遼濱沿海經(jīng)濟區(qū)海堤工程堤型方案比選研究

熊書偉

(遼寧省錦州市黑山縣信安市政公用工程有限公司，遼寧 錦州 121400)

遼濱沿海經(jīng)濟區(qū)地處大遼河入?？谟野叮瑸榈湫偷钠皆泳W(wǎng)區(qū)，區(qū)內(nèi)大部分為農(nóng)業(yè)區(qū)和灘涂區(qū)，開發(fā)建設(shè)活動少，內(nèi)部水系保留了原始的自然狀態(tài)，但雜亂無章?，F(xiàn)狀通海河道主要雁河、雙井子溝、鳳水溝、紅旗溝，東西向河道串連其中，主要有海緯3河、海緯4河等。雁河為遼東灣新區(qū)現(xiàn)狀主要的排澇河道，位于38號路西側(cè)，遼濱沿海經(jīng)濟區(qū)現(xiàn)狀水系如圖1。

圖1 遼濱沿海經(jīng)濟區(qū)現(xiàn)狀水系圖

1 工程概況

1.1 海堤工程

海堤工程地處盤錦市大洼縣南部，新建海堤總長11.918 2 km，劃分為三個分區(qū)，其中一區(qū)樁號0+000～1+200為河口區(qū)域、二區(qū)樁號1+200～9+000為海灣區(qū)域，三區(qū)樁號9+000～12+000為海灣區(qū)域，新建擋潮閘1座。通過水系規(guī)劃總體任務(wù)分解，海堤及擋潮閘工程的任務(wù)是保證盤錦市遼濱經(jīng)濟區(qū)的防潮安全，滿足達到50 a一遇防潮標(biāo)準(zhǔn)。其中，海堤主要擴大遼濱經(jīng)濟開發(fā)區(qū)發(fā)展空間、保護遼濱新城以及增大國土面積；擋潮閘建設(shè)任務(wù)是防止海水倒灌、保證排澇通暢提高區(qū)域排澇能力、調(diào)節(jié)內(nèi)湖水位、存蓄淡水、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境[1，2]。

1.2 工程布置

1.2.1 防潮防洪與排澇標(biāo)準(zhǔn)

綜合考慮遼東灣新區(qū)所處位置、規(guī)模、重要程度、洪災(zāi)的影響等因素，確定其外圍防潮防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇，堤防為2級，擋潮閘應(yīng)不低于海堤級別，亦采用2級。根據(jù)盤錦遼東灣新區(qū)城鎮(zhèn)遠景發(fā)展規(guī)劃求，確定排澇標(biāo)準(zhǔn)，城區(qū)排澇標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇24 h暴雨不受災(zāi)。

1.2.2 堤線分區(qū)

海堤工程總長12.0 km，考慮海堤受風(fēng)向、吹程、水深及地形等因素，將海堤劃分為三個分區(qū)，其中樁號0+785～2+675段及11+300～12+000段海堤內(nèi)側(cè)為含章湖，其余段為河道岸坎或吹填堤岸區(qū)域。海堤采用路堤式結(jié)合，均采用復(fù)合斜坡式斷面。

1.2.3 海堤起始點連接

工程起點樁號0+000與盤錦大遼河口沿海產(chǎn)業(yè)基地堤防工程的末端連接，施工時將老堤堤頭挖除呈臺階狀，新建海堤與老堤平順連接?？紤]新老海堤護面結(jié)構(gòu)不同，在銜接處設(shè)置一道2.0 m寬的混凝土臺階作為兩種護面的分界。工程終點為盤錦港，含章湖入?？?海堤龍口段)，樁號11+300、12+000兩端均為袋裝砂棱體充填海堤與兩側(cè)吹填區(qū)域封閉。施工時將堤頭吹填區(qū)域挖除，海堤垂直以堤身刺入吹填區(qū)域。

1.2.4 堤線布置

海堤堤線根據(jù)《遼濱沿海產(chǎn)業(yè)基地盤錦遼濱沿海經(jīng)濟區(qū)總體規(guī)劃》《遼寧省人民政府關(guān)于同意盤錦船舶修造產(chǎn)業(yè)園并調(diào)整區(qū)域范圍的批復(fù)》及《關(guān)于盤錦遼濱沿海經(jīng)濟區(qū)區(qū)域建設(shè)用海二期規(guī)劃的批復(fù)》，沿批復(fù)的園區(qū)區(qū)域外圍界線確定堤線，其中河口段堤線基本沿現(xiàn)有治導(dǎo)岸線布設(shè)，海灣區(qū)域樁號1+200～11+300段沿園區(qū)吹填圍堰堤岸布設(shè)，海灣區(qū)域(樁號11+300～12+000)，按照盤錦遼濱水城內(nèi)外海樞紐控制工程確定的堤線布設(shè)。

