防波堤损坏特点与其成因的关系分析

陈泽伟

【摘要】防波堤是港口的一种保护设施，可以阻断波浪的冲击力维持港池的水面平衡，让港口不受恶劣天气的影响，同时在维持港口水域平稳中也发挥着重要的作用，可以保证船只的正常停泊，在砂质以及淤泥质的海岸中还可以减少港口的淤泥堆积。防波堤在港口中具有非常重要的作用，一旦发生损害将会为港口的安全造成巨大的影响。本文从防波堤的损坏特点进行分析，探究其损害的成因，旨在为防波堤的设计提供参考，使设计人员可以采取相应的措施减少防波堤损坏。

【关键词】防波堤；损坏特点；损坏原因

0.引言

防波堤没有固定的结构，通常是根据港口的实际特点来设计，所以防波堤的结构类型具有多样性的特点。虽然防波堤的结构特点不一样，但是防波堤的损坏通常都是由于外部的冲击力造成的，例如防波堤对外界波浪的抵抗力不足就会导致防波堤的损坏。一般来说，防波堤的设计都是根据港口的实际情况来设计的，也就是说防波堤的对外界的抵抗力是足以承受实际情况中的冲击力的，但是由于防波堤设计人员对港口的认识不够，从而导致防波堤设计不合理，这种情况下防波堤就很容易发生损坏。

1.防波堤损坏特点

防波堤的损害类型主要分为3类，剪切破坏、蛇形破坏和凹角处波能集中。剪切破坏就是指在港口海岸的一个地方所受到的剪切力比这个地方可以承受的剪切强度更大，从而导致这个地方发生剪切破坏。发生剪切破坏一般受到这个地方的剪应力的影响比较大，所以受到波浪冲击时，剪应力的空间分布的范围比较广。

蛇形破坏是指防波堤的堤轴的多个部位发生损坏，并且每一个部位损坏的程度都不一样，所以在整个堤轴上看，整个损坏就像蛇形一样弯弯曲曲的，所以将其称之为蛇形破坏。当防波堤受到海浪的冲击的时候，会产生反射波和绕射波，在这两种波的作用力下，防波堤各个部位的波前高度会变得不一样，并且会呈现出周期性的变化，所以防波堤的不同部位的受力情况就不一样，经过海浪的长时间冲击，就会在堤轴上呈现蛇形破坏。

凹角处波能集中就是在凹角处产生一个激增的效果。在堤轴的不同部位，本身就有着不一样的波高，而这个不同部位不一样的波高很容易导致防波堤的损坏，那就是凹角处波能集中。这是因为在防波堤的两端交界处，由于存在着凹角，那么在应对不同的反射波时就会出现共振现象，让这个波高呈现周期性的增大，当激增的点波高与两倍的入射波的波高一样的时候，就会出现凹角处的波能集中。

2.防波堤损坏的原因

2.1海床冲刷和波群影响

很多防波堤的损害并不是本身结构受到的损害，很大一部分原因都是由于海床遭受到海浪的巨大冲击而引起的海床效应，而海床效应会引起防波堤的损坏。这是因为短峰波作用引起的，短峰波就是海浪在堤軸前冲刷的时候产生的一种波，它可以引起某一个地方水质点的复杂运动，产生质量搬运的效果，从而引起对海床的冲刷。波群就是在某一特定的地点会出现不同波高的波浪，波群具有较大的破坏力，而这种波群也会对防波堤造成巨大的影响，造成防波堤的损坏。

2.2防波堤设计不合理

波浪的冲击是对防波堤产生影响的最主要的原因，如果防波堤设计者对堤前波浪水动力特性认识不足或者是对港口的实际情况不够了解，导致防波堤的设计不够合理，难以承受波浪的冲击力，就会造成防波堤的破坏。防波堤的设计不合理主要是因为设计者在设计的时候没有对该处的波浪的冲击力进行实地的考察，往往是根据自身的经验或者相关部门提供的现有的数据而盲目的进行建设，防波堤的设计标准就不能达到实际的抗波作用，从而很容易使防波堤受到损坏。

