浅论海塘加固工程设计中的若干问题

袁文喜,曾 甄,毛丹红

(浙江省水利水电勘测设计院,浙江 杭州 310002)

1 问题的提出

20世纪90年代浙江连续遭受1994年17号和1997年11号2次强台风侵袭,给沿海地区造成严重的人员和财产损失。浙江省委、省政府作出了“建千里海塘、保千万生灵”的决策,全省建成了约1 400 km的标准海塘,大幅提高了浙江沿海地区防御台风暴潮的能力,发挥了显著的防灾减灾效益。然而历经10 a运行,部分建于软土地基上的海塘出现较大的沉降变形,同时还存在一些标准不配套的沿塘水闸和防御能力偏低的非标准海塘,故进一步对海塘实施加固、完善和配套日显重要。新时期,浙江省委、省政府提出了组织实施以海塘、江堤和民房加固为主要内容的“强塘固房”工程,并写入了省委全会决定和政府工作报告,作为全省实施“全面小康六大行动计划”的重点工作。按照“强塘固房”工程要求,今后5 a要加固沉降30 cm以上及较严重变形等一线海塘548 km和配套闸站371座,投入资金35.7亿元。

在海塘工程设计技术规范方面,浙江省在1989年颁布的《浙江省海塘工程技术规定》第一册基础上,根据1994年17号和1997年11号台风暴潮灾害以后海塘工程技术研究成果,进行修订补充,并于1999年颁布实施新的《浙江省海塘工程技术规定 (上、下册)》,沿用至今。2008年底水利行业标准《海堤工程设计规范》 (SL 435—2008)获水利部批准,于2009年2月11日正式实施。

为配合“强塘固房”工程的实施,本文从海塘加固设计的角度,对照浙江省的《浙江省海塘工程技术规定(上、下册)》(以下简称 “《海塘规定》”),结合新近颁布实施的《海堤工程设计规范》(SL 435—2008)(以下简称“《海堤规范》”),提出相应的设计见解以供参考。

2 设防标准问题

2.1 防潮 (洪)标准

《海塘规定》与《海堤规范》均是按照防护对象的规模和重要性划定工程防潮(洪)标准。但《海堤规范》的有关规定是结合国家和社会发展现状,特别是沿海地区经济社会发展现状,在具体指标划分、保护对象分类等规定上有所突破,有所创新。

2.1.1 防护对象分别防护的原则

《海堤规范》中针对防护区范围较大,且各类防护对象可以分别防护的情况,提出应分别采取防护措施,各段海堤工程的防潮(洪)标准应根据各防护对象的重要程度和规模,由防护对象的防潮(洪)标准分别确定。同时,同一封闭区的海堤工程,防潮 (洪)标准应一致,如果不能分别防护时,为保证主要防护对象的防潮(洪)安全,应以各防护对象中防潮 (洪)标准较高的防护对象确定海堤工程的防潮(洪)标准。

2.1.2 特殊防护区的设防标准

《海堤规范》将《防洪标准》中未明确提出的沿海乡村地区存在的高新农业、经济作物、水产养殖、高新技术开发区等防护对象列为特殊防护区,这些防护区经济比较发达,固定资产总值和国内生产总值都比较高,若按 《防洪标准》确定的防洪 (潮)标准普遍偏低,难以适应该地区经济社会发展对防洪防潮标准以及海堤工程建设的需求,《海堤规范》对此特别划定防潮(洪)标准。

因此,在纳入“强塘固房”工程的海塘加固项目中,应当首先根据加固工程内现状防护对象的规模和重要性,对照 《海堤规范》的有关规定,确定加固工程的防潮 (洪)标准,同时协调好相邻或同一防护区内的海塘防潮(洪)标准。

2.2 工程等级

海堤工程的级别按照海堤工程防潮 (洪)标准选定。考虑到各地海堤工程建设条件差异较大,《海堤规范》正文中给出的是各级防潮标准重现期的范围,工程定等级时可根据防护对象的重要程度、海堤工程建设条件等具体情况分析选用。