按照上述原則確定的堤線，能夠協(xié)調(diào)園區(qū)規(guī)劃及河道現(xiàn)狀，為最大限度增加園區(qū)建設(shè)面積，工程設(shè)計不做堤線方案比較[3]。

2 堤型方案比選

鑒于現(xiàn)狀堤線除含章湖水域(樁號0+785～2+675、11+300～12+000段)外基本為較高的岸坎或堤岸，岸坎或堤岸后側(cè)園區(qū)地面高程較高(現(xiàn)狀3.5～3.8 m，園區(qū)規(guī)劃4.2～4.5 m)，鑒于外側(cè)河道、外海水域較寬，結(jié)合工程區(qū)域堤基地質(zhì)條件及附近筑堤材料，遼濱沿海經(jīng)濟區(qū)海防堤均采用斜坡式土堤。樁號0+000～0+785、2+675～11+300段均為岸坎或堤岸段，樁號0+785～2+675段海堤內(nèi)側(cè)含章湖水域，樁號11+300～12+000段海堤內(nèi)側(cè)含章湖水域，且為海堤建設(shè)龍口段。

2.1 堤心填筑或培厚方案

工程附近筑堤土料能夠取用的有山皮土及就近灘涂海砂，就近豐富的淤泥料源利用處理較為困難。

2.1.1 樁號0+000～0+785、2+675～11+300段

海堤建設(shè)以堤岸加高培厚、現(xiàn)有岸坎為主，并且較高和帖坡較小的實際情況，為更好的結(jié)合坡面選擇山皮土，具有坡面防洪工程量小、填筑高程量低、侵占水域小且坡面易穩(wěn)定等優(yōu)勢，布置形式如圖2。若利用海砂吹填，則坡面大、侵占水域面積大、坡面防護工程量大、填筑高程量及水域面積大，且施工及筑堤料運輸難度較高[4]。

圖2 海堤貼坡培厚段布置圖

2.1.2 樁號0+785～2+675段

為全水域海堤，外側(cè)為行洪通道。若實施海砂吹填方案，則上、下游坡面平緩、海堤呈凸起狀且侵占水域較大，這極大的影響了河道行洪，由于加劇了沖刷還需要強化海堤護面結(jié)構(gòu)。所以，此段海堤填筑時含章湖利用樁號11+300～12+000段(結(jié)合擋潮閘、船閘建設(shè))作為內(nèi)水外排龍口段，考慮到此段海堤基礎(chǔ)較好、水深較淺、海堤位于非風(fēng)浪迎海側(cè)且相對較長，以山坡土填筑海堤，其施工便利、基礎(chǔ)立堵進展簡單、投資節(jié)省、工程量少，堤心填筑型式特性如表1。

表1 堤心填筑型式特性

2.1.3 樁號11+300～12+000段

為全水域海堤，內(nèi)側(cè)為含章湖、外側(cè)為渤海。該堤段屬于龍口段，其存在臨時圍堰長、斷面大、穿堤構(gòu)筑物多、堤基相對差、水域水深和工程規(guī)模大等特點，海堤進占時以山皮土直接立堵，對施工工藝要求高且工程投資大，不利于坡面的臨時防滲和防護處理。因此，結(jié)合海堤圍堰施工經(jīng)驗和海堤長度較小的實際情況，以保證結(jié)構(gòu)安全、施工方便、有助于龍口合攏為原則采取袋裝砂棱體充填堆砌；此外，結(jié)合外海樞紐控制工程設(shè)計，袋裝砂斜坡堤結(jié)構(gòu)已成功應(yīng)用于船閘圍堰工程，所以此段海堤選用該結(jié)構(gòu)，如圖3。

圖3 海堤斜坡布置圖

從表1可以看出，以山皮土填筑樁號0+000～11+300段海堤，其具有便捷的運輸條件，有利于建設(shè)施工；以袋裝砂填筑樁號11+300～12+000段海堤，雖然投資未發(fā)生明顯的改變，但具有質(zhì)量保障、安全可靠、地基處理方便、軟基適應(yīng)性強、工期短以及施工速度快等優(yōu)勢，考慮到堤防較短的實際該方法具有較好適用性。

