越浪海堤的斷面設(shè)計(jì)

1、越浪海堤的斷面設(shè)計(jì) 摘要：本文介紹了越浪海堤斷面設(shè)計(jì)的基本，提出了解決了堤身斷面設(shè)計(jì)過程中越浪量、堤頂高程、堤身強(qiáng)度、排水及恢復(fù)型海岸等設(shè)計(jì)的方法。關(guān)健詞：海堤 越浪量 斷面設(shè)計(jì) 護(hù)面強(qiáng)度 排水 自然型海岸1概述我國有總長3.2萬公里的海岸線，其中大陸海岸線1.8萬公里，島嶼海岸線1.4萬公里，隨著沿海地區(qū)的快速，臺(tái)風(fēng)暴潮造成的損失越來越大，已建海堤大部分已很難適應(yīng)當(dāng)前防潮、洪的要求。由于缺乏反映海堤自身特點(diǎn)和要求的國家標(biāo)準(zhǔn)，海堤工程設(shè)計(jì)、施工和管理難以做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、管理規(guī)范的要求。筆者近年為配合廣東省“十項(xiàng)民心工程”的實(shí)施，編撰廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)廣東省海堤工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則（試行）

2、db44/t182-2004，期間，對(duì)現(xiàn)有海堤作了一些調(diào)研，并根據(jù)已有的設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)越浪海堤的斷面設(shè)計(jì)，在此提出粗淺看法。，海堤的設(shè)計(jì)以是否允許越浪劃分為兩大類，即不允許越浪和允許部分越浪。大部分的海堤建在軟土地基上，若都按不允許越浪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，則對(duì)堤頂高程和斷面尺寸的要求較高，投資大，往往不經(jīng)濟(jì)合理，允許部分越浪的海堤的合理設(shè)計(jì)就成了設(shè)計(jì)者要認(rèn)真考慮的問題。越浪海堤的斷面設(shè)計(jì)主要解決越浪量、堤頂高程、堤身斷面、護(hù)面強(qiáng)度及排水及恢復(fù)自然型海岸等方面的問題。2 設(shè)計(jì)步驟2.1堤頂高程堤頂高程是確定堤身斷面規(guī)模的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)。堤頂高程的確定要考慮海堤沉降量，可按下式：（1）式中對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)頻率水位

3、的堤頂高程（m）；與設(shè)計(jì)頻率相應(yīng)的高潮位（m）；按設(shè)計(jì)波浪計(jì)算的累積頻率為f%的波浪爬高值（m）；由于按允許部分越浪設(shè)計(jì)，取%；安全超高值（m），按表2規(guī)定值選取。表2 堤頂安全加高值海堤工程等級(jí) 12345允許部分越浪a（m）0.50.40.40.30.3堤頂高程有兩層含義，一是指防浪墻頂面，二是指堤身斷面頂面，當(dāng)?shù)添斉R海側(cè)設(shè)有防浪墻、且防浪墻穩(wěn)定、堅(jiān)固時(shí)，堤頂高程可算至防浪墻頂面。但堤身斷面頂面的高程仍應(yīng)高出設(shè)計(jì)高潮（水）位0.5以上，且不得低于設(shè)計(jì)高潮（水）位0.5m。如何處理好堤頂高程與允許部分越浪的關(guān)系，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以堤頂高程的要求初步確定某一高程，越浪量大于允許越浪量要求時(shí)，堤頂高程應(yīng)

4、重新確定，一般是加高堤頂或通過對(duì)堤頂、背海側(cè)坡面加強(qiáng)防沖保護(hù)等方法來提高海堤允許越浪量。當(dāng)海堤堤前波浪較大，通過前兩種方法均難以滿足要求時(shí)，也可采用人工消浪措施減小海堤堤前波浪，控制越浪量。沿海城市的沿海（江）堤防一般都有景觀要求，為滿足城市的總體規(guī)劃要求，對(duì)堤路結(jié)合海堤堤頂高程的要求予以適當(dāng)放寬，但須計(jì)算越浪水量，并根據(jù)水量設(shè)置完備的排水系統(tǒng)，與城市排水系統(tǒng)接駁，以保證越浪量及時(shí)排泄。在考慮預(yù)留沉降量后，設(shè)計(jì)圖上的堤頂高程應(yīng)為考慮堤身固結(jié)、堤基附加沉降量后的工后堤頂高程，故設(shè)計(jì)者應(yīng)在圖紙的說明部分明示計(jì)算沉降量及施工時(shí)要求的預(yù)留沉降高程。2.2 越浪量大部分的海堤的損毀均由于超標(biāo)準(zhǔn)潮浪的越浪

