浙江沿海海堤中下部护面台风损毁调查及修复方案分析

何贤武，杨 凤

(1.三门县水利局，浙江 台州 317100;2.浙江中水工程技术有限公司，浙江 杭州 310004)

1 问题的提出

浙江省东部沿海滩涂资源丰富，已有悠久的滩涂治理开发利用历史，目前，全省已建成约2200km海堤［1］，对保护浙东沿海和钱塘江两岸高密度人口地区的生产生活安全起到了重要作用。由于浙江沿海地区自然条件复杂，台风影响频繁，台风在浙江登陆的频率约为10%，登陆时风力可达12级，台风期间的强波浪对沿海海堤造成了重大影响。

随着浙江省滩涂治理事业的不断发展，围涂工程已逐渐向低涂面甚至深涂面拓展，由此引起堤前水深越来越深，当遭遇强台风时，堤前设计波要素很大，容易对海堤中下部护面结构造成损坏。因此，优化或修复海堤中下部护面结构是维护海堤正常运行、发挥其挡潮防浪功能面临的重要技术问题。

本文在调查海堤中下部护面结构台损情况的基础上，总结台损特点，结合工程实例探讨台损海堤中下部护面结构修复技术，为今后海堤工程建设提供参考。

2 海堤台损情况调查

2000 年以来浙江沿海遭遇了多次大台风，沿海海堤在多次台风中出现了不同程度的毁损。本文重点收集了2000—2006年海堤台损情况、2011年“梅花”台风和2012年“布拉万”台风海堤台损情况，首先对历年海堤容易产生损毁的部位进行总结，然后再结合最近的“梅花”和“布拉万”台风损毁情况，分析典型项目的台损原因。

2.1 2000—2006年台损情况调查

根据《浙东海塘经历强台风后工况调查与分析报告》［2］，该期间台风主要选择2000年的“启德”、 “杰拉华”、2002年的“森拉克”、2004年的“云娜”、2005年的“麦莎”、“卡努”和2006年的“桑美”进行调查分析 (见表1)。

表1 2000—2006年主要台风中已建海堤损毁情况调查表

续表1

从表1分析，台损海堤具有以下2个显著特点:①除2002年“森拉克”台风外，其他台风均发生在中低潮位时，潮位重现期尚未达到多年平均最高高潮位，重现期小于1a一遇，说明中低潮位工况下波浪也会对海堤护面产生严重的破坏。②镇压平台、抛石护脚等海堤中下部结构是这几次台风中迎潮面护面结构中最容易受损的部位，应引起高度重视。

2.2 “梅花”和“布拉万”台风损毁情况调查

“梅花”和“布拉万”台风分别于2011年和2012年发生，本文选择2个台风期间均尚处于施工状态的沿海某海堤工程进行调查。

该海堤面向开敞海域，易受外海涌浪影响，堤线处涂面高程-3.70～-5.50m。工程设计标准为50a一遇。堤身结构采用宽平台式，迎潮侧为石坝挡潮，内侧为土方防渗闭气，堤基采用塑料插板排水固结法处理。海堤堤顶高程6.00m，防浪墙顶高程7.00m，迎潮面高程3.75m设一宽11.10m的消浪宽平台，堤顶和宽平台路面均采用厚20cm的C25混凝土护面，下设厚10cm的水泥稳定层和厚20cm的石渣垫层。海堤迎潮面镇压层分为二级，平台顶高程分别为0.00m和-2.00m，总宽度23.00～33.00m。顶高程0.00m平台采用大石块理砌护面，单块大石块重量不小于400kg;顶高程-2.00m平台抛填单块重量不小于1t大石块 (见图1)。

“梅花”台风期间，工程海域最大影响风速约为45m/s，最大波高10.3m，台风期风速和波高远超50a一遇标准，但当日高潮位小于多年平均高潮位，远低于50a一遇设计潮位。

台风影响时海堤工程尚处于施工期，海堤镇压层护面大石块理砌基本完成。受“梅花”台风影响，约有938.00m海堤迎潮面镇压层平台大石块理抛护面受冲刷严重，镇压层外侧大部分石块被潮水冲至宽平台下部挡墙脚，部分块石被冲至现状堤顶，粒径较小的石料冲损严重，使镇压层表面形成自堤脚抛石护脚至挡墙脚的斜坡 (见图2)。

图1 海堤迎潮面护面结构图

图2 “梅花”台风前后海堤迎潮面镇压层图

“布拉万”台风期间，工程海域出现10～12级大风，台风中心附近风力达12～14级，阵风达14～15级。当日实测最大波高5.00m，周期9.0s，当日高潮位小于多年平均高潮位，远低于50a一遇设计潮位。

