濱海地區城區海堤加固設計探討

陳茂林

摘要:本文對廣東省珠海市城區部分海堤加固形式的簡單介紹,闡述濱海城市對海堤建設與城市人文景觀相結合的要求,分析海堤加固設計的結構細節優化,探討設計理念進行創新,對其他濱海城市海堤加固設計有一定的經驗交流意義。

關鍵詞:海堤設計;濱海城市;加固設計;防洪;消浪

1基本情況

珠海市位于廣東省南部,珠江口西岸,瀕臨南海。轄區擁有大小島嶼約145個,分布在香港、澳門周圍,環島海岸線長690km,已建有海堤500多公里,其中有100多公里海堤位于城市繁華城區。

珠海市是國家經濟特區,是珠江口西岸區域性中心城市和亞熱帶海濱風景旅游勝地,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,是城市風貌特征的代表。

2水文氣象特征

珠海市屬于亞熱帶季風氣候,根據珠海水文氣象資料,歷年來極端最高氣溫為 38.5°C,極端最低氣溫2.5°C。歷年平均日最高氣溫≥35°C日數為2.9天。各月的平均相對濕度在71%～86%之間。臺風是本地區主要自然災害之一,對本地影響較為頻繁。登陸的臺風最早于5月中旬,最遲于11月中旬,6～9月份是臺風盛行期。臺風影響期間會帶來大風和暴雨,引起風暴潮。百年一遇設計高潮水位為2.90m(黃基,下同)臺風增水計算得50年一遇臺風增水值為2.0m。

3海堤加固設計指導原則

《珠海市城市整體規劃》中規劃城區地面標高為3.40m,根據《廣東省海堤設計導則》及《堤防工程設計規范》計算百年一遇標準不允許越浪海堤堤頂高程為5.00m。珠海市是美麗的濱海旅游城市,海堤加固建設須有利營造青山綠樹相間,藍天碧海環抱的海濱花園城市風貌和幽靜、休閑、安逸的城市氣質。海堤建設須與周圍景觀相協調,體現浪漫珠海的親水文化與人的融合。因此海堤建設不宜按堤頂標高5.00m(100年一遇)的標準進行設計而應按允許越浪式海堤形式加固建設(堤頂高程為3.70m),以保證珠海景觀文化與親水情結的充分體現。

4海堤加固設計

對于允許越浪式海堤,為盡可能降低越浪量及越浪距離,海堤迎水坡不宜采用斜坡結構形式,宜采用岸坡直立胸墻形式(典型剖面圖一)。這種形式的海堤堤頂到海平面的高度較小,視野開闊,海陸結合比較協調。然而,這種形式海堤主要面臨的問題就是消浪設計。針對這一問題,在海堤加固設計中需要著重考慮胸墻、消浪平臺的優化設計。

4.1胸墻加固設計

臺風頻繁是濱海地區的共同面臨的問題,強臺風所引起的海浪對海堤的沖涮是海堤損壞的主要原因。老式的海堤胸墻多為漿砌石或干砌石結構。漿砌石結構在海浪的頻繁沖涮下,砂漿容易老化脫落,導致結構松散而損壞,這一問題上,干砌石結構更為明顯。海堤加固設計時,一般在原有的漿砌石胸墻迎水面增加鋼筋混凝土面板,面板厚一般為20mm～30mm,且面板應該設置至原海堤胸墻基礎面,面板與原漿砌石胸墻應采用錨筋連結,尤其是面板底部與原胸墻基礎須設置錨筋連結。為控制海堤越浪量,面板頂端宜設置反浪弧(典型剖面圖一),反浪弧逸出點切線方向與水平方向夾角宜設置在300～450之間,利用反弧的原理,使經反浪弧后逸出的海浪與緊跟涌來的海浪相撞而抵消部分海浪動能及降低越浪高度,從而降低海浪對胸墻的沖涮及越浪量。這種加固方法的優點是:

4.1.1 海堤胸墻整體性好,抗沖刷能力強及面板抗拉強度高;

4.1.2 工程投資較小;

4.1.3 施工期勿須拆除舊海堤胸墻,防汛壓力較小。缺點是:面板一般較薄,施工技術要求稍為嚴格。因此,在舊海堤胸墻增加混凝土面板的加固方法廣泛應用于濱海城市海堤加固項目,工程實踐比較成功。

4.2消浪平臺設計

海堤消浪的另一重要環節是臨海側消浪平臺,海堤是城市的一個重要景觀因素,消浪平臺不宜以純粹的凌亂拋石體來筑建,而應結合城市親水文化、娛樂休閑等功能對消浪平臺進行優化設計。

4.2.1在水深較大堤段,消浪平臺宜采用格柵板填充型式(典型剖面圖1)。

此類消浪平臺高程一般略高于平均高潮水位,格柵板施工采用現澆框梁與預制格柵砼梁相結合的形式筑造。預制塊形式為上小下大,與格柵板預制格柵砼梁安裝就位后,再澆筑格柵板現澆框梁。砼預制塊表面嵌砌一層鵝卵石并間隔設置相應拼圖,使得消浪平臺作為一條景觀親水步道。

這種做法的優點為:(1)格柵板澆筑完成后,預制塊既被格柵板鎖住又與格柵板分離,可以有效地消減在海浪沖刷及驟退時與親水平臺上產生的動水壓力,降低海浪動能;(2)平臺表面平整美觀,給人們茶余飯后提供一個散步休閑場所和一條美麗的風景。缺點:工程施工尺寸精度要求嚴格。

4.2.2在水深較淺、岸灘較長堤段,設置人工沙灘作為消浪平臺(典型剖面圖2)。

通過吹填方式筑造的人造沙灘利用沙子間幾乎為零凝聚力的特性及沙子在潮水中的運動規律,離散海浪在沙面支撐的應力,從而消減海浪的動能,降低海浪對海堤胸墻的沖涮能力及越浪高度。優點是既可消浪又營造一個休閑景觀沙灘,豐富城市景觀內容。缺點是投資較大。

因此,采用景觀消浪平臺來消減海浪能量的方式在濱海城市城區海堤建設中廣泛應用,已逐步取代凌亂的拋石結構消浪措施。

4.3堤頂設計

堤頂內側地坪8m范圍內設計應結合城市規劃要求,結合附近景觀要求,設計相應的景觀硬化地面,增加休閑小廣場、海堤護欄等景觀因素。

5結語

我國海岸線長度達約17000km,海堤的加固建設對沿海地區經濟發展有非常重要的保證作用,城市的發展給區域海堤建設提出新的設計思路,對海堤建設要求從單純的安全因素向與城市文化、城市景觀相融合方面轉移。只有深入實踐,切身考察,結合地域文化特征,大膽創新,不斷推陳出新,才能使海堤建設更加符合科學發展觀的要求,本次通過簡單分析珠海某一海堤建設的設計概況,對與其他城市海堤建設經驗有一定的相互交流意義。