5、水體作用，允許部分越浪的海堤其越浪量成為海堤斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素。海堤的越浪量是指1m單位寬度海堤上每秒鐘波浪翻越海堤的水量，其單位為（m3/s.m）。當(dāng)海堤越浪超過一定數(shù)量時(shí)，將導(dǎo)致堤身破壞，目前國內(nèi)外對(duì)海堤允許越浪量的確定和越浪量計(jì)算方法的成果均建立在模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，越浪量允許值見表1 。表1幾種常見護(hù)面結(jié)構(gòu)型式海堤的允許越浪量海堤型式和構(gòu)造 允許越浪量(m3/sm)有后坡（海堤）堤頂為混凝土或漿砌塊石護(hù)面，內(nèi)坡為生長良好的草地堤頂為混凝土或漿砌塊石護(hù)面，內(nèi)坡為墊層完好的干砌塊石護(hù)面0.020.05無后坡（護(hù)岸）堤頂有鋪砌0.09濱海城市堤路結(jié)合海堤堤頂為鋼筋混凝土路面，內(nèi)坡為墊層完好

6、的漿砌塊石護(hù)面0.09以上述值作為堤身越浪量的控制上限，通過越浪量計(jì)算，方法見1第8章，可以令堤身的越浪量滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)越浪量超出允許值時(shí)，可采取改變斷面布置、調(diào)整護(hù)面結(jié)構(gòu)措施削減波浪或增強(qiáng)護(hù)面的抗沖強(qiáng)度。對(duì)防護(hù)級(jí)別較高的1、2級(jí)海堤或有重要防護(hù)對(duì)象的海堤應(yīng)結(jié)合模型試驗(yàn)確定允許越浪量，同時(shí)驗(yàn)證堤頂和內(nèi)坡護(hù)面的防沖穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)添敒榛炷粱驖{砌石護(hù)面、內(nèi)坡為墊層完好且有效的干砌石護(hù)面時(shí)，除按設(shè)計(jì)重現(xiàn)期波浪條件計(jì)算越浪量外，還應(yīng)提高一級(jí)波浪設(shè)計(jì)重現(xiàn)期校核越浪量，在校核條件下允許越浪量可放寬至0.07(m3/sm)。目前海堤允許越浪量和越浪量計(jì)算方法均建立在簡(jiǎn)單單坡和陡墻模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，計(jì)算方法和

7、計(jì)算公式比較單一且精度有限，難于適應(yīng)復(fù)雜斷面結(jié)構(gòu)型式海堤的越浪量計(jì)算。從安全和經(jīng)濟(jì)的角度考慮，對(duì)重要海堤結(jié)合模型試驗(yàn)確定越浪量是必要的。2.3 堤身斷面斷面設(shè)計(jì)時(shí)，先參照已建類似工程初擬斷面形式，根據(jù)波浪要素及海堤等級(jí)，確定堤頂高程，經(jīng)過穩(wěn)定計(jì)算，反復(fù)調(diào)整尺寸，最終確定合理的斷面。斷面調(diào)整的大前提是，降低堤頂高程，控制穩(wěn)定，應(yīng)從以下兩各方面著手：（1）斷面內(nèi)部調(diào)整內(nèi)部調(diào)整包括調(diào)整邊坡、調(diào)整護(hù)面、調(diào)整高程。穩(wěn)定不能滿足時(shí)，放緩邊坡是比較奏效的措施；調(diào)整護(hù)面結(jié)構(gòu)，可以不改變斷面形狀而僅改變堤身護(hù)面，利用不同護(hù)面的糙率，削減波浪爬高，降低堤頂高程。（2）斷面形式調(diào)整可對(duì)堤身設(shè)置消浪平臺(tái)，平臺(tái)位設(shè)置于

