻扶壁(4)之间间隔5m；所述墩(5)为边长1.5～2m的正方体。
一种曲边拱形防波堤
技术领域
[0001] 本发明属于水利工程领域，特别涉及一种曲边拱形防波堤。
背景技术
[0002] 防波堤按其断面形式主要分为直立式、斜坡式两种形式。
[0003] 直立式防波堤一般由墙身、上部结构和基础组成，基础多为抛石基床。由于墙身垂直，材料用量较少，占用空间小，堤内侧还可以兼作码头，使用方便，但是墙身竖直立于基础中，相当于悬臂结构，地基应力大，因此要求地基坚实，具有良好的承载能力。由于墙身垂直，流速相当大的波浪直接作用在墙身上，对于墙身质量要求非常高，并且波浪的反射大，因此消浪效果较差，严重时还可能影响港内水域的平静。
[0004] 斜坡式防波堤一般由堤心石、护面和护底组成。由于护面是斜坡，有时还设有跄台，防坡堤的断面尺寸较大，消浪效果好，波浪大部分都不反射，并且对地基的承载要求不高，施工简单，能够就地取材，一般都不需要大型的起重设备，但是材料用料较多，护面块石容易被波浪冲走，需要经常维修，后期费用大大增加，并且对于水深大于10m以上的水域就不再适用。
[0005] 除此之外，也还有一些特殊形式的防坡堤，比如透空式、浮式、喷气式等防坡堤。但这些特殊形式，要不是仅适用于临时工程，就是可靠性低或者是投资大。
发明内容
[0006] 本发明的目的是克服传统防坡堤的缺陷，开发一种消浪效果好，节约材料，施工方便，应用广泛的曲边拱形防波堤。
[0007] 为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种曲边拱形防波堤，包括堤身、护脚、防渗帷幕、扶壁、墩和回填区Ⅰ。
[0008] 所述堤身、护脚、防渗帷幕、扶壁和墩均由混凝土浇筑而成。
[0009] 所述护脚沿海岸线通长分布，且浇筑成型于基础地层内。所述护脚的下端布置有防渗帷幕。所述防渗帷幕深入至基础地层的不透水层。
[0010] 所述堤身位于护脚的上方。所述堤身为拱形，拱形的内凹面为防波堤的工作面，拱形的外凸面为防波堤的背面。所述堤身的背面回填若干石料形成斜坡状的回填区Ⅰ。
[0011] 所述回填区Ⅰ的上方具有若干块扶壁。所述扶壁为斜向支撑在堤身背面的条形混凝土板。每块扶壁之间间隔一定距离。所述扶壁与回填区Ⅰ之间留有一段间隙。每块扶壁的后侧设有一个墩。所述墩支挡住扶壁的底端。
[0012] 进一步，还包括回填区Ⅱ、回填区Ⅲ、台阶和防护栏。
[0013] 所述扶壁的底端与墩之间回填石料形成回填区Ⅲ。所述回填区Ⅲ的高度与墩的上表面平齐。所述墩的后侧回填石料形成斜坡状的回填区Ⅱ。所述台阶沿回填区Ⅱ的斜面、墩和回填区Ⅲ的上表面、扶壁的斜面铺设至堤顶。所述堤身的顶部为平面。所述台阶的两侧以及堤顶两侧设置防护栏。
[0014] 进一步，所述防渗帷幕深入相对不透水层以下5m，或者深入深度为堤高的1/3～1/2。所述防渗帷幕设置为两排灌浆帷幕，其中帷幕排距为1m，同排帷幕之间的间距为2m；两排帷幕错位布置，错位距离为1m。
[0015] 进一步，所述堤身的混凝土强度等级不低于C30，抗渗等级不低于W8。
[0016] 进一步，所述堤身每隔15～20m设置一条20mm宽的沉降缝，缝内用沥青木丝板填实。
[0017] 进一步，所述护脚的横截面为边长2m的正方形。
[0018] 进一步，所述堤身的高度为10～15m，壁厚为2～5m。所述扶壁的厚度为1m，且相邻扶壁之间间隔5m。所述墩为边长1.5～2m的正方体。
[0019] 本发明的优点和效果在于：所述的曲边拱形防波堤在承受水压力时，由于其曲面拱形边界，可以将水压力分解为水平方向和竖直方向两个力。在同等波浪力的作用下，曲面拱形边界所受水平方向的水压力和直立式防波堤所受水压力的大小相等，但曲面拱形边界竖直方向还受到向下的水压力作用，大小为曲面拱形边界内部水的重量，有利于堤身的稳定，并且曲面拱形边界还能通过改变波浪的运动方向来消除一部分能量。总之，曲边拱形防波堤消能效果比直立式防坡堤好，且结构简单，施工方便，比斜坡式防坡堤节约材料和成本，应用广泛。
附图说明
[0020] 图1为本发明的平面示意图；
[0021] 图2为图1中A-A处的剖视图；
