一种新型的度汛结构方案

项雨略，高 骁

（中交上海航道勘察设计研究院有限公司，上海 200120）

1 工程概况

1.1 平面布置

温州市瓯飞滩位于浙东南的瓯江口与飞云江口外区域，滩涂资源丰富，理论深度基准面以上滩涂资源面积约133.34 km2。温州瓯飞一期围区生产配套区块涂面整理工程位于瓯飞一期围区的北端，围区南北长约2.5 km，东西宽约1.5 km[1]。

根据瓯飞高涂围垦生产配套区控制性详细规划，为满足分区吹填、回填成陆的需要，共布置7条围区分隔堤，其中G3、G5、G6为外围隔堤。本工程东侧约1 km为西河堤，北侧紧邻瓯飞北堤，西河堤和北堤建成后将对本工程形成有效封闭掩护，见图1。

图1 工程平面布置

1.2 隔堤断面设计

考虑到G5、G6隔堤均未受主浪向影响，本文主要介绍G3隔堤设计断面。

G3隔堤为斜坡堤结构型式，堤基采用通长砂袋+排水板结构，外侧镇脚宽23.4 m，内侧镇脚宽13 m。外侧护面采用300～800 kg抛石，边坡1：2，内侧边坡1：1.5。堤身采用抛石+回填石渣结构，堤顶设泥结石路面。具体详见图2。

图2 G3隔堤原设计断面

2 现场施工情况

根据原施工进度安排，本工程G3隔堤部分总施工周期为2014～2015年，2014年完成基础砂被及排水板部分，2015年汛期前完成堤身主体结构。与此同时，外侧西河堤高程达到4.5 m对G3隔堤形成有效掩护。

但在2015年汛期前，西河堤大部分堤段顶高程仅为3.5 m，且中部还存在一处龙口（龙口底高程0.0 m，宽度400 m），当年汛期前无法合龙。而G3隔堤堤身主体已按原进度施工完成。由于西河堤的工期滞后，导致G3隔堤将在汛期直接面临波浪冲击，其结构需要满足安全度汛要求。

3 度汛结构设计

3.1 度汛设计原则

海堤施工期度汛防护的结构与永久防护结构明显不同，该结构属施工期间的临时结构，允许“开裂”、少量“掀起”或“冲蚀”；要求所保护的主堤的主体部分“冲而不坍”；快速施工，额外成本低[4]。

3.2 现状情况波浪推算

根据西河堤现状情况，布置4个波浪推算点（分别位于G3隔堤正对龙口位置、龙口北面及南面），对以下两种工况进行推算：

工况1：采用西河堤龙口合龙后形成全掩护的重现期20年波浪条件进行试验验证；

工况2：采用西河堤龙口合龙前由龙口进入的重现期20年波浪条件，采用A、B、C、D点位置处最大波要素对G3隔堤进行试验验证。

各推算点位置详见图3，推算成果见表1。

图3 波浪推算点平面布置

表1 设计波要素（20年一遇）

3.3 物理模型试验

为验证工况1、工况2设计波要素对现状G3隔堤的影响情况，本工程通过物理模型试验予以论证。根据试验场地、现有块体重量及试验要求，模型选用几何比尺为20，时间比尺为4.47，力比尺为8 000。

1）试验断面

试验断面与原设计断面一致，断面堤顶高程为5.6 m，泥面高程为-0.6 m，迎浪侧护面采用300～800 kg块石，港内外侧护底分别采用1～100 kg、10～100 kg抛石，由高程2.8 m至堤顶5.6 m范围内均采用回填0～50 kg石渣，港内侧采用1：1.5坡度。

2）试验方案及成果

工况1：通过试验观测发现，由于入射波高较小，在波浪连续作用下，未发现断面上块石滚落，断面各部均能保持稳定。

工况2：通过试验观测，入射波浪直接冲上堤顶产生越堤，此时越堤波浪很快将堤顶0～50 kg石渣冲至堤后，并堆积至港侧护面；由于堤顶0～50 kg石渣被冲至堤后，与其连接位置的海侧300～800 kg护面块石，首先块石内小块石也被冲至港侧，大块石因小块石的滚落后失去支撑，也被波浪带至港侧。

