摘 要：全球贸易发展与极端气候的频发，使传统港口防护堤的弊端愈发凸显。为破解其局限、适配现代港口多元需求，本文围绕多功能复合型防护堤展开研究，设计其结构体系、明确多元功能与应用场景，分析施工难点并提出解决方案。结果表明，该防护堤防护、生态、实用性能优异，可适配各类港口且综合效益突出。结论显示，其可有效突破传统堤体瓶颈，助力港口绿色高效发展。
关键词：港口防护堤；结构创新；生态防护
一、引言
随着全球海运量攀升、海平面上升及环保要求趋严，传统港口防护堤功能单一、生态破坏、适应性差等问题日益突出，已无法满足港口运营与生态保护的双重需求。现有防护堤或侧重防护忽略生态，或生态改造效果有限，缺乏兼顾多元功能的成熟结构。基于此，开展多功能复合型港口防护堤结构创新研究，可破解传统堤体局限，为港口安全、生态、高效发展提供可行路径。
二、传统港口防护堤的局限与创新需求
（一）传统防护堤：功能单一且隐患突出
传统港口防护堤主要分为混凝土直立式和堆石斜坡式两种，核心作用是抵御海浪冲击、防止岸线冲刷，保障港口内船舶停泊安全。这类防护堤多采用刚性混凝土墙体或块石堆砌的连续屏障，施工依赖大型机械现场浇筑或抛石，工期普遍较长。刚性结构会阻断水陆生态交换，导致海岸生物栖息地退化，破坏周边生态平衡。其消浪效率偏低，波浪反射率较高，容易加剧堤前冲刷，需要频繁开展维护作业。面对极端气候引发的浪高波动，传统防护堤适应性较差，存在结构失稳的风险。近年来，出现的生态海堤虽尝试解决环保问题，但采用的透水材料抗冲击性能弱，长期受浪涌侵蚀后易开裂，且未实现消浪与生态功能的协同设计，整体效果有限。
（二）现代港口发展：对防护堤提出多元诉求
全球贸易格局变革推动海运量持续攀升，港口货物周转效率和承载能力面临更高要求。气候变化导致海平面上升，2026年前后全球平均海平面大约高出1.1m，对防护堤的防洪防浪标准提出更严苛挑战。以上海港为例，现有防波堤高度需从6.5m升级至8.2m，方能应对未来风险。土地资源日益稀缺，且环保法规日趋严格，珠江口伶仃洋等区域鸟类栖息地保护红线覆盖率高，防护堤需融入生态保护功能；同时港口自动化率提升，要求防护堤设计预留5G通信与智能设备接口。
（三）结构创新：破解局限的必由之路
传统防护堤生态破坏、维护频繁、适应性差等问题，直接影响港口运营的稳定性和可持续性，唯有通过结构创新才能实现防护功能与生态、实用功能的协同发展。同时，土地资源紧张、环保压力加大、极端气候频发等现实因素，驱动防护堤摆脱传统设计模式。结构创新的核心方向聚焦于三点：一是强化防护韧性，提升抗浪、防冲能力，可耐受超强台风等极端天气；二是融入生态理念，采用透空式结构或生态材料，恢复水陆生态交换；三是挖掘多元用途，结合港口运营需求，实现空间高效利用，兼顾检修、通行等辅助功能，打造集防护、生态、实用为一体的复合型结构[1]。
三、多功能复合型港口防护堤结构创新设计
（一）创新设计：坚守实用适配核心原则
多功能复合型港口防护堤的创新设计需立足港口实际运营场景，恪守安全优先准则，确保结构可抵御极端海浪、台风等自然灾患，为港口运营筑牢安全防线。设计工作需遵循生态协同准则，摒弃刚性封闭结构，借助透水设计与生态材料的运用，实现防护功能与生态保护的有机融合，推动水陆之间的生态交换。经济性准则贯穿设计全流程，采用模块化预制构件可缩短现场施工时长，降低施工投入与后期养护成本；优先选用再生混凝土等低碳材料，有效减少碳排放量。适配性准则要求结合不同港口的自然禀赋、运营规模，针对性规划结构形态，兼顾深水港、通用港等各类港口的使用需求，保障结构与港口整体布局协调统一。
（二）核心结构：分工明确且协同发力
