晋江市石圳海堤水毁加固中消浪方案选择

聂当华

(泉州水务工程建设集团有限公司，福建 泉州 362000)

1 海堤基本概况

石圳海堤所在地为晋江市金井镇石圳村，地处晋江围头湾北岸，海堤全长668m，防洪(潮)标准为20a一遇设计，海堤级别为5级。

石圳海堤受台风影响局部迎水面护坡、混凝土堤顶路塌陷，堤后排水沟基本被砂土掩埋等水毁现象，经复核堤顶高程不满足20a一遇防潮要求，存在安全隐患。因此为确保海堤安全运行，提高海堤整体防潮抗灾能力，确保区域人民生命财产安全，保障区域经济建设成果，促进社会经济发展，对石圳海堤进行加固十分必要。

2 设计基本资料

2.1 气温

年平均气温20.5℃，全年平均气温在20℃上下。

2.2 降水

年降水量920-1231mm，降雨量集中。

2.3 风况

桩号0+000.0-0+668.0段海堤，风速取30m/s，主风向为SSE，等效风区长度D=20km，设计潮水位4.38m，水域平均水深10m。

2.4 安全加高

按允许越浪设计，安全加高为0.3m。

3 消浪方案的选择

由于石圳海堤出现损坏原因为堤身防潮标准不足，本次强化加固工程通过选择合适的消浪方案同时加高堤身以达到提升海堤防潮标准的需要。根据现有条件及实际情况，为保证现状海堤及海滩的天然景观效果，在现状海堤后新建子堤对现状海堤进行加高，下部坡度维持现状1∶3，上部加高子堤迎水坡坡度1∶2。本次选取四脚空心块、预制栅栏板、混凝土阶梯护面3种消浪方案进行比较选择。

3.1 各消浪方案设计堤顶高程的比较

3.1.1 风浪要素计算

海堤风浪要素按《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)有关规定的公式计算确定：

(1)

表1 风浪要素计算成果表

3.1.2 海堤折算坡度系数计算

本次海堤高程于高程4.80m处设平台，平台宽4.1m，上部护坡坡比1∶2，下部坡比1∶3，根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)E0.04-2式计算得出。

(2)

式中：m上为平台以上的斜坡坡率；△m=m上-m下；dw为平台上的水深；B为平台宽度；L为波长，m。

经计算me为3.68。

3.1.3 堤前波高的确定

累计频率波高HF按《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)6.1.3式计算。

(3)

计算累计频率为1%时，HF=2.32m。

3.1.4 波浪爬高计算

波浪爬高按下列公式计算：

RF=K△KvR1H1%KF

(4)

表2 波浪爬高计算成果表

海堤堤顶高程根据设计潮水位、波浪爬高及安全加高值计算：

Zp=hp+RF+A

(5)

式中：ZP为设计频率的堤顶高程，m；hp为设计频率的高潮位，m；RF为按设计波浪计算的累计频率为F的波浪爬高值，m，13%；A为安全加高，取0.3m[1]。

计算结果见表3。

表3 设计堤顶高程计算成果表

由上表可知本次石圳海堤3种消浪设计方案的设计堤顶高程。

根据《海堤工程设计规范》(GB/T51015-2014)按规范“8.3.5”条规定，堤顶高程应高出设计潮位0.5m。同时按规范“8.3.3”条规定，不计防浪墙的堤顶高程应高出设计高潮位以上二分之一波列累计频率为1%的设计波高，且≥0.5m。

本次水毁加固工程设计潮位为4.38m，由此上述3方案堤顶高程设计值均符合要求。

3.2 各消浪方案投资及经济比较

3.2.1 方案一：四脚空心块

堤顶高程5.80m，堤顶迎水侧设置C35钢筋混凝土防浪墙，墙顶高程6.80m。堤顶设C30混凝土路面，厚0.2m，宽2.5m(不含路肩)，下设0.12m厚的5%水泥碎石稳定层。高程5.80-4.80m迎水面之间设置四脚空心块护坡，厚0.60m，坡比1∶2.0，下设C30混凝土面层厚0.2m。高程4.80m设为平台，宽3.5m(不含路肩)。高程4.80-3.05m之间采用C30四脚空心块护坡，厚0.6m，坡比1∶3，下设0.20m厚的C30混凝土护面，紧贴现状条石护坡。迎水面堤脚于高程3.05m处设置C30埋石混凝土基础，基础顶高程3.05m，顶宽1.50m，C30埋石混凝土基础与现状浆砌条石平台采用Ф16mm的HRB335钢筋锚固。

