淺談某堤防工程中堤型的選用

邵大明，楊春旗，董 雪，劉凱坤

(1.遼寧省撫順市水利工程建設質量與安全監督站，遼寧 撫順 113000；2.遼寧省水利水電科學研究院，遼寧 沈陽 110003；3.東港市白云閘工程管理處，遼寧 丹東 118000)

沿河、渠、湖、海岸或行洪區、分洪區、圍墾區的邊緣修筑的擋水建筑物稱為堤防。堤防是世界上最早廣為采用的一種重要防洪工程。筑堤是防御洪水泛濫，保護居民和工農業生產的主要措施。河堤約束洪水后，將洪水限制在行洪道內，使同等流量的水深增加，行洪流速增大，有利于泄洪排沙，此外堤防還可以抵擋風浪及抗御海潮。

1 工程現狀及存在問題

此次修筑的堤防長12km，劃分為三個分區。堤防建設以現有岸坎或堤岸加高培厚為主，且加高高度及貼坡厚度均較小，采用山皮土與坡面結合，坡面易穩定且可較陡，侵占水域小，填筑高程量及坡面防護工程量均較少，相反利用砂吹填，坡面大，侵占水域面積大，填筑高程量及坡面防護工程量均較大，筑堤料運輸及施工也比較困難。一區外側為大遼河口行洪通道，采用砂吹填，上下游坡面平緩，侵占水域較大，且此段與上下游堤防在大遼河呈凸起狀，對河道行洪影響極大，同時因沖刷加劇需強化此段堤防護面結構。堤防外側為渤海、內側為含章湖，本段為堤防建設龍口段，水域水深較大，堤基相對較差，穿堤建筑物較多且規模大，臨時圍堰長且斷面大，此段堤防直接采用山皮土立堵進占，龍口封堵極為困難且投資較大，坡面無法及時完成臨時防護和防滲。

2 堤型選用

鑒于此段堤防相對較短，且位于非風浪迎水側，水深較淺，堤防基礎較好，堤防填筑利用山皮土立堵進占基礎處理簡單、施工便利、工程量少、投資節省。借鑒堤防建筑物圍堰施工經驗，采用袋裝砂棱體充填堆砌，利于龍口合攏，施工速度快，安全可靠，同時袋裝砂棱體自身具備一定的防沖和抗滲能力，為其防護和防滲施工爭取時間，避開潰壩風險；而且，根據遼東灣新區內外海樞紐控制工程設計，船閘圍堰工程也采用袋裝砂斜坡堤結構。因此，此段堤防采用袋裝砂斜坡堤結構。

袋裝砂斜坡堤結構是近年來國內外堤壩工程實踐中較為廣泛采用的一種新型結構型式。它能因地制宜，就地取材，特別適合石料資源匱乏、石價較高，而自然砂源較為豐富，砂料費用較石料費用低廉的地區。在這些地區，該結構型式與拋石堤相比，具有造價低、工期短等方面的優勢。它利用土工織物的成型作用，采用泥漿泵取砂充填筑堤，機械化程度較高，能快速形成棱體，由于土工織物的加強作用整體性較好，適應軟基變形，施工工作面大，施工速度快、周期短。該結構型式在唐山曹妃甸地區、長江中下游、長江三角洲地區、華南、天津已有許多成功的工程實踐，取得了良好的經濟效益和社會效益，形成了一整套成熟的設計、施工質量檢驗體系，是廣泛應用于水運、水利等行業的新型的結構型式。其中堤防袋裝砂斜坡堤布置圖如圖1所示，堤心填筑型式特性表見表1。

圖1 堤防袋裝砂斜坡堤布置圖

表1 堤心填筑型式特性表

根據表1，采用山皮土填筑，運輸方便、施工便利；采用袋裝砂填筑，投資基本沒有影響，但施工速度快、工期短、對軟基適應性強、地基處理方便，安全可靠，質量有保障，考慮此段堤防長度較短，采用該方法是合適的。

工程堤防高度大部分高于5.0m，但風浪作用不是十分強烈，堤防斷面可采用復合式或單坡式斜坡斷面，迎水側坡面可采用兩種方案：只設置壓載平臺；設置壓載平臺和消浪平臺。堤頂采用兩種方案：無防浪墻；設置防浪墻。護面結構方案：工程堤防護面根據建筑材料及風浪強烈程度，結合附近堤防護面，適合工程的有塊石和混凝土預制塊。

鑒于塊石料場較遠(最近的距離工程區約120km)，且現在石料開采限制較多，工程用量較大，運輸困難，工期長，不可預見因素增加，因此工程護面不采用塊石(包括砌石、拋石)。

