深圳市鵬城海堤工程規(guī)模計(jì)算與堤型結(jié)構(gòu)研究

沈雙宇

(深圳市廣匯源水利勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳 518000)

大鵬新區(qū)位于深圳市東南部，三面環(huán)海，東臨大亞灣、與惠州接壤，西抱大鵬灣、遙望香港新界。轄區(qū)面積607km2，其中陸域面積302km2，下轄大鵬、南澳、葵涌3個(gè)街道共25個(gè)社區(qū)，海域面積305km2，海岸線總長(zhǎng)133.22km?，F(xiàn)有東部海堤修建年代已久，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低