2.3防波堤施工时不到位

防波堤的抗波能力除了与设计是否合理之外，还和施工过程有着密不可分的联系，因为在实际施工过程中以及使用过程中常常会面临一些未知的因素是在实验室怎么设计都不可能达到的，而防波堤的施工过程是一个不容易控制的环节。防波堤的选址一般在离海岸比较远的地方，施工的条件相对而言比较恶劣，常常遭受到不可预测的因素影响。所以在实际施工中，在防波堤施工之前一定要经过科学的策划，减少施工过程中遇到的各种风险，要通过合理的安排将施工过程中的不可控因素降到最低，从而将施工过程中遭受的经济损失降到最低，防止防波堤在使用过程中过早破坏，延长其使用寿命。

3.防波堤损坏特点与其成因的关系

3.1综合因素引发的破坏

防波堤损坏的类型主要有蛇形破坏、凹角损坏以及防波堤堤头破坏，从这些损坏的类型中可以看出，防波堤的损坏其实是由多方面的因素共同作用引起的，任何单因素可不会轻易引起防波堤的损坏，综合因素包括防波堤思维堤前波高设计超过了相关的标准、防波堤设计的堤心石透水性不符合实际的要求、防波堤的扭工字块的强度达不到要求以及由于设计人员对港口的实际情况以及港池水域波浪群的特性认识不够从而导致设计不合理等引起。由于不同的港口的实际情况和结构不一样，所以不同港口的防波堤的结构也不一样，但是从防波堤损坏的类型的分析来看，最常见的损坏防波堤的因素就是由波浪造成的堤头损坏和蛇形损坏，其他的因素相对而言，可控性更强。所以，防波堤的设计人员应该根据这一情况，在设计防波堤的时候要充分考虑实际港口的港池水动力的特性，一定要经过实际的实地考察在进行设计，除此之外，还应该充分考虑到实际施工条件以及地基类型对防波堤设计的影响，综合各方面的因素进行设计，避免防波堤遭到损坏。

3.2工作条件以及地基承载力不足引起的损坏

防波堤的工作条件不适合或者连接段的处理不恰当也会引起防波堤的损坏，而这两者因素不仅可以决定防波堤的损坏形态，还会对损坏形态的发展和延伸造成影响。另外，越浪条件的改变以及墙前水深的改变都会引起防波堤的损坏形态出现不同。所以设计人员在进行防波堤设计的时候一定要考虑到防波堤的实际工作条件，采取一定的保护措施，防止防波堤损坏。和大多数建筑物一样，地基的稳定性会对防波堤的安全性造成巨大的影响，如果地基稳定性失衡或者地基沉陷都会导致防波堤上部结构遭受损坏或者整体下榻，所以设计人员在设计过程中一定要采取一定的措施来维持防波堤地基结构的稳定，从而保证地基的承载力不会超过限值。

4.结语

防波堤的损坏是一个比较复杂的过程，是多种因素综合造成的结果，与设计人员对波浪水动力特性的认识不足、防波堤的结构设计不合理以及海床与基床冲刷和地基失稳等都具有密不可分的联系，为了避免防波堤的损坏，设计人员在进行防波堤设计的时候一定要综合考虑多方面的因素，经过实地考察确定最佳的设计方案，同时还需要对施工过程进行科学合理的安排，不断提高工程的质量，从而避免防波堤的损坏，保障近海居民的生命和财产安全。

参考文献

[1]吴永强，李炎保，刘颖辉.防波堤损坏研究进展及损坏原因浅析[J].港工技术，2008，02：8-11.

[2]李炎保，吴永强，蒋学炼.国内外防波堤损坏研究进展评述[J].中国港湾建设，2004，06：53-56.

[3]李炎保，蒋学炼，刘任.防波堤损坏特点与其成因的关系[J].海洋工程，2006，02：130-138.