浅谈某堤防工程中堤型的选用

邵大明，杨春旗，董 雪，刘凯坤

(1.辽宁省抚顺市水利工程建设质量与安全监督站，辽宁 抚顺 113000；2.辽宁省水利水电科学研究院，辽宁 沈阳 110003；3.东港市白云闸工程管理处，辽宁 丹东 118000)

沿河、渠、湖、海岸或行洪区、分洪区、围垦区的边缘修筑的挡水建筑物称为堤防。堤防是世界上最早广为采用的一种重要防洪工程。筑堤是防御洪水泛滥，保护居民和工农业生产的主要措施。河堤约束洪水后，将洪水限制在行洪道内，使同等流量的水深增加，行洪流速增大，有利于泄洪排沙，此外堤防还可以抵挡风浪及抗御海潮。

1 工程现状及存在问题

此次修筑的堤防长12km，划分为三个分区。堤防建设以现有岸坎或堤岸加高培厚为主，且加高高度及贴坡厚度均较小，采用山皮土与坡面结合，坡面易稳定且可较陡，侵占水域小，填筑高程量及坡面防护工程量均较少，相反利用砂吹填，坡面大，侵占水域面积大，填筑高程量及坡面防护工程量均较大，筑堤料运输及施工也比较困难。一区外侧为大辽河口行洪通道，采用砂吹填，上下游坡面平缓，侵占水域较大，且此段与上下游堤防在大辽河呈凸起状，对河道行洪影响极大，同时因冲刷加剧需强化此段堤防护面结构。堤防外侧为渤海、内侧为含章湖，本段为堤防建设龙口段，水域水深较大，堤基相对较差，穿堤建筑物较多且规模大，临时围堰长且断面大，此段堤防直接采用山皮土立堵进占，龙口封堵极为困难且投资较大，坡面无法及时完成临时防护和防渗。

2 堤型选用

鉴于此段堤防相对较短，且位于非风浪迎水侧，水深较浅，堤防基础较好，堤防填筑利用山皮土立堵进占基础处理简单、施工便利、工程量少、投资节省。借鉴堤防建筑物围堰施工经验，采用袋装砂棱体充填堆砌，利于龙口合拢，施工速度快，安全可靠，同时袋装砂棱体自身具备一定的防冲和抗渗能力，为其防护和防渗施工争取时间，避开溃坝风险；而且，根据辽东湾新区内外海枢纽控制工程设计，船闸围堰工程也采用袋装砂斜坡堤结构。因此，此段堤防采用袋装砂斜坡堤结构。

袋装砂斜坡堤结构是近年来国内外堤坝工程实践中较为广泛采用的一种新型结构型式。它能因地制宜，就地取材，特别适合石料资源匮乏、石价较高，而自然砂源较为丰富，砂料费用较石料费用低廉的地区。在这些地区，该结构型式与抛石堤相比，具有造价低、工期短等方面的优势。它利用土工织物的成型作用，采用泥浆泵取砂充填筑堤，机械化程度较高，能快速形成棱体，由于土工织物的加强作用整体性较好，适应软基变形，施工工作面大，施工速度快、周期短。该结构型式在唐山曹妃甸地区、长江中下游、长江三角洲地区、华南、天津已有许多成功的工程实践，取得了良好的经济效益和社会效益，形成了一整套成熟的设计、施工质量检验体系，是广泛应用于水运、水利等行业的新型的结构型式。其中堤防袋装砂斜坡堤布置图如图1所示，堤心填筑型式特性表见表1。

图1 堤防袋装砂斜坡堤布置图

表1 堤心填筑型式特性表

根据表1，采用山皮土填筑，运输方便、施工便利；采用袋装砂填筑，投资基本没有影响，但施工速度快、工期短、对软基适应性强、地基处理方便，安全可靠，质量有保障，考虑此段堤防长度较短，采用该方法是合适的。

工程堤防高度大部分高于5.0m，但风浪作用不是十分强烈，堤防断面可采用复合式或单坡式斜坡断面，迎水侧坡面可采用两种方案：只设置压载平台；设置压载平台和消浪平台。堤顶采用两种方案：无防浪墙；设置防浪墙。护面结构方案：工程堤防护面根据建筑材料及风浪强烈程度，结合附近堤防护面，适合工程的有块石和混凝土预制块。

鉴于块石料场较远(最近的距离工程区约120km)，且现在石料开采限制较多，工程用量较大，运输困难，工期长，不可预见因素增加，因此工程护面不采用块石(包括砌石、抛石)。