8、多年平均高潮位加50cm超高處，可以減少波浪爬高，且有利于斷面的穩(wěn)定性。堤前有灘涂的應(yīng)采用非工程措施，種植紅樹林，既可減少波浪爬高，又能固灘保堤護(hù)岸。堤前水深較大時(shí)，可考慮堤前設(shè)置潛堤的工程措施來減少波浪爬高。2.4 護(hù)面強(qiáng)度護(hù)面主要指的是臨海側(cè)面、堤頂、背海側(cè)面護(hù)面的強(qiáng)度。（1）臨海面臨海側(cè)直接經(jīng)受波浪作用，護(hù)面結(jié)構(gòu)主要從整體性、抗沖刷、消浪等角度綜合考慮。該部分結(jié)構(gòu)上部應(yīng)能夠承受波浪的打擊、上吸。下部應(yīng)能承受波浪的反復(fù)掏刷。因此要求護(hù)面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要高，穩(wěn)定性要滿足要求，護(hù)面底要做好反濾，同時(shí)坡面要留足排水孔，漿砌或混凝土砌石護(hù)坡具有較好的整體性，外表美觀，抗波浪能力較強(qiáng)，返修率低，管理方便。

9、但適應(yīng)變形能力差，當(dāng)岸坡發(fā)生不均勻沉陷時(shí)，砌縫容易出現(xiàn)裂縫。應(yīng)在堤身土體充分固結(jié)，基礎(chǔ)沉降已基本完成，且土坡基本穩(wěn)定后的堤段經(jīng)穩(wěn)定厚度計(jì)算，確定護(hù)面厚度?；炷疗鍪?，雖造價(jià)稍高于漿砌石，但砌筑質(zhì)量要優(yōu)于漿砌石?；炷磷o(hù)面下的砂心堤段，在波浪破碎時(shí)，自波峰拋出的水流的沖擊，對(duì)板產(chǎn)生周期性動(dòng)力荷載，引起護(hù)面下砂土的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)波浪爬升和自斜坡上下落時(shí)，護(hù)面構(gòu)件上的壓力交換也引起運(yùn)動(dòng)。在波浪作用下，混凝土面板即使止水做得夠好，也避免不了板下部填料的移動(dòng)，這種移動(dòng)最終導(dǎo)致板底脫空，波浪作用時(shí)擊碎板面。對(duì)淤泥質(zhì)堤基，堤身土體充分固結(jié)后，當(dāng)迎潮面封閉時(shí)，可不留排水孔。護(hù)腳要有足夠的支承力，要能防止底腳被淘刷，

10、或發(fā)生淘刷時(shí)，仍有足夠的能力支承護(hù)面結(jié)構(gòu)。（2）堤頂?shù)添攧t由于要滿足越浪的強(qiáng)度要求，護(hù)面的強(qiáng)度要求同迎潮面，由于堤頂一般兼作防汛公路，根據(jù)這一特點(diǎn)，護(hù)面一般采用混凝土結(jié)構(gòu)。為保證堤頂護(hù)面混凝土結(jié)構(gòu)的平整度，要求堤身填土的沉降、固結(jié)量已基本完成，此時(shí)的堤頂護(hù)面結(jié)構(gòu)不再留沉降縫，而只留伸縮縫，路面設(shè)計(jì)的術(shù)語為脹縫，縮縫。脹縫一般設(shè)在堤軸線平面曲線曲率變化的起止部位，直線段較長時(shí)，可每200m設(shè)一條，縫間通過可以伸縮的拉力桿（鋼筋）連接?？s縫一般46m設(shè)置一條，采取誘導(dǎo)切割方式，在護(hù)面上切割深35cm，寬38mm的假縫形式，當(dāng)護(hù)面板收縮時(shí)，將沿此最薄弱斷面有規(guī)則地自行斷裂?？p間填灌瀝青類材料。（3）背海側(cè)面爬上海堤臨海側(cè)坡的浪花，越過防浪墻，直接與堤頂或后坡碰撞，因此流速哀減迅速，故背海側(cè)坡的防護(hù)主要以能承受垂直于坡面的沖擊力為主，無波浪的回流水流的拖拽力，因此護(hù)面設(shè)置原則應(yīng)為透水、消能。在保證良好的反濾墊層的基礎(chǔ)上，按其造價(jià)高低