砂質(zhì)海岸海堤加固設(shè)計總結(jié)

龔春娟

(深圳市廣匯源水利勘測設(shè)計有限公司)

1 海堤加固設(shè)計指導(dǎo)原則

現(xiàn)狀東部海堤防潮標準偏低且受損嚴重，海堤失去了原有防護功能。為提高海堤防潮標準，增強海堤抵御臺風(fēng)暴潮的破壞能力，擬對現(xiàn)有受損海堤進行重建及加固，結(jié)合片區(qū)的防潮(洪)規(guī)劃、當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展及旅游業(yè)發(fā)展需要，提高海堤的防潮標準，恢復(fù)海堤原有防護功能，同時通過生態(tài)景觀的建設(shè)，構(gòu)筑城市生態(tài)休閑的濱海景觀帶，使大海、藍天、堤岸景觀渾然一體，協(xié)調(diào)一致。

本工程建設(shè)的主要任務(wù)是重建及加固月亮灣海堤，因此本次海堤重建斷面形式基本與原有海堤相同，結(jié)合相關(guān)規(guī)劃，通過重建海堤提高海堤設(shè)防標準，通過海堤邊休閑景觀帶的建設(shè)，恢復(fù)海堤的原有保護功能，使之成為東部沿海具有特色的旅游景觀點。堤線布置結(jié)合相關(guān)規(guī)劃要求，同時綜合考慮原有海堤的走向以及安全、經(jīng)濟的要求，并保留現(xiàn)有沙灘面積，維護現(xiàn)有海灘寬度及消浪坡度，重建海堤堤線布置基本沿原有堤線走向布置。

2 海堤加固設(shè)計

2.1 堤頂高程

堤頂高程的確定是海堤工程等級的控制標志之一，通常如果堤頂高程過高，堤身高度過大，為滿足整體穩(wěn)定性的需要，鎮(zhèn)壓層就會較長;如果堤頂高程過小，大量過頂海浪會對堤頂?shù)仍斐蓻_刷，對海堤的安全構(gòu)成威脅。同時堤頂高程對工程量以及工程投資也有較大影響。因此，堤頂高程的確定對海堤加固設(shè)計起著決定性的作用。

月亮灣海堤屬大鵬灣，為填海式海堤。月亮灣海堤重建工程防潮標準為50年一遇，堤防級別為2 級，根據(jù)《海堤工程設(shè)計規(guī)范(SL435 －2008)》及《廣東省海堤設(shè)計導(dǎo)則》有關(guān)規(guī)定，堤頂高程應(yīng)按設(shè)計高潮位加堤頂超高確定，不允許越浪的安全加高取0.8 m，允許越浪安全加高取0.4 m

式中:zp為設(shè)計頻率的堤頂高程，m;hp為設(shè)計頻率的高潮(水)位，m;RF為按設(shè)計波浪計算累積頻率為F 的波浪爬高值(按不允許越浪爬高累計頻率取F=2%，按允許越浪爬高累計頻率取13%)，A 為安全超高，不允許越浪的安全加高為0.8 m，允許越浪安全加高取0.4 m(本工程由于景觀工程的需要，海堤部分堤段按允許越浪設(shè)計外，其余均按不允許越浪設(shè)計)。各段海堤風(fēng)浪、堤頂高程計算成果見表1。

2.2 斷面形式設(shè)計

海堤斷面按其迎水坡外形可分為斜坡式、陡墻式和混合式。海堤斷面設(shè)計對斷面型式的選取要做到經(jīng)濟合理、安全可靠，同時要因地制宜，根據(jù)各種堤型的特點結(jié)合當?shù)刈匀粭l件來確定。斜坡式優(yōu)點是迎水面平緩，反射波小，大部分波能在斜坡上消耗，防浪效果好，地基應(yīng)力分布較好，對地基要求低，穩(wěn)定性好，施工簡單便于修復(fù);缺點是斷面面積大，占地多，波浪爬高大，需要較高的堤頂高程。陡墻式優(yōu)點是斷面小占地少，波浪爬高小;缺點是地基應(yīng)力集中，沉降量大，對堤基要求高，堤前波浪底流速較大，需采取防護措施。

表1 海堤風(fēng)浪、堤頂高程計算成果表

月亮灣海堤重建及加固工程集中的原有親水平臺上，《深圳市南澳月亮灣廣場景觀改造及地下停車場建設(shè)工程》的設(shè)計結(jié)合了原有親水平臺，在原有建筑物上增加了景觀因素，同時根據(jù)堤段所處位置的重要程度、地形地質(zhì)條件、筑堤材料、水流及波浪特性、施工條件，結(jié)合工程管理、生態(tài)環(huán)境和景觀要求，綜合比較確定?？紤]到占地、變動引起的失穩(wěn)、斷面形式與加固段形式一致以及與地下停車場設(shè)計相結(jié)合等問題，擬采用直立式擋墻和斜坡式護岸兩種斷面方案形式。

