平陽縣鰲江標準堤加固工程設計
2015-04-29 00:00:00吳能鋒
基層建設 2015年4期
摘要：鰲江標準堤的加固加高改造工程是促進地區經濟發展和改善人民生活質量的重要工程，文章結合工程實際，從工程設計背景和工程設計要求出發，結合相關規范對對安全超高、抗滑穩定安全系數、設計參數、各頻率設計潮水位、標準堤地基土設計參數以及波浪爬高及堤頂高程和海堤越浪量進行設計計算，計算結果可為工程設計建設施工提供參考。
關鍵詞：鰲江標準堤;垂楊段;鎮區段;下埠段;加固加高
1"工程背景
鰲江標準堤是浙江省溫州市的交通要道。鰲江鎮區距鰲江出海口約6公里，與龍港鎮隔江相望。鰲江標準堤加固工程是鰲江防洪、防潮的重要項目，該工程內容是為現有鰲江標準堤的垂楊段、鎮區段、下埠段進行加高。這三段堤總長8.114km（含碼頭、閘口等缺口，下同），其中垂楊段及下埠段是在現有堤斷面范圍內進行加高，而鎮區段標準堤則在現有2425m堤防外側，緊貼堤防新建框架堤及854m"現有框架堤加高、405m土石堤加高。堤線范圍內的水閘二座、小涵閘三座，另現有與碼頭、砂場交叉旱閘口約50處，需進行改建、搬遷或廢除。該工程任務是以擋潮、防洪為主，結合鰲江沿江景觀，將現有堤防加固加高形成鰲江北岸防洪屏障，保護平陽縣人民生命財產的安全。
工程由鰲江垂楊段、鎮區段、下埠段組成，經安全鑒定，由于堤身沉降，垂楊段低于二十年一遇堤防防浪墻設計高程約0.80～0.87m;鎮區段低于五十年一遇防浪墻設計高程約0.6～1.1m;下埠段低于五十年一遇防浪墻設計高程約0.58～1.27m，此外，該工程堤防范圍內的兩座水閘也未能滿足設計防潮要求，該工程在安全評估結論中定性為“三類塘”，因而，該工程的加固是十分必要、十分迫切的。
2"工程設計
2.1"設計規模
垂楊段起點為龍港大橋，終點為雁門水閘;鎮區段起點為雁門水閘，終點為下埠水閘;下埠段起點為下埠水閘，終點為紅磚廠。主要內容為：平陽縣鰲江標準堤垂楊段（2.11km）堤頂結構加高工程;平陽縣鰲江標準堤鎮區段（2.425km）新建框架堤及854m現有框架堤加高工程、405m土石堤加高工程;平陽縣鰲江標準堤下埠段（2.32km）堤頂結構加高處理工程;下埠水閘、雁門水閘防潮工程以及三座小涵洞加裝防潮閘門;碼頭、沙場閘口50處建鋼閘門防潮工程。
2.2"設計依據
鰲江北岸標準堤是鰲江鎮乃至平陽縣防洪的重要組成部分，保護著平陽縣百余萬人口的生命財產安全。根據該工程的規模和防護對象，考慮到平陽縣屬于沿海經濟發達地區，根據《海堤工程設計規范》（SL435-2008），并按現行國家標準《防洪標準》（GB50201-94）、《堤防工程設計規范》（GB50286-2013）等標準及規范，確定該工程等別為Ⅲ等。原垂陽段按農村為4級建筑物，現垂陽段劃入城區，標準相應提高為3級。該工程各部分建筑物級別確定為：主要建筑物標準堤3級，相應防潮標準為五十年一遇。鰲江標準堤防潮標準：標準堤防潮標準為50年一遇高潮位遭遇50年一遇風浪，按允許部分越浪設計。標準堤設計潮位：5.26m。
2.3"設計結果
結合設計要求和相關基礎資料對安全超高、抗滑穩定安全系數等設計參數進行率定得出垂楊、鎮區、下埠段堤防安全超高0.4m，垂楊、鎮區、下埠段正常運行工況下的抗滑穩定安全系數為1.20，非常運行工況下的抗滑穩定安全系數為1.10。設計潮水位和堤防地基土層設計參數見表1-3。
表1"各頻率設計潮水位
頻率潮位
1%
2%
5%
10%
20%
50%
設計高潮位（m）
5.41
5.26
4.83
4.58
4.33
4.00
設計低潮位（m）
-2.67
-2.57
-2.46
-2.37
-2.25
-2.14
表2"垂楊段標準堤地基土設計參數表
項目
序號
地層名稱
壓縮
模量
Es
（MPa）
承載
力特
征值
（kPa）
抗剪強度
側阻力特征值qsai（kpa）
快剪
固快
預制樁
鉆孔灌
注樁
攪拌樁
粘聚力
c（kPa）
內摩擦角
Φ（°）
粘聚力
c（kPa）
內摩角
φ（°）
3
粘土夾碎石
3.48
85
19.0
4.6
24.7
13.2
4
粉質粘土
4.44
130
17.5
6.9
26.4
15.1
16.0
13.5
12.5
5
淤泥混粉砂
2.77
65
5.8
18.0
3.7
22.7
5.0
4.5
4.0
T
粉砂混淤泥
3.27
100
2.0
27.4
9.0
7.5
7.0
6
淤泥
1.96
45
11.2
3.2
6.5
15.4
4.5
4.0
3.5
7
淤泥質粘土
2.76
60
13.9
3.6
8.6
15.0
7.5
6.5
6.0
表3"鎮區、下埠段標準堤地基土設計參數表
項目
序
號
地層名稱
壓縮
模量
Es