由于工程堤防岸坎坎顶较高，风浪作用不十分强烈，通过计算无需采用糙率较大的栅栏板、扭工字块、四脚椎体及扭王字块等结构复杂或钢筋含量较高的混凝土预制块，采用制作相对简单、无需钢筋的四脚空心方块，四脚空心方块具有消浪条件较好，单价适宜，整体美观的特点。

现状吹填围堰临海侧设有部分四脚空心方块防护，经检测，四脚空心方块质量和重量满足此次堤防设计，部分未破损(现状和拆除后)的可以利用。

现在水泥、钢材产能过剩，选择混凝土预制块也是合适的。

根据堤防断面及护面结构方案组合，结合堤段所在的地理位置、筑堤材料、水流及风浪特性、施工条件、运用和管理要求、环境景观、工程造价、生态保护等因素，提出下列4种堤型进行对比。

方案1：无防浪墙+设置压载平台+坡比为1∶2+无消浪平台+四脚空心方块；

方案2：无防浪墙+设置压载平台+坡比为1∶2+设置消浪平台+坡比为1∶2.5+四脚空心方块；

方案3：设防浪墙+设置压载平台+坡比为1∶2+无消浪平台+四脚空心方块；

方案4：设防浪墙+设置压载平台+坡比为1∶2+设置消浪平台+坡比为1∶2.5+四脚空心方块。

一区由于不设消浪平台，园区规划地面工程基本能够满足要求，不参与比较。防浪墙结合滨海景观及人防要求，采用高度为0.6m。

表2 堤防堤型方案比较

根据表2，采用消浪平台可以明显降低堤防总体(包括防浪墙)高度，设置防浪墙不仅可以降低堤防填筑高度，减少投资，而且可结合栏杆人防、美观协调，投资节省，因此，此次堤防推荐采用设置防浪墙方案，即方案3和方案4。

此次重点比较方案3和方案4，即比较加高堤顶和增设消浪平台的优缺点比较。方案3由于未设置消浪平台，防浪墙顶高程高出方案4，在假定防浪墙等高前提下，即将提高堤身功能替代消浪平台的建设。此段堤防在项目建议书阶段和可行性研究阶段，园区吹填高程暂定为3.5～3.8m，堤防方案设计亦按3.5～3.8m考虑，为兼顾园区景观，尽量降低堤防建设高程，设计修建消浪平台可行且效果明显。但随着园区吹填逐步进行及园区规划的完善，此段堤防所在部位的金锦湾水城园区规划回填高程抬升，且大部分滨海景观规划在堤防后侧修建带状微地形，因此，适当提高堤防堤顶高程(但不高于带状微地形高程)对带状微地形的临水侧景观基本不产生负面影响。从施工角度看，显然消浪平台的建设要较方案3提高堤身困难，投资亦较大，工期长。对于此段堤防，不管设不设置消浪平台，均需对现有堤岸进行加高。同时，考虑此段堤防为路堤结合，由于方案4加高高度较小，仅路基和路床高度即可满足。此时，大部分堤岸作为道路路堤需挖除后并进行处理才能作为路堤，相反，采用方案3，高度大于路基和路床高度，剩余的部分可以作为路堤填筑高度，既简化了路堤处理，也利于道路建设，而且适当提高路堤，利于道路和上游越浪的排水体系建设。

综上，方案3结合园区吹填高程的调整和景观带需求，可以在项目建议书和可行性研究阶段堤型基础上适当提高堤顶高程，简化消浪措施，降低施工难度和基础处理工程量，缩短工期，节约资金，而且不影响后期景观设施建设，也利于道路工程的实施和排水体系的建设。

因此，此次堤防采用方案3，即设防浪墙+设置压载平台+坡比为1∶2+无消浪平台+四脚空心方块。考虑水域较深，为与堤防三区其余堤段堤顶高程协调，此段堤防上游设置消浪平台。

3 结论

近几年来新修堤防工程对防洪起到重要作用。堤防的建设，一般都与河道整治密切结合。例如为了扩大河道泄洪能力，除加高培厚堤防还要采取疏浚河道、裁弯取直、改建退建以及及时清除河道内的阻水障碍物等措施。堤型的选用对整个堤防工程意义重大，好的堤型选择方案能使整个堤防工程节约成本、提高使用寿命；具有外观新颖，结构整体性好，安全可靠，施工有保证，经济合理等特点。堤防是重要的水利防洪工程和城市市政工程，其成功实施将带来较大的效益。