砂质海岸海堤加固设计总结

2012-08-02龚春娟

黑龙江交通科技 2012年7期

龚春娟

(深圳市广汇源水利勘测设计有限公司)

1 海堤加固设计指导原则

现状东部海堤防潮标准偏低且受损严重，海堤失去了原有防护功能。为提高海堤防潮标准，增强海堤抵御台风暴潮的破坏能力，拟对现有受损海堤进行重建及加固，结合片区的防潮(洪)规划、当地经济的发展及旅游业发展需要，提高海堤的防潮标准，恢复海堤原有防护功能，同时通过生态景观的建设，构筑城市生态休闲的滨海景观带，使大海、蓝天、堤岸景观浑然一体，协调一致。

本工程建设的主要任务是重建及加固月亮湾海堤，因此本次海堤重建断面形式基本与原有海堤相同，结合相关规划，通过重建海堤提高海堤设防标准，通过海堤边休闲景观带的建设，恢复海堤的原有保护功能，使之成为东部沿海具有特色的旅游景观点。堤线布置结合相关规划要求，同时综合考虑原有海堤的走向以及安全、经济的要求，并保留现有沙滩面积，维护现有海滩宽度及消浪坡度，重建海堤堤线布置基本沿原有堤线走向布置。

2 海堤加固设计

2.1 堤顶高程

堤顶高程的确定是海堤工程等级的控制标志之一，通常如果堤顶高程过高，堤身高度过大，为满足整体稳定性的需要，镇压层就会较长;如果堤顶高程过小，大量过顶海浪会对堤顶等造成冲刷，对海堤的安全构成威胁。同时堤顶高程对工程量以及工程投资也有较大影响。因此，堤顶高程的确定对海堤加固设计起着决定性的作用。

月亮湾海堤属大鹏湾，为填海式海堤。月亮湾海堤重建工程防潮标准为50年一遇，堤防级别为2 级，根据《海堤工程设计规范(SL435 －2008)》及《广东省海堤设计导则》有关规定，堤顶高程应按设计高潮位加堤顶超高确定，不允许越浪的安全加高取0.8 m，允许越浪安全加高取0.4 m

式中:zp为设计频率的堤顶高程，m;hp为设计频率的高潮(水)位，m;RF为按设计波浪计算累积频率为F 的波浪爬高值(按不允许越浪爬高累计频率取F=2%，按允许越浪爬高累计频率取13%)，A 为安全超高，不允许越浪的安全加高为0.8 m，允许越浪安全加高取0.4 m(本工程由于景观工程的需要，海堤部分堤段按允许越浪设计外，其余均按不允许越浪设计)。各段海堤风浪、堤顶高程计算成果见表1。

2.2 断面形式设计

海堤断面按其迎水坡外形可分为斜坡式、陡墙式和混合式。海堤断面设计对断面型式的选取要做到经济合理、安全可靠，同时要因地制宜，根据各种堤型的特点结合当地自然条件来确定。斜坡式优点是迎水面平缓，反射波小，大部分波能在斜坡上消耗，防浪效果好，地基应力分布较好，对地基要求低，稳定性好，施工简单便于修复;缺点是断面面积大，占地多，波浪爬高大，需要较高的堤顶高程。陡墙式优点是断面小占地少，波浪爬高小;缺点是地基应力集中，沉降量大，对堤基要求高，堤前波浪底流速较大，需采取防护措施。

表1 海堤风浪、堤顶高程计算成果表

月亮湾海堤重建及加固工程集中的原有亲水平台上，《深圳市南澳月亮湾广场景观改造及地下停车场建设工程》的设计结合了原有亲水平台，在原有建筑物上增加了景观因素，同时根据堤段所处位置的重要程度、地形地质条件、筑堤材料、水流及波浪特性、施工条件，结合工程管理、生态环境和景观要求，综合比较确定。考虑到占地、变动引起的失稳、断面形式与加固段形式一致以及与地下停车场设计相结合等问题，拟采用直立式挡墙和斜坡式护岸两种断面方案形式。

由于月亮湾属大鹏湾海域，大鹏湾属于基岩海岸，地质条件相对较好，结合月亮湾海堤的现状情况，采用斜坡式护岸占海域面积较大，同时考虑重建段海堤与相邻堤段的结构形式相协调，推荐采用直立式挡墙断面形式。

由于选用陡墙式结构，需对护底以及护底块石重量进行计算。根据《海堤工程设计规范》SL435 －2008 有关规定，最大波浪底流速Vmax=2.64 m/s，查附录得堤前护底块石重量不小于150 kg，护脚深≥2 m。

2.3 护面块体选型及稳定重量计算

护面块体的选型对消浪效果有决定性意义，海堤设计中需要考虑在堤前设置消浪设施。目前海堤设计中常用的消浪设施主要有大块石、扭工字体、扭王字块、四角空心块、四脚锥体等消浪材料。各消浪材料的性能、优缺点见表2。

月亮湾海堤属凸岸海堤，堤身直接面临风浪正面冲击，而海浪带有一定的能量，必须在海岸上消耗掉，因此海浪的能量转化为对护岸结构的破坏力，需将海浪的能量在堤前就消耗掉，必须在堤前设置能抵抗风浪冲击、结构稳固的消浪块体，以保证护岸结构的安全。结合本工程各海堤的地形地质、现场施工场地条件、从消浪效果、施工、投资等方面进行综合比选后确定月亮湾海堤堤前采用扭王字体消浪。

表2 海堤消浪材料性能表

根据《海港水文规范》(JTJ213 －98)4.1.3 条规定:当水深≤13.7 m(绝对值)时，H/d ＜0.3 采用H5%波浪计算护面块体稳定重量。根据《海堤工程设计规范》(SL435 －2008)J.0.6 条规定

式中:Q 为单个块体的稳定重量，t;γb为块体材料的重度(kN/m3)，23 kN/m3;H 为设计波高，m，当平均波高与水深的比值时宜采用H5%，当时宜采用查表取1.79* 0.854 =1.53;KD为块体的稳定系数，取18;γ 为水的重度，10.25 kN/m3;计算结果W=1.12 t，护面块体的稳定重量取2 t 扭王字块体。