（MPa）
承載
力特
征值
（kPa）
抗剪強度
側阻力特征值qsai（kpa）
快剪
固快
預制樁
鉆孔
灌注
樁
攪拌樁
粘聚力
c（kPa）
內摩
擦角
Φ（°）
粘聚力
c（kPa）
內摩
擦角
Φ（°）
2
碎石土（堤身填土）
[20]
220
[粘聚力c=10kPa、摩擦角φ=30°]
20.0
17.0
16.0
3
粘土（堤身填土）
3.48
85
19.0
4.6
24.7
13.2
14.0
12.0
11.0
4
含粉砂淤泥
2.68
60
5.6
4.5
6.4
14.0
5.0
4.5
4.0
T
粉砂混淤泥
[3.2]
100
[粘聚力c=3kPa、摩擦角φ=15°]
9.0
7.5
7.0
5
淤泥
1.96
45
8.4
3.7
6.3
15.4
4.5
4.0
3.5
6
淤泥質粘土
2.65
55
12.7
5.5
10.8
15.2
7.5
6.5
6.0
說明：1、[……]值為參考相關規范，結合地區經驗提出的參考值;
2、第②層、第④-1"層提供變形模量參考值，單位為MPa。
4"堤防加高加固設計
波浪爬高及堤頂高程計算成果見下表。對于鎮區段的框架式堤無公式可用，暫按直立式墻爬高公式計算。此外，堤頂高程（不含防浪墻）需高出設計高潮位0.5倍百分之一大波波高，即高出0.5H1%，設計堤頂路面最低高程=設計潮位5.26m+0.5H1%。越浪量計算采用《浙江省海塘工程技術規定》方法進行。各堤段越浪量計算表見表4。框架堤的越浪量無公式可用，暫不計算，見表5。
該工程總體布置考慮為現有鰲江標準堤垂楊段、鎮區段、下埠段進行加高，三段堤總長8.114km，其中垂楊段及下埠段是在現有堤斷面范圍內進行加高，而鎮區段標準堤則在現有2425m堤防外側，緊貼堤防新建框架堤及854m現有框架堤加高、405m土石堤加高。框架堤起始于ZQ0+214，終結于ZQ2+639，包含交叉旱閘空缺及框架堤與土石堤的兩端過渡段在內，總長2425m。其中，ZQ2+139至ZQ2+639"共長500m的框架堤已于2012年應急加固工程中建造至約高程1.70m。
表4"波浪爬高及堤頂高程計算表
段名
風向組
樁號
H1%
KF
K△
Ro
KV
RF%
Z計
設計堤頂路面
最低高程
（m）
附加工
后沉降
（m）
實際采用防
浪墻頂
高程（m）
實際采用堤
頂路面
高程（m）
垂楊段
S～SSW
CY0+000～CY2+110
0.55
0.77
0.9
1.32
1.30
0.65
6.31
5.44
0.2
6.54
5.74
鎮區段
SW～SSW
ZQ0+000～ZQ1+384
0.54
0.77
0.9
1.32
1.30
0.64
6.30
5.43
0.2
6.55
5.73
S～SSW
ZQ1+384～ZQ1+602
0.55
0.77
0.9
1.32
1.30
0.65
6.31
5.44
0.2
6.54
5.74
SE～SSE
ZQ1+602～ZQ2+639
0.60
0.77
0.9
1.32
1.30
0.71
6.37
5.46
0.2
6.56
5.76
下埠段
SW～SSW
XB0+000～XB0+965
0.57
0.77
0.9
1.32
1.30
0.68
6.34
5.45
0.2
6.55
5.75
S～SSW
XB0+965～XB1+505
0.73
0.77
0.9
1.32
1.30
0.87
6.53
5.53
0.2
6.73
5.93
SE～SSE
XB1+505～XB2+320
0.77
0.77
0.9
1.32
1.30
0.91
6.57
5.55
0.2
6.77
5.97
表5"海堤越浪量計算表
樁號
HC（m）
A
B
R（m）
無風條件下qs
越浪量（m3/s.m）
波向
垂楊段
1.32
0.0099
27.76
0.52
0.0000000331
0.0000000716
SW～SSW
下埠段XB0+300—XB0+600
1.39
0.0099
27.76
0.68
0.00000023
0.000000506
SE～SSE
XB0+700—XB1+500
1.47
0.0099
27.76
0.87
0.0000029
0.0000075
SE～SSE
XB1+600—XB2+320
1.49
0.0099
27.76
0.91
0.000007
0.000018
SE～SSE
5"結"語
該工程設計堤線范圍內的水閘二座、小涵閘三座，另現有交叉旱閘約50處，需進行防潮改建。考慮到工程結構分縫處的防滲安全，采用2cm厚PE低發泡板進行嵌縫，防浪墻位置采用651-Ⅱ型橡膠止水封閉。
作者簡介：
吳能鋒，現有職稱：工程師，主要從事工作：水工設計、水利規劃。