由于海堤镇压层在受2011年“梅花”台风影响后未进行修复，许多护面石块单重较小且摆放不稳定，受“布拉万”台风影响，海堤镇压层表面大量石块被波浪推至消浪平台，形成自堤脚抛石护脚至下部挡墙墙顶的斜坡。消浪平台表层正在施工中的50cm厚C25细骨料混凝土灌砌块石也受到不同程度的损坏 (见图3)。

图3 “布拉万”台风后海堤镇压层图

2.3 台损特点分析

根据以上调查分析，近几年海堤的台损情况具有以下特点:①风来临时风速、波浪可达到甚至超过50a一遇，但遭遇的潮位均重现期基本上小于1a一遇，属于中低潮位遭遇强波浪工况;②中下部结构是海堤迎潮面护面结构中最容易受损的部位，主要是镇压平台、抛石护脚等部位;③施工期中的海堤由于护面结构尚未完全建成，遭遇强波浪，更易损坏，因此应重视施工期海堤中下部结构的保护。

3 海堤中下部护面修复方案

3.1 台损原因分析

(1)海堤设计历来重视设计高潮位遭遇强波浪的工况，强调海堤上部结构的结构强度和护面稳定，而上述海堤在深涂上建堤，堤线处涂面最深处达-5.50m，虽然2次台风均发生在中低潮位期间，但由于堤前水深较深，堤前波浪仍较大，对海堤中下部护面产生了严重的破坏。

(2)原设计断面中0.00m镇压层与-2.00m大石块护脚采用1∶3的斜坡直接连接，则在镇压层外端存在一处折角，容易造成波能集中，极易发生破坏。

(3)对于海堤迎潮面镇压层平台护面结构，现行的SL 389—2008《滩涂治理工程技术规范》、SL 435—2008《海堤工程设计规范》以及《浙江省海塘工程技术规定》均未提供明确的计算公式，常用赫德逊公式来计算，但由于原设计镇压层是水平的，赫德逊公式也不适用。因此原设计镇压层护面采用400kg的大石块护面存在重量不足的问题。

3.2 台损修复方案分析

(1)台损修复方案拟定时，重视中低潮位遭遇设计波浪的组合，分别选择:平均高潮位遭遇50a一遇波浪、平均潮位遭遇50a一遇波浪、平均低潮位遭遇50a一遇波浪、50a一遇设计低潮位遭遇50a一遇波浪4种工况对中下部护面结构进行设计计算。

(2)台风后业主单位组织对外海迎潮面进行了现场测量，结果显示原设计水平状的0.00m高程镇压平台，在台风后形成了1∶12～1∶18的自然稳定坡度。一方面说明迎潮面变坡折角处容易波能集中发生破坏，另一方面也说明缓坡式迎潮面有利于迎潮面的稳定，故本次台损修复方案将原设计为水平的镇压层修改为缓坡式，坡度取1∶17。

(3)根据台损现场情况分析，镇压层损毁情况类似于波浪对潜塘的打击破坏，台损修复方案拟定时选用港工行业潜堤面层块石 (或块体)稳定重量公式进行护面块石重量计算，计算得到平均高潮位工况块石重量1.5t、平均潮位工况块石重量1.2t、平均低潮位工况块石重量1.0t，原设计选用的400kg大石块重量偏小。本次台损修复方案对护面重量、结构强度进行加强，从里到外依次选择C25细骨料灌砌块石、大石块理砌+灌砌块石框格、6.0t扭工块、大石块等护面进行保护，具体断面型式见图4。

(4)根据台损现场情况分析，镇压层破坏始于0.00m镇压层与-2.00m大石块护脚折角处，本次台损修复方案在该部位放置扭工块进行重点保护。

(5)考虑到石料较破碎，大石块重量不均匀，本次台损修复方案针对大石块理砌护面增加C25细石混凝土灌缝，灌缝深度30cm，以保证理砌石块具有较好的整体性。

图4 中下部护面结构修复加固断面图

针对上述海堤中下部护面结构修复加固方案，业主单位特地委托进行波浪物理模型试验验证，试验结果显示该方案的护面结构可维持稳定。

4 结语

根据对多次台损情况的调查分析，提出海堤中下部结构是海堤迎潮面护面结构中最容易受损的部位，主要是镇压平台、抛石护脚等。对海堤中下部护面结构修复加固提出建议:

(1)镇压层表面是最容易发生破坏的部位，应引起高程重视，加强其结构强度，可考虑分段采用多种护面结构型式。

(2)为避免波浪能量在转角处集中，建议镇压平台以1∶12～1∶18的坡度缓慢倾向外海，与抛石护脚自然相接。

［1］浙江省水利厅.浙江海塘介绍 ［R］.杭州:浙江省水利厅，2006.

［2］浙江省水利河口研究院.浙东海塘经历强台风后工况调查与分析报告［R］.杭州:浙江省水利河口研究院，2009.