基于动态平衡坡面理念的促淤堤护面结构优化

2022-02-12吴挺松

浙江水利科技 2022年1期

关键词：抛石动态平衡大块

吴挺松，冯闪

（浙江省水利水电勘测设计院，浙江杭州 310002）

1 工程概况

温州大门港口物流区促淤堤工程是围垦的先期启动工程（见图1），通过工程促淤加快规划围区涂面的淤涨，减少后期围区开发投资，为后期温州大门港口物流区围垦工程实施创造条件。

图1 工程平面布置图

工程采用“潜坝（-1.0 m）+口门”的促淤方式，促淤堤与口门段总长4 320.0 m，其中促淤堤段长3 370.0 m，预留口门段长950.0 m。工程等别为Ⅳ等，主要建筑物促淤堤为4级建筑物，按20 a一遇的防潮（洪）标准设计[1]（见表1）。促淤堤基础处理及外海侧护面结构结合永久海堤考虑。

表1 20 a一遇促淤堤外海侧设计波要素成果表（P=5%）

因堤轴线走向不同，促淤堤分为G1堤和G2堤。受地理位置影响，G1堤设计波浪较小，G2堤设计波浪相对较大。下文均以G2堤为例分析抛石促淤堤护面结构的优化设计过程。G1按1999年浙江省水利厅出版的《浙江省海塘技术规定》计算。

2 工程设计思路

2.1 原促淤堤结构设计[2]

促淤堤堤顶高程-1.00 m，堤顶宽69.00 m。堤顶向外海侧以1：4的斜坡到高程-4.00 m，宽25.00 m的抛石平台，最后以1：4的斜坡到涂面或接大块石护脚。堤顶向围区侧以1：3的斜坡至高程-4.00 m，宽22.00 m的抛石平台，最后以1：3的斜坡到涂面。促淤堤面层所有部位均采用不同重量的大块石进行保护，具体堤身结构见图2。

图2 促淤堤原设计断面图单位：cm

2.2 护面结构变更的原因

由于本工程配套石料场大块石的产出数量无法满足工程需求，且温州当地市场石料供应紧张，基本无法采购到满足工程要求的大块石料，因此需要对护面结构进行优化。

2.3 基于动态平衡坡面理念的护面结构优化方案

宽肩台斜坡堤，堤身在缺少足够防护的情况下，其外坡在波浪的不断作用下将被塑造成动态平衡坡面。形成动态平衡坡面后，初始断面的坝肩出现冲蚀，堤顶内侧出现抛石堆积。

由于本工程堤身断面较大，外坡坝肩被冲刷的抛石仍然堆积在堤身范围之内，不会带来明显的抛石损失。而且，促淤堤并非永久建筑物，后期海堤施工时可以对其进行修坡整平。因此设计决定利用动态平衡坡面理念优化促淤堤护面结构，优化设计后仅对促淤堤外海侧1：4斜坡和堤脚涂面等重要位置按进行大块石保护，其余部分均为抛石统料裸露（见图3）。

图3 基于动态平衡坡面理念的促淤堤护面结构优化断面图单位：cm

2.4 波浪模型验证[3]

根据拟定的促淤堤护面结构优化方案，河海大学于2018年11月开展波浪断面物模试验，观测经波浪作用后的动态平衡坡面情况（见图4）。根据物模试验结论，坡面经动态平衡后，外海侧堤头20.00 m范围内出现抛石冲刷，最大冲深1.05 m；之后35.00 m范围出现抛石堆积，最大堆高1.12 m；其余部位结构稳定，没有变化。经波浪模型验证，动态平衡坡面形态符合设计预期，满足工程要求。