对于浙江的实际情况,按照 《海塘规定》及“浙水政(1997)713号”文《关于印发＜浙东标准海塘建设若干问题的意见＞的通知》的要求,浙东标准海塘中,Ⅲ级海塘设防标准50 a一遇套用《海堤规范》其工程等级可定为2级或3级;而对于保护宁波、温州、台州等重要城市的Ⅱ级海塘设防标准100 a一遇套用 《海堤规范》其工程等级却为1级。

因此,对于浙江原已建设的Ⅱ、Ⅲ级海塘按照 《海堤规范》重新确定工程等级时应科学论证,对不满足要求的也应列入“强塘固房”工程范畴。

2.3 抗震设计

《海塘规定》对浙江省的海塘工程未作出抗震设计要求,而在经历了“5.12”汶川特大地震灾害之后新颁布的《海堤规范》中明确提出 “位于地震烈度7°及其以上地区的1级海堤工程或特别重要的堤段,应进行抗震设计”。

因此,对于省内舟山、宁波地区部分地震烈度在7°的区域,已建的1级海塘工程或特别重要的堤段应进行抗震设计复核,不达标的需列入“强塘固房”工程范畴。

3 基本设计资料深度问题

海塘加固工程设计除具备气象水文、地形、地貌、工程地质、建筑材料、施工条件等基本资料外,还应收集工程现状、历史险情以及原工程的设计资料等。资料的深度、精度应满足相应设计阶段的规定要求。《海塘规定》与《海堤规范》都十分强调加固工程的基本设计资料的深度。在地形测量方面,《海堤规范》对加固海堤工程提出了较新建海堤更高的测量精度要求;在工程地质方面,《海堤规范》要求对无地质资料的旧堤加固应进行工程地质勘察,对已有地质资料但不能满足《堤防工程地质勘察规程》要求的还应进行补勘工作。

因此,在对海塘加固工程设计前,不仅要全面收集所涉及的基本设计资料,更应确保资料的深度和准确性,切不可简化程序、降低精度要求。对于 《海塘规定》中有关Ⅳ、Ⅴ等级海塘的简化勘测做法不宜提倡,应以科学发展观的要求执行《海堤规范》中的相关规定。

4 加固结构设计及施工问题

海塘加固是一项综合的系统工程,不仅要查找现状海塘不达标的内容,更应分析不达标的成因以及寻求科学经济的加固措施。然而,实际的海塘加固工程中往往仅针对海塘堤顶高程和护面结构强度开展工作,单一因素地增加堤顶高程或加强护面结构,忽略了海塘稳定、措施经济性等方面的分析。结合《海堤规范》,下面着重谈几个问题。

4.1 堤顶高程的复核

建于软土地基上的海塘,历经多年的运行,往往出现整体下沉,堤顶高程低于原设计高程的现象。由于浙江多数沿海地区属于淤涨型海岸,滩涂面的增长及周边区域围涂工程的建设都对现状海塘前沿的波浪要素有所改变,因此有必要首先进行塘前波浪要素的复核,进而进行复核堤顶高程,合理确定加固后的堤顶高程,不可简易套用原设计高程。

此外,堤顶高程还需与护面结构加固等因素综合考虑。若外海侧采取削浪措施或堤顶及背坡面结构加强,则可通过复核波浪爬高及越浪量,以降低堤顶高程要求。

4.2 结构安全与经济性分析

护面结构安全与堤身整体安全是海塘加固安全分析中最为重要的2个方面,二者之间是相辅相成,缺一不可。在加固工程设计中,应在复核这2个结构安全的基础上,对加固措施的经济性进行分析。

4.3 施工监测

为避免加固工程施工加载过快引起海堤失稳,《海堤规范》中明确要求施工期应监测堤基和堤身的沉降变形,这体现了与时俱进的科学态度,有必要在全省的海塘加固工程施工过程中加以推广实行。

5 结 语

“强塘固房”是浙江省委、省政府新时期建设 “平安浙江”的重要举措。海塘加固是浙江省水利厅实施“强塘固房”工程中重要的组成部分,本文着重从设计的角度结合相关规程、规范,提出了海塘加固工程设计过程中需重视的相关问题,为海塘加固工程的实施做好技术支撑。