3.2.2 方案二：预制栅栏板

堤顶高程5.80m，堤顶迎水侧设置C35钢筋混凝土防浪墙，墙顶高程6.60m。堤顶设C30混凝土路面，厚0.2m，宽2.5m(不含路肩)，下设0.12m厚的5%水泥碎石稳定层。高程5.80-4.80m迎水面之间采用C30预制栅栏板护坡，厚0.3m，下设C30混凝土面层，厚0.2m。高程4.80m设为平台，宽3.5m(不含路肩)。高程4.80-3.05m之间采用C30预制栅栏板护坡，厚0.3m，坡比1∶3，下设0.20m厚的C30混凝土护面，紧贴现状条石护坡。迎水面堤脚于高程2.77m处设置C30埋石混凝土基础，基础顶高程3.05m，顶宽1.50m，C30埋石混凝土基础与现状浆砌条石平台采用Ф16mm的HRB335钢筋锚固[2]。

图1 四脚空心块

图2 预制栅栏版

3.2.3 方案三：混凝土阶梯护面

堤顶高程7.00m，堤顶迎水侧设置C35钢筋混凝土防浪墙，墙顶高程7.90m。堤顶设C30混凝土路面，厚0.2m，宽2.5m(不含路肩)，下设0.12m厚的5%水泥碎石稳定层。高程7.00-4.80m迎水面之间采用C30混凝土阶梯护面，单个台阶宽0.4m，高0.2m，面层最薄处厚0.4m，坡比为1∶3，下设0.2m厚的碎石垫层及250g/m2反滤土工布两层。高程4.80m设为平台，宽3.5m(不含路肩)。迎水面高程5.20-3.05m之间采用C30混凝土阶梯护面，单个台阶宽0.9m，高0.3m，面层最薄处厚0.4m，坡比为1∶3，下设0.2m厚的碎石垫层，紧贴现状条石护坡。迎水面堤脚于高程3.10m处设置C30埋石混凝土基础，基础顶高程3.10m，顶宽1.50m，C30埋石混凝土基础与现状浆砌条石平台采用Ф16mm的HRB335钢筋锚固。

图3 混凝土阶梯护面

3.2.4 方案比较及确定

上述3个方案优缺点及投资比较见表4。

表4 各方案优缺点及投资比较表

由表4可知，方案一：四脚空心块预制有难度，吊装相对困难，但消浪效果好，同时紧贴现有海堤护面施工，不对现状海堤进行破坏，投资最低。方案二：预制栅栏板投资适中，消浪效果好，但由于厚度较薄，面积较大，预制困难，质量难控制，吊装难度大，同时结合周边海堤采用该方案的后期运行情况，预制栅栏板易断裂且更换困难。方案三：C30混凝土阶梯护面投资最大，施工工艺简单，但消浪效果一般，堤顶高程较高影响海滩景观效果。

综上所述，考虑节省投资及周边海堤使用预制栅栏板后期安装更换相对困难，同时石圳海堤周边场地较宽，具备吊装条件，石圳海堤水毁加固工程选用方案一：四脚空心块。

4 结 语

石圳海堤水毁加固工程通过采用四脚空心块消浪方案+堤身加高，恢复了受潮位影响的水毁堤段，提高了石圳海堤的防潮标准，该工程于2018年实施完成迄今经受住多次强台风的考验，现状运行良好。

福建省“十二五”、“十三五”期间对省内海堤进行多轮强化加固，海堤的大部分安全隐患已解决，但部分海堤鉴于当时加固标准偏低且受超标准台风、潮位影响，一些薄弱堤段水毁情况常有发生，因此针对局部水毁堤段，加大消浪效果，提高海堤防潮标准，以保证海堤保护区域的人民生命及财产安全是十分必要的，也适合新时期水利“补短板、强监管”的要求。