2.2 堤防方案比較

2.2.1 堤防斷面

該工程受波浪作用較弱且大部分海堤高度超過5.0 m，對此可以選用單坡式或復(fù)合式斷面，可供選擇的飲水側(cè)坡面有：即設(shè)置消浪與壓載平臺、僅設(shè)置壓載平臺；堤頂方案有設(shè)置或不設(shè)置防浪墻兩種方案。

2.2.2 護面結(jié)構(gòu)

根據(jù)波浪強烈程度、建筑材料、附近海堤護面情況等因素，擬確定適于海堤護面的材料有混凝土預(yù)制塊、塊石兩種?？紤]到距離塊石料場遠、不可預(yù)見因素多、施工周期長、工程量大、運輸難度高等實際，拋石、砌石不宜作為護面材料。

鑒于堤岸坎頂較高、局部風(fēng)浪作用強烈的現(xiàn)狀，經(jīng)計算論證可以不選用較大糙率、較高含鋼筋量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的砼預(yù)制塊，選用單價適宜、消浪條件好、整體美觀、制作簡單且無需鋼筋的四腳空心方塊。通過檢測發(fā)現(xiàn)四腳空心方塊能夠滿足海堤設(shè)計的重量和質(zhì)量要求，且現(xiàn)狀拆除后可以利用部分未破損的塊體，加之目前鋼材、水泥產(chǎn)能過程，該方案具有較好可行性[5，6]。

2.2.3 比選方案

鑒于護面結(jié)構(gòu)及堤防斷面相組合的方案，充分考慮地段所在區(qū)風(fēng)浪特性、水流特征、筑堤材料、地理位置、運用與管理要求、施工條件、生態(tài)保護、工程造價及環(huán)境景觀等因素，提出以下4種堤型進行對比，如表2。

表2 海堤堤型方案比選

2.3 方案擬定

從表2可知，消浪平臺能夠大大減少堤防高度，而防浪墻不僅能夠降低填筑高度、減少投資成本，而且可以與生態(tài)景觀、欄桿人防工程有機結(jié)合，以發(fā)揮最大的工程效益。因此，推薦選用設(shè)置防浪墻的方案。

2.3.1 從生態(tài)景觀的角度

相對于方案4，沒有設(shè)置消浪平臺的方案3其防浪墻高處約0.75 m，在防浪墻高相同的條件下消浪平臺建設(shè)等效于提高0.75 m堤身。

以3.5～3.8 m高程設(shè)計時，為保護園區(qū)景觀應(yīng)盡量降低海堤高程，消浪平臺的設(shè)計修建具有明顯的效果，且可行性較高。然而，隨著園區(qū)規(guī)劃的規(guī)劃的持續(xù)完善和吹填工程的持續(xù)推進，該段海堤將規(guī)劃回填高程提升到5.2～4.5 m，濱海景觀規(guī)劃將帶狀微地形(6.0～6.71 m)修建于海堤后側(cè)，所以合理提高堤頂高程基本不會給臨海側(cè)景觀造成負面影響[7]。

2.3.2 從施工技術(shù)的層面

相對提高堤身建設(shè)消浪平臺的難度更大，投資成本高且工期長。

該海堤工程堤岸高程4.0 m，設(shè)置或不設(shè)置消浪平臺需要將堤頂加高0.45 m、1.2 m，即消浪平臺的設(shè)置與否均瑤加高，所以方案4堤頂加高低于方案3的0.75 m。此外，鑒于路堤結(jié)合的海堤工程，因方案4具有較小(0.45 m)的加高高度，以路床與路基就可以滿足要求，此條件下要挖除堤岸，并按照規(guī)程要求處理后才能用于路堤。所以，方案3加高高度1.2 m，大于路床與路基之和0.8 m，路堤填筑高度就等于剩余的0.4 m，這對路堤處理起到一定的簡化作用，為道路的建設(shè)提供有利條件，且路堤的適當(dāng)提高有利于上游越浪和道路排水體系建設(shè)。

3 結(jié)語

海堤及擋潮閘建設(shè)，為提高區(qū)域防洪能力、保障沿岸居民安全及推動經(jīng)濟發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)，明顯改善了區(qū)域投資環(huán)境和居住環(huán)境。合理的優(yōu)選堤型屬于建設(shè)優(yōu)質(zhì)海堤工程的核心，堤型的選擇應(yīng)綜合考慮潮汐、水文、氣象等因素條件，在保證海堤防汛安全的前提下與園區(qū)綠化景觀工程有機結(jié)合，做好沿海堤防護林帶建設(shè)，盡量擴建灘涂濕地恢復(fù)海岸自然形態(tài)。