濱海地區(qū)城區(qū)海堤加固設(shè)計(jì)探討

陳茂林

摘要:本文對(duì)廣東省珠海市城區(qū)部分海堤加固形式的簡(jiǎn)單介紹,闡述濱海城市對(duì)海堤建設(shè)與城市人文景觀相結(jié)合的要求,分析海堤加固設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)優(yōu)化,探討設(shè)計(jì)理念進(jìn)行創(chuàng)新,對(duì)其他濱海城市海堤加固設(shè)計(jì)有一定的經(jīng)驗(yàn)交流意義。

關(guān)鍵詞:海堤設(shè)計(jì);濱海城市;加固設(shè)計(jì);防洪;消浪

1基本情況

珠海市位于廣東省南部,珠江口西岸,瀕臨南海。轄區(qū)擁有大小島嶼約145個(gè),分布在香港、澳門周圍,環(huán)島海岸線長(zhǎng)690km,已建有海堤500多公里,其中有100多公里海堤位于城市繁華城區(qū)。

珠海市是國(guó)家經(jīng)濟(jì)特區(qū),是珠江口西岸區(qū)域性中心城市和亞熱帶海濱風(fēng)景旅游勝地,海堤依山傍海、蜿蜒有致、景色宜人,是市民和旅游者心目中的第一景,是城市風(fēng)貌特征的代表。

2水文氣象特征

珠海市屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,根據(jù)珠海水文氣象資料,歷年來(lái)極端最高氣溫為 38.5°C,極端最低氣溫2.5°C。歷年平均日最高氣溫≥35°C日數(shù)為2.9天。各月的平均相對(duì)濕度在71%～86%之間。臺(tái)風(fēng)是本地區(qū)主要自然災(zāi)害之一,對(duì)本地影響較為頻繁。登陸的臺(tái)風(fēng)最早于5月中旬,最遲于11月中旬,6～9月份是臺(tái)風(fēng)盛行期。臺(tái)風(fēng)影響期間會(huì)帶來(lái)大風(fēng)和暴雨,引起風(fēng)暴潮。百年一遇設(shè)計(jì)高潮水位為2.90m(黃基,下同)臺(tái)風(fēng)增水計(jì)算得50年一遇臺(tái)風(fēng)增水值為2.0m。

3海堤加固設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則

《珠海市城市整體規(guī)劃》中規(guī)劃城區(qū)地面標(biāo)高為3.40m,根據(jù)《廣東省海堤設(shè)計(jì)導(dǎo)則》及《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算百年一遇標(biāo)準(zhǔn)不允許越浪海堤堤頂高程為5.00m。珠海市是美麗的濱海旅游城市,海堤加固建設(shè)須有利營(yíng)造青山綠樹相間,藍(lán)天碧海環(huán)抱的海濱花園城市風(fēng)貌和幽靜、休閑、安逸的城市氣質(zhì)。海堤建設(shè)須與周圍景觀相協(xié)調(diào),體現(xiàn)浪漫珠海的親水文化與人的融合。因此海堤建設(shè)不宜按堤頂標(biāo)高5.00m(100年一遇)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)而應(yīng)按允許越浪式海堤形式加固建設(shè)(堤頂高程為3.70m),以保證珠海景觀文化與親水情結(jié)的充分體現(xiàn)。

4海堤加固設(shè)計(jì)

對(duì)于允許越浪式海堤,為盡可能降低越浪量及越浪距離,海堤迎水坡不宜采用斜坡結(jié)構(gòu)形式,宜采用岸坡直立胸墻形式(典型剖面圖一)。這種形式的海堤堤頂?shù)胶Ｆ矫娴母叨容^小,視野開闊,海陸結(jié)合比較協(xié)調(diào)。然而,這種形式海堤主要面臨的問(wèn)題就是消浪設(shè)計(jì)。針對(duì)這一問(wèn)題,在海堤加固設(shè)計(jì)中需要著重考慮胸墻、消浪平臺(tái)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4.1胸墻加固設(shè)計(jì)

臺(tái)風(fēng)頻繁是濱海地區(qū)的共同面臨的問(wèn)題,強(qiáng)臺(tái)風(fēng)所引起的海浪對(duì)海堤的沖涮是海堤損壞的主要原因。老式的海堤胸墻多為漿砌石或干砌石結(jié)構(gòu)。漿砌石結(jié)構(gòu)在海浪的頻繁沖涮下,砂漿容易老化脫落,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)松散而損壞,這一問(wèn)題上,干砌石結(jié)構(gòu)更為明顯。海堤加固設(shè)計(jì)時(shí),一般在原有的漿砌石胸墻迎水面增加鋼筋混凝土面板,面板厚一般為20mm～30mm,且面板應(yīng)該設(shè)置至原海堤胸墻基礎(chǔ)面,面板與原漿砌石胸墻應(yīng)采用錨筋連結(jié),尤其是面板底部與原胸墻基礎(chǔ)須設(shè)置錨筋連結(jié)。為控制海堤越浪量,面板頂端宜設(shè)置反浪弧(典型剖面圖一),反浪弧逸出點(diǎn)切線方向與水平方向夾角宜設(shè)置在300～450之間,利用反弧的原理,使經(jīng)反浪弧后逸出的海浪與緊跟涌來(lái)的海浪相撞而抵消部分海浪動(dòng)能及降低越浪高度,從而降低海浪對(duì)胸墻的沖涮及越浪量。這種加固方法的優(yōu)點(diǎn)是:

4.1.1 海堤胸墻整體性好,抗沖刷能力強(qiáng)及面板抗拉強(qiáng)度高;

4.1.2 工程投資較小;

4.1.3 施工期勿須拆除舊海堤胸墻,防汛壓力較小。缺點(diǎn)是:面板一般較薄,施工技術(shù)要求稍為嚴(yán)格。因此,在舊海堤胸墻增加混凝土面板的加固方法廣泛應(yīng)用于濱海城市海堤加固項(xiàng)目,工程實(shí)踐比較成功。

4.2消浪平臺(tái)設(shè)計(jì)

海堤消浪的另一重要環(huán)節(jié)是臨海側(cè)消浪平臺(tái),海堤是城市的一個(gè)重要景觀因素,消浪平臺(tái)不宜以純粹的凌亂拋石體來(lái)筑建,而應(yīng)結(jié)合城市親水文化、娛樂(lè)休閑等功能對(duì)消浪平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4.2.1在水深較大堤段,消浪平臺(tái)宜采用格柵板填充型式(典型剖面圖1)。

此類消浪平臺(tái)高程一般略高于平均高潮水位,格柵板施工采用現(xiàn)澆框梁與預(yù)制格柵砼梁相結(jié)合的形式筑造。預(yù)制塊形式為上小下大,與格柵板預(yù)制格柵砼梁安裝就位后,再澆筑格柵板現(xiàn)澆框梁。砼預(yù)制塊表面嵌砌一層鵝卵石并間隔設(shè)置相應(yīng)拼圖,使得消浪平臺(tái)作為一條景觀親水步道。

這種做法的優(yōu)點(diǎn)為:(1)格柵板澆筑完成后,預(yù)制塊既被格柵板鎖住又與格柵板分離,可以有效地消減在海浪沖刷及驟退時(shí)與親水平臺(tái)上產(chǎn)生的動(dòng)水壓力,降低海浪動(dòng)能;(2)平臺(tái)表面平整美觀,給人們茶余飯后提供一個(gè)散步休閑場(chǎng)所和一條美麗的風(fēng)景。缺點(diǎn):工程施工尺寸精度要求嚴(yán)格。

4.2.2在水深較淺、岸灘較長(zhǎng)堤段,設(shè)置人工沙灘作為消浪平臺(tái)(典型剖面圖2)。

通過(guò)吹填方式筑造的人造沙灘利用沙子間幾乎為零凝聚力的特性及沙子在潮水中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,離散海浪在沙面支撐的應(yīng)力,從而消減海浪的動(dòng)能,降低海浪對(duì)海堤胸墻的沖涮能力及越浪高度。優(yōu)點(diǎn)是既可消浪又營(yíng)造一個(gè)休閑景觀沙灘,豐富城市景觀內(nèi)容。缺點(diǎn)是投資較大。

因此,采用景觀消浪平臺(tái)來(lái)消減海浪能量的方式在濱海城市城區(qū)海堤建設(shè)中廣泛應(yīng)用,已逐步取代凌亂的拋石結(jié)構(gòu)消浪措施。

4.3堤頂設(shè)計(jì)

堤頂內(nèi)側(cè)地坪8m范圍內(nèi)設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合城市規(guī)劃要求,結(jié)合附近景觀要求,設(shè)計(jì)相應(yīng)的景觀硬化地面,增加休閑小廣場(chǎng)、海堤護(hù)欄等景觀因素。

5結(jié)語(yǔ)

我國(guó)海岸線長(zhǎng)度達(dá)約17000km,海堤的加固建設(shè)對(duì)沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有非常重要的保證作用,城市的發(fā)展給區(qū)域海堤建設(shè)提出新的設(shè)計(jì)思路,對(duì)海堤建設(shè)要求從單純的安全因素向與城市文化、城市景觀相融合方面轉(zhuǎn)移。只有深入實(shí)踐,切身考察,結(jié)合地域文化特征,大膽創(chuàng)新,不斷推陳出新,才能使海堤建設(shè)更加符合科學(xué)發(fā)展觀的要求,本次通過(guò)簡(jiǎn)單分析珠海某一海堤建設(shè)的設(shè)計(jì)概況,對(duì)與其他城市海堤建設(shè)經(jīng)驗(yàn)有一定的相互交流意義。