[0022] 图3为图2中B-B处的剖视图；
[0023] 图4为防渗帷幕的布置示意图；
[0024] 图5为本发明的立体示意图。
[0025] 图中：堤身1、护脚2、防渗帷幕3、扶壁4、墩5、回填区Ⅰ6、基础地层7、回填区Ⅱ8、回填区Ⅲ9、台阶10、防护栏11、
具体实施方式
[0026] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
[0027] 参见图1至图3，一种曲边拱形防波堤，包括堤身1、护脚2、防渗帷幕3、扶壁4、墩5和回填区Ⅰ6。所述堤身1、护脚2、防渗帷幕3、扶壁4和墩5均由混凝土浇筑而成。
[0028] 所述护脚2沿海岸线通长分布，且浇筑成型于基础地层7内，其顶面与 基础地层7的 地表平齐。所述护脚2的横截面(垂直于海岸线的截面)为边长2m的正方形。所述护脚2的下端布置有防渗帷幕 3。参见图4，所述防渗帷幕3设置为两排灌浆帷幕，其中帷幕排距为1m，同排帷幕之间的间距为2m(同排灌浆孔间距为2m)；两排帷幕错位布置，错位距离为1m，即邻近的三个柱桩呈“梅花形”布置。所述防渗帷幕3深入至基础地层7的不透水层以下5m。
[0029] 所述堤身1位于护脚2的上方。所述堤身1为拱形，拱形的内凹面为防波堤的工作面，拱形的外凸面为防波堤的背面。本实施例中，堤身1的高度为10m，壁面厚度为2m。所述堤身1每隔15m设置一条20mm宽的沉降缝，缝内用沥青木丝板填实。所述堤身1的上下端设置为平面，下端便于与护脚2连接，而上端可以充当观望台。所述堤身1的背面回填若干石料形成斜坡状的回填区Ⅰ6。本实施例中，所述回填区Ⅰ6表面的斜率为1:1，高度为堤高的1/2。
[0030] 所述回填区Ⅰ6的上方具有若干块扶壁4。所述扶壁4为斜向支撑在堤身1背面的条形混凝土板。所述扶壁4的上端支撑在堤高的3/4处，其斜率与回填区Ⅰ6表面的斜率相等，即扶壁4的板面是平行于回填区Ⅰ6的表面。
[0031] 本实施例中所述扶壁4的厚度为1m，沿海岸线每间隔5m布置一块扶壁4。所述扶壁4与回填区Ⅰ6之间留有一段间隙。每块扶壁4 的后侧设有一个正方体状的墩5。所述墩5支挡住扶壁4的底端。
[0032] 本实施例中，所述扶壁4的底端与墩5之间回填石料形成回填区Ⅲ9。所述回填区Ⅲ9的高度与墩5的上表面平齐，即回填区Ⅲ9 形如一个平方的三棱柱。所述墩5的后侧回填石料形成斜坡状的回填区Ⅱ8。所述回填区Ⅱ8看上去也是一个平方的三棱柱。所述台阶 10沿回填区Ⅱ8的斜面、墩5和回填区Ⅲ9的上表面、扶壁4的斜面铺设至堤顶。所述台阶10的两侧以及堤顶两侧设置防护栏11。所述台阶10为0.2×0.3m，防护栏11高1.2m。
[0033] 本实施例中，所述堤身1的混凝土强度等级不低于C30，抗渗等级不低于W8。
[0034] 本实施例还公开一种上述曲边拱形防波堤的施工方法，包括以下步骤：
[0035] 1)根据相关规范、实际水位以及地质情况确定堤身1、扶壁4 等主要部位的断面尺寸。
[0036] 2)在地表作出十字标记，标出双排防渗帷幕3孔道的位置，用跳打法从一端向另一端打孔灌浆，防渗帷幕3顶部应低于地表以下 2m。
[0037] 3)待防渗帷幕3强度达到要求后，在其上浇筑断面尺寸为2m ×2m的护脚2，所述护脚2的顶面与地表齐平，且沿海岸线方向每隔15m设置一条20mm宽的沉降缝，缝内用沥青木丝板填充。
[0038] 4)待护脚2的强度达到要求后，支模板，浇筑混凝土曲边拱形堤身1，特别留意堤身1与护脚2的交界面施工缝的处理，堤身1 间隔适当距离设置水平缝和竖直缝。
[0039] 5)待堤身1强度达到要求后，在堤身1的后侧以1:1的斜率回填堆石料进行支挡，且回填高度为堤高的1/2。
[0040] 6)与此同时，在堤身1后侧浇筑斜率为1:1的混凝土扶壁4，扶壁4的顶端为堤高3/4处，留意扶壁4与堤身1之间沉降缝的处理。
[0041] 7)在扶壁4的后侧浇筑混凝土墩5。
[0042] 8)在墩5与扶壁4之间、以及墩5后侧回填石料或浇筑混凝土。
[0043] 9)在墩5、扶壁4以及回填石料的上表面浇筑混凝土制作0.2 ×0.3m的台阶10，并在台阶10和堤顶两侧作高为1.2m的不锈钢防护栏11。