多功能复合型港口防护堤的核心结构由基础层、防护层、功能层三部分构成，各层级职责清晰、协同发挥效用。基础层采用沉井混凝土墙体构造，厚度为1m～3m、高度为3m～5m范围，为整个防护堤提供坚实支撑，防止堤体出现沉降、滑移；内侧与堤内泥土的衔接处设置砼垫层及反滤料层，增强防渗性能。防护层分为外侧抛石护脚与阶梯式砼护坡两部分：抛石护脚厚度0.5m～1.2m、宽度1.5m～3.5m，单个抛石重量不低于120kg，可有效抵御波浪对堤脚的冲刷作用；阶梯式砼护坡浇筑于基础层之上，底部配备排水管，引导水体顺利排出。功能层包含预制混凝土台阶、观景平台、种植池等设施，预留检修通道与智能设备接口，实现防护、生态、通行等功能的整合衔接，构建起多层次、复合型的结构体系。
（三）关键创新：兼顾防护与多元价值
多功能复合型港口防护堤的关键创新之处，在于打破传统防护堤功能单一的局限，实现防护作用与多元用途有机结合[2]。结构设计上采用阶梯式护岸形式，通过多级台阶延长波浪爬升路径，依托阶梯表面的摩擦作用与水体紊流效应，逐步消减波浪能量，使波浪反射率下降30%～50%，大幅降低堤体冲刷风险。材料选用上创新采用多孔混凝土、再生混凝土等环保材质，替代传统刚性材料，既增强结构的耐腐性能，又实现水体的自由渗透，恢复堤前堤后咸淡水的正常流通。功能整合方面，创新融入生态种植、检修通行、景观休闲等用途：在预制台阶处设置种植池，外侧种植宽度20m～30m的堤前防浪林，内侧布置堤后防风林与堤顶步道，让防护堤从单纯的防护设施，转变为兼具多重价值的综合工程。
四、多功能复合型防护堤的多元功能实现
（一）基础防护：筑牢港口安全屏障
筑牢港口安全屏障是多功能复合型防护堤的基础防护核心，核心目标集中在防浪、防冲和护岸三个关键方面。防浪环节依托阶梯式护岸与堤前防浪林的双重防护作用，层层削弱波浪能量，可有效抵御强台风引发的巨浪冲击。相较传统防护堤而言，其阶梯式设计可有效规避波浪越浪破坏及堤体失稳隐患，显著提升抗浪性能[3]。防冲工作中，抛石护脚与阶梯式砼护坡相互配合，可分散波浪带来的冲击力，减轻堤前沙滩退化与堤脚冲刷程度，减少维护次数；排水管可及时排走堤内积水，避免水体积压对堤体产生侵蚀作用。护岸环节通过沉井基础与反滤料层的协同配合，稳固岸线形态，防止岸坡发生坍塌，保护港口陆域设施及周边岸线资源，为船舶停靠、货物装卸营造安全稳定的环境，契合港口承载体自然灾害风险防控要求。
（二）辅助实用：提升港口运营效能
围绕港口运营需求设计的辅助实用功能，可进一步提高港口空间利用率与运营效率。通航环节优化堤体线型规划，预留合理的通航通道，满足不同吨位船舶的通行需求，避免防护堤对港口通航形成阻碍。检修环节在堤体设置专属检修通道与平台，方便工作人员对防护堤结构、排水系统及周边设施开展日常检查与养护，降低检修作业对港口运营的干扰。储物环节充分利用堤体闲置空间，设置模块化储物区域，用于存放检修工具、防护物资等，实现空间的高效利用。堤顶步道可作为港口工作人员的通行路径，部分区域设置观景平台，兼顾通行与休闲需求，进一步拓展防护堤的实用价值，契合港口智能化、高效化的发展走向。
（三）生态环保：实现与自然共生发展
生态环保是多功能复合型防护堤的重要创新特色，核心目标聚焦水质改善与生物栖息两大方面。水质改善环节借助透空式结构与排水管设计，允许水体自由渗透，促进堤前堤后水体流通，减少港池水体淤积，改善水质环境，破解传统刚性结构导致的水体停滞难题。生物栖息环节中，阶梯式护岸的空隙及种植池，为海洋生物与鸟类提供了栖息、觅食的场所，堤前防浪林种植厚藤、海桐、木麻黄等植物，宽度达20m～30m，堤后防风林宽度为120m～200m，种植木麻黄、马占相思等，具备防风固沙功效的植物，逐步修复海岸带生态系统，提高生物多样性。生态化设计让港口防护与生态保护实现协同发展，契合现代港口绿色发展理念。
五、创新结构的应用场景与优势
（一）适配应用：覆盖各类港口场景
多功能复合型港口防护堤具备较强的适配能力，可依据不同类型港口的特性灵活调整结构规划，广泛适用于各类港口场景。针对上海洋山港、宁波舟山港这类超大型深水港，可优化沉井基础与阶梯式护岸规划，增强抗浪性能，适配超深水岸线的使用需求，同时预留智能设备接口，契合自动化港口的发展方向。通用散货港则需强化抛石护脚的防冲效果，设置专属检修通道与储物区域，满足货物装卸过程中的防护及运营需求。滨海旅游港口侧重凸显生态与景观效能，可优化种植池及观景平台规划，打造绿色休闲区域，兼顾防护功能与旅游体验。对于珠江口伶仃洋周边这类生态敏感区域的港口，需强化生态修复效能，采用植生袋生态护坡等技术手段，通过促进植被生长恢复生态平衡，契合生态保护红线的相关规定。