由于工程堤防岸坎坎頂較高，風浪作用不十分強烈，通過計算無需采用糙率較大的柵欄板、扭工字塊、四腳椎體及扭王字塊等結構復雜或鋼筋含量較高的混凝土預制塊，采用制作相對簡單、無需鋼筋的四腳空心方塊，四腳空心方塊具有消浪條件較好，單價適宜，整體美觀的特點。

現狀吹填圍堰臨海側設有部分四腳空心方塊防護，經檢測，四腳空心方塊質量和重量滿足此次堤防設計，部分未破損(現狀和拆除后)的可以利用。

現在水泥、鋼材產能過剩，選擇混凝土預制塊也是合適的。

根據堤防斷面及護面結構方案組合，結合堤段所在的地理位置、筑堤材料、水流及風浪特性、施工條件、運用和管理要求、環境景觀、工程造價、生態保護等因素，提出下列4種堤型進行對比。

方案1：無防浪墻+設置壓載平臺+坡比為1∶2+無消浪平臺+四腳空心方塊；

方案2：無防浪墻+設置壓載平臺+坡比為1∶2+設置消浪平臺+坡比為1∶2.5+四腳空心方塊；

方案3：設防浪墻+設置壓載平臺+坡比為1∶2+無消浪平臺+四腳空心方塊；

方案4：設防浪墻+設置壓載平臺+坡比為1∶2+設置消浪平臺+坡比為1∶2.5+四腳空心方塊。

一區由于不設消浪平臺，園區規劃地面工程基本能夠滿足要求，不參與比較。防浪墻結合濱海景觀及人防要求，采用高度為0.6m。

表2 堤防堤型方案比較

根據表2，采用消浪平臺可以明顯降低堤防總體(包括防浪墻)高度，設置防浪墻不僅可以降低堤防填筑高度，減少投資，而且可結合欄桿人防、美觀協調，投資節省，因此，此次堤防推薦采用設置防浪墻方案，即方案3和方案4。

此次重點比較方案3和方案4，即比較加高堤頂和增設消浪平臺的優缺點比較。方案3由于未設置消浪平臺，防浪墻頂高程高出方案4，在假定防浪墻等高前提下，即將提高堤身功能替代消浪平臺的建設。此段堤防在項目建議書階段和可行性研究階段，園區吹填高程暫定為3.5～3.8m，堤防方案設計亦按3.5～3.8m考慮，為兼顧園區景觀，盡量降低堤防建設高程，設計修建消浪平臺可行且效果明顯。但隨著園區吹填逐步進行及園區規劃的完善，此段堤防所在部位的金錦灣水城園區規劃回填高程抬升，且大部分濱海景觀規劃在堤防后側修建帶狀微地形，因此，適當提高堤防堤頂高程(但不高于帶狀微地形高程)對帶狀微地形的臨水側景觀基本不產生負面影響。從施工角度看，顯然消浪平臺的建設要較方案3提高堤身困難，投資亦較大，工期長。對于此段堤防，不管設不設置消浪平臺，均需對現有堤岸進行加高。同時，考慮此段堤防為路堤結合，由于方案4加高高度較小，僅路基和路床高度即可滿足。此時，大部分堤岸作為道路路堤需挖除后并進行處理才能作為路堤，相反，采用方案3，高度大于路基和路床高度，剩余的部分可以作為路堤填筑高度，既簡化了路堤處理，也利于道路建設，而且適當提高路堤，利于道路和上游越浪的排水體系建設。

綜上，方案3結合園區吹填高程的調整和景觀帶需求，可以在項目建議書和可行性研究階段堤型基礎上適當提高堤頂高程，簡化消浪措施，降低施工難度和基礎處理工程量，縮短工期，節約資金，而且不影響后期景觀設施建設，也利于道路工程的實施和排水體系的建設。

因此，此次堤防采用方案3，即設防浪墻+設置壓載平臺+坡比為1∶2+無消浪平臺+四腳空心方塊。考慮水域較深，為與堤防三區其余堤段堤頂高程協調，此段堤防上游設置消浪平臺。

3 結論

近幾年來新修堤防工程對防洪起到重要作用。堤防的建設，一般都與河道整治密切結合。例如為了擴大河道泄洪能力，除加高培厚堤防還要采取疏浚河道、裁彎取直、改建退建以及及時清除河道內的阻水障礙物等措施。堤型的選用對整個堤防工程意義重大，好的堤型選擇方案能使整個堤防工程節約成本、提高使用壽命；具有外觀新穎，結構整體性好，安全可靠，施工有保證，經濟合理等特點。堤防是重要的水利防洪工程和城市市政工程，其成功實施將帶來較大的效益。