在波浪连续作用下，块石逐渐堆积至港侧方，波浪连续作用至3 h后，堤顶滚落0～50 kg石渣未进一步发展，测量此时堤顶块石最大冲刷达1.3 m，后方块石堆积宽度达3.8 m，具体详见图4。从试验结果可以看出，堤顶部分小块石受波浪淘刷严重，已整体破坏，现状结构难以满足度汛要求，需要对现状堤顶进行加固。

图4 现状G3隔堤堤顶块石冲刷情况

3.4 结构断面优化

1）结构断面1

由于现状G3隔堤破坏位置位于堤顶，考虑在堤顶和断面两侧2.0 m宽的护面范围内均采用C25混凝土灌浆，形成灌浆块石，设计断面1见图5。

图5 灌浆块石护面结构断面

随着波浪的连续冲击，结构断面1连接位置的0～50 kg石渣被冲至港侧后形成堆积，从而在灌浆块石的连接位置形成一道坎，波浪连续作用3.0 h后被波浪带动的块石未进一步发展，测量此时连接位置处0～50 kg石渣最大冲刷达0.3 m，后方块石堆积宽度达0.8 m。

图6 调整断面1冲刷情况

2）结构断面2

根据结构断面1试验成果可以看出，隔堤失稳主要原因是由于防冲宽度及强度不够，导致越堤波浪直接淘刷后方内侧小颗粒石渣，导致局部破坏。调整断面堤顶至内侧14.9 m范围内全部采用600 mm的300～500 kg块石，另外在后方回填石渣，宽度5 m坡度为1：3。

在此方案下，波浪连续作用时，未发现有块石滚落。通过试验观测，由于越堤水体跌落最大距离均在300～500 kg护面块石范围内见，因此水体对0～50 kg石渣稳定性影响不大。对于海侧300～800 kg护面块石，块石表面整体未发生明显变形和堤心石未暴露，不丧失其护面功能。断面各部分均能保持稳定。

3）试验结论

根据上述试验，可以得出在瓯飞一期西河堤合龙后，在重现期20年水位4.79 m对应重现期20年波浪H13%=0.78 m，Ts=3.53 s作用下，设计断面各部分均保持稳定。

在现状情况下，隔堤是否破坏的关键即为堤顶防冲结构。按设计断面的防冲结构，堤顶受波浪冲刷导致大面积破坏，采用结构断面1（灌浆块石结构），防冲宽度及强度略有不足，导致堤身局部冲刷；采用结构断面2（大块石护顶结构），堤身各部分均能保持稳定。

图7 块石护面结构断面

3.5 度汛方案比选

根据物理模型试验结果，护面采用300～800 kg块石可以满足汛期稳定要求。对于调整后的两种堤顶加固方案予以比选，具体如表2。

表2 防护结构比选

根据上述比选结果可知，调整方案1虽防护效果略有不足，但其工程造价低且施工速度块，后期可有效与堤身结合；调整方案2防护效果已基本达到永久结构的要求，由于抛石量大，整体施工速度慢，造价也较高。

考虑到度汛结构其本身也为临时结构，与永久结构有明显的区别，是允许有少量冲刷、开裂等现象。采用调整方案1能更经济，有效的解决施工期度汛问题。

4 度汛效果分析

2015年汛期结束后，G3隔堤堤身均基本保持稳定。目前西河堤已经完成合龙，对围区形成有效掩护，本工程已于2017年正式竣工验收。

5 结 语

海堤与区内围堤往往共同实施过程中，一旦海堤工期滞后，围内建筑物将直面海浪作用，结构安全度汛至关重要。

度汛结构设计与永久结构不尽相同，只要满足保护的主体冲而不坍，允许开裂及少量冲蚀；经物模试验及现场实践，堤顶灌浆块石方案在设计波高1.3 m以内的情况下，可满足临时度汛要求，可供类似工程参考。