滨海地区城区海堤加固设计探讨

陈茂林

摘要:本文对广东省珠海市城区部分海堤加固形式的简单介绍,阐述滨海城市对海堤建设与城市人文景观相结合的要求,分析海堤加固设计的结构细节优化,探讨设计理念进行创新,对其他滨海城市海堤加固设计有一定的经验交流意义。

关键词:海堤设计;滨海城市;加固设计;防洪;消浪

1基本情况

珠海市位于广东省南部,珠江口西岸,濒临南海。辖区拥有大小岛屿约145个,分布在香港、澳门周围,环岛海岸线长690km,已建有海堤500多公里,其中有100多公里海堤位于城市繁华城区。

珠海市是国家经济特区,是珠江口西岸区域性中心城市和亚热带海滨风景旅游胜地,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,是城市风貌特征的代表。

2水文气象特征

珠海市属于亚热带季风气候,根据珠海水文气象资料,历年来极端最高气温为 38.5°C,极端最低气温2.5°C。历年平均日最高气温≥35°C日数为2.9天。各月的平均相对湿度在71%～86%之间。台风是本地区主要自然灾害之一,对本地影响较为频繁。登陆的台风最早于5月中旬,最迟于11月中旬,6～9月份是台风盛行期。台风影响期间会带来大风和暴雨,引起风暴潮。百年一遇设计高潮水位为2.90m(黄基,下同)台风增水计算得50年一遇台风增水值为2.0m。

3海堤加固设计指导原则

《珠海市城市整体规划》中规划城区地面标高为3.40m,根据《广东省海堤设计导则》及《堤防工程设计规范》计算百年一遇标准不允许越浪海堤堤顶高程为5.00m。珠海市是美丽的滨海旅游城市,海堤加固建设须有利营造青山绿树相间,蓝天碧海环抱的海滨花园城市风貌和幽静、休闲、安逸的城市气质。海堤建设须与周围景观相协调,体现浪漫珠海的亲水文化与人的融合。因此海堤建设不宜按堤顶标高5.00m(100年一遇)的标准进行设计而应按允许越浪式海堤形式加固建设(堤顶高程为3.70m),以保证珠海景观文化与亲水情结的充分体现。

4海堤加固设计

对于允许越浪式海堤,为尽可能降低越浪量及越浪距离,海堤迎水坡不宜采用斜坡结构形式,宜采用岸坡直立胸墙形式(典型剖面图一)。这种形式的海堤堤顶到海平面的高度较小,视野开阔,海陆结合比较协调。然而,这种形式海堤主要面临的问题就是消浪设计。针对这一问题,在海堤加固设计中需要着重考虑胸墙、消浪平台的优化设计。

4.1胸墙加固设计

台风频繁是滨海地区的共同面临的问题,强台风所引起的海浪对海堤的冲涮是海堤损坏的主要原因。老式的海堤胸墙多为浆砌石或干砌石结构。浆砌石结构在海浪的频繁冲涮下,砂浆容易老化脱落,导致结构松散而损坏,这一问题上,干砌石结构更为明显。海堤加固设计时,一般在原有的浆砌石胸墙迎水面增加钢筋混凝土面板,面板厚一般为20mm～30mm,且面板应该设置至原海堤胸墙基础面,面板与原浆砌石胸墙应采用锚筋连结,尤其是面板底部与原胸墙基础须设置锚筋连结。为控制海堤越浪量,面板顶端宜设置反浪弧(典型剖面图一),反浪弧逸出点切线方向与水平方向夹角宜设置在300～450之间,利用反弧的原理,使经反浪弧后逸出的海浪与紧跟涌来的海浪相撞而抵消部分海浪动能及降低越浪高度,从而降低海浪对胸墙的冲涮及越浪量。这种加固方法的优点是:

4.1.1 海堤胸墙整体性好,抗冲刷能力强及面板抗拉强度高;

4.1.2 工程投资较小;

4.1.3 施工期勿须拆除旧海堤胸墙,防汛压力较小。缺点是:面板一般较薄,施工技术要求稍为严格。因此,在旧海堤胸墙增加混凝土面板的加固方法广泛应用于滨海城市海堤加固项目,工程实践比较成功。

4.2消浪平台设计

海堤消浪的另一重要环节是临海侧消浪平台,海堤是城市的一个重要景观因素,消浪平台不宜以纯粹的凌乱抛石体来筑建,而应结合城市亲水文化、娱乐休闲等功能对消浪平台进行优化设计。

4.2.1在水深较大堤段,消浪平台宜采用格栅板填充型式(典型剖面图1)。

此类消浪平台高程一般略高于平均高潮水位,格栅板施工采用现浇框梁与预制格栅砼梁相结合的形式筑造。预制块形式为上小下大,与格栅板预制格栅砼梁安装就位后,再浇筑格栅板现浇框梁。砼预制块表面嵌砌一层鹅卵石并间隔设置相应拼图,使得消浪平台作为一条景观亲水步道。

这种做法的优点为:(1)格栅板浇筑完成后,预制块既被格栅板锁住又与格栅板分离,可以有效地消减在海浪冲刷及骤退时与亲水平台上产生的动水压力,降低海浪动能;(2)平台表面平整美观,给人们茶余饭后提供一个散步休闲场所和一条美丽的风景。缺点:工程施工尺寸精度要求严格。

4.2.2在水深较浅、岸滩较长堤段,设置人工沙滩作为消浪平台(典型剖面图2)。

通过吹填方式筑造的人造沙滩利用沙子间几乎为零凝聚力的特性及沙子在潮水中的运动规律,离散海浪在沙面支撑的应力,从而消减海浪的动能,降低海浪对海堤胸墙的冲涮能力及越浪高度。优点是既可消浪又营造一个休闲景观沙滩,丰富城市景观内容。缺点是投资较大。

因此,采用景观消浪平台来消减海浪能量的方式在滨海城市城区海堤建设中广泛应用,已逐步取代凌乱的抛石结构消浪措施。

4.3堤顶设计

堤顶内侧地坪8m范围内设计应结合城市规划要求,结合附近景观要求,设计相应的景观硬化地面,增加休闲小广场、海堤护栏等景观因素。

5结语

我国海岸线长度达约17000km,海堤的加固建设对沿海地区经济发展有非常重要的保证作用,城市的发展给区域海堤建设提出新的设计思路,对海堤建设要求从单纯的安全因素向与城市文化、城市景观相融合方面转移。只有深入实践,切身考察,结合地域文化特征,大胆创新,不断推陈出新,才能使海堤建设更加符合科学发展观的要求,本次通过简单分析珠海某一海堤建设的设计概况,对与其他城市海堤建设经验有一定的相互交流意义。