由于月亮灣屬大鵬灣海域，大鵬灣屬于基巖海岸，地質(zhì)條件相對較好，結(jié)合月亮灣海堤的現(xiàn)狀情況，采用斜坡式護岸占海域面積較大，同時考慮重建段海堤與相鄰堤段的結(jié)構(gòu)形式相協(xié)調(diào)，推薦采用直立式擋墻斷面形式。

由于選用陡墻式結(jié)構(gòu)，需對護底以及護底塊石重量進行計算。根據(jù)《海堤工程設(shè)計規(guī)范》SL435 －2008 有關(guān)規(guī)定，最大波浪底流速Vmax=2.64 m/s，查附錄得堤前護底塊石重量不小于150 kg，護腳深≥2 m。

2.3 護面塊體選型及穩(wěn)定重量計算

護面塊體的選型對消浪效果有決定性意義，海堤設(shè)計中需要考慮在堤前設(shè)置消浪設(shè)施。目前海堤設(shè)計中常用的消浪設(shè)施主要有大塊石、扭工字體、扭王字塊、四角空心塊、四腳錐體等消浪材料。各消浪材料的性能、優(yōu)缺點見表2。

月亮灣海堤屬凸岸海堤，堤身直接面臨風(fēng)浪正面沖擊，而海浪帶有一定的能量，必須在海岸上消耗掉，因此海浪的能量轉(zhuǎn)化為對護岸結(jié)構(gòu)的破壞力，需將海浪的能量在堤前就消耗掉，必須在堤前設(shè)置能抵抗風(fēng)浪沖擊、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的消浪塊體，以保證護岸結(jié)構(gòu)的安全。結(jié)合本工程各海堤的地形地質(zhì)、現(xiàn)場施工場地條件、從消浪效果、施工、投資等方面進行綜合比選后確定月亮灣海堤堤前采用扭王字體消浪。

表2 海堤消浪材料性能表

根據(jù)《海港水文規(guī)范》(JTJ213 －98)4.1.3 條規(guī)定:當水深≤13.7 m(絕對值)時，H/d ＜0.3 采用H5%波浪計算護面塊體穩(wěn)定重量。根據(jù)《海堤工程設(shè)計規(guī)范》(SL435 －2008)J.0.6 條規(guī)定

式中:Q 為單個塊體的穩(wěn)定重量，t;γb為塊體材料的重度(kN/m3)，23 kN/m3;H 為設(shè)計波高，m，當平均波高與水深的比值時宜采用H5%，當時宜采用查表取1.79* 0.854 =1.53;KD為塊體的穩(wěn)定系數(shù)，取18;γ 為水的重度，10.25 kN/m3;計算結(jié)果W=1.12 t，護面塊體的穩(wěn)定重量取2 t 扭王字塊體。

3 工程施工

月亮灣海堤修復(fù)全長為300 m，損毀情況主要有堤底塊石被淘空、面板被掀翻、堤后回填土被臺風(fēng)卷走，防浪堤向海側(cè)傾倒。針對以上情況制定以下措施。

(1)采用鑿巖機破碎已損壞變形的混凝土擋墻，將混凝土擋墻破碎成重量在150 ～100 kg 的混凝土塊體，并采用挖掘機將其置于海側(cè)做拋填塊石;并重新澆筑C30混凝土擋墻，基礎(chǔ)采用C30水下混凝土基礎(chǔ)，面板為C30鋼筋混凝土厚0.5 m。

(2)針對堤底塊石被掏空，在堤底有孔洞處澆筑C25水下混凝土，并振搗至將其孔洞塞滿，孔洞并可根據(jù)現(xiàn)場情況做調(diào)整，在澆筑過程中先在現(xiàn)有混凝土擋墻底預(yù)埋D150 mm@1 000 mmPVC，伸入堤底的長度根據(jù)現(xiàn)場情況做調(diào)整，采用壓力灌漿的方法對堤底灌入M15水泥砂漿。

(3)針對回填土的情況，在清理現(xiàn)有擋墻后的雜填土后，直接灌入C20埋石混凝土澆搗與臨海側(cè)混凝土擋墻頂齊平，堤頂面板采用C30鋼筋混凝土面板，澆筑至高程2.20 m。

(4)在混凝土擋墻臨海側(cè)拋填塊石，塊石重量不小于100 ～150 kg，在塊石表面規(guī)則擺放2 t 重扭王字塊體，每列擺放5個塊體。

［1］朱海青.海堤除險加固工程中的消浪設(shè)計［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008，(13):45.

［2］中華人民共和國水利部.海堤工程設(shè)計規(guī)范［M］. 北京:中國水利水電出版社，2008.