（二）优势对比：全面超越传统防护堤
相较于传统港口防护堤，多功能复合型防护堤在多个维度展现出显著优势。防护性能方面，阶梯式结构与双重防浪系统相结合，大幅降低波浪反射率，抗台风、防冲刷能力更为突出，可承受17级以上超强台风侵袭，结构稳定性远胜于传统刚性防护堤。生态效益层面，打破传统刚性结构造成的生态阻隔，实现水体流通与生物栖息，有效修复海岸带生态系统，而传统防护堤则多存在生态破坏的问题。运营效能方面，整合多种实用功能，提高港口空间利用率，减少维护次数与成本，传统防护堤功能单一，养护成本偏高。经济性方面，采用模块化预制构件，可缩短约40%的施工周期，选用低碳再生材料，降低建设与运营成本，实现全生命周期的资源高效利用，综合效益远优于传统防护堤。
（三）案例简介：实际应用成效显著
国内已有多个港口采用多功能复合型防护堤结构，实际应用效果良好。深圳港东港区运用植生袋生态护坡系统，搭配阶梯式护岸规划，实现防护与生态的协同发展，有效优化了港区周边水质，提高了生物多样性，同时增强了港口抗浪能力。厦门港五缘湾港区在防护堤规划中融入生态补偿举措，设置人工湿地与生态种植区域，搭配检修通道和公众休闲空间，既保障港口安全，又提升区域生态品质与公众体验感。某刚性海堤实施生态化改造，保留原有沉井基础，拆除垂直挡墙，构建阶梯式护岸、堤前防浪林及堤顶步道，改造后消浪效率提升30%以上，生态环境得到明显改善，为刚性海堤的改造提供了可行的参考范例。
六、创新过程中面临的问题与解决思路
（一）设计施工：面临多重技术难点
多功能复合型港口防护堤的创新设计与施工过程中存在诸多技术难题。设计环节需兼顾防护、生态、实用等多重功能，各功能协同衔接难度较高，尤其在生态敏感区域和超深水港口，需平衡生态保护与防护性能，对设计精度要求严苛。施工环节中，模块化预制构件的运输与安装难度较高，沉井基础和阶梯式护岸施工需精准把控尺寸与安装精度，对施工设备及技术水平要求较高。在复杂海洋环境中，波浪、潮汐等因素会干扰施工进度与质量，进一步加大施工难度；部分新型生态材料的抗冲击性和耐久性仍需验证，确保其性能与结构稳定性匹配也是施工中的关键难点。
（二）破解路径：低成本易推广的解决方案
针对上述设计与施工难点，结合港口实际需求，可采取低成本、易推广的解决措施。设计上采用标准化、模块化模式，制定统一结构参数与设计规范以降低设计难度，同时结合BIM等数字化技术模拟结构受力和生态效果，优化方案以减少误差、提升效率。施工时优化预制构件尺寸与重量，便于运输安装，采用植筋固定等简便可靠工艺，减少大型设备使用以降低成本。材料选用优先考虑再生混凝土等低成本生态材料替代高价新型材料，并加强性能检测保障使用需求；对现有刚性海堤可保留基础、改造上部结构，降低改造成本，助力其生态化、多功能化升级与推广应用。
七、结语
本文阐述了多功能复合型港口防护堤的设计、功能、应用情况，以及施工重难点与解决方案。该防护堤有效弥补了传统堤体的短板，兼具防护、生态与实用价值，可适配各类港口场景并发挥显著综合效益。未来可进一步优化结构设计、验证新型材料性能，推动其规模化推广应用，为港口绿色、安全、高效发展提供更有力的支撑。
参考文献
[1]卢坚，王能贝，杨俊.港口护岸与围堤工程的防护结构设计与应用[J].工程技术研究，2025，10(23)：195-197.
[2]盛侨.码头防护堤坝搅拌桩防渗加固设计探究[J].科技资讯，2025，23(01)：163-166+197.
[3]高远超，孙孝蕾，徐洪贤，等.基于生态功能提升的河道护岸结构优化设计研究[J].工程建设与设计，2025(22)：71-73.
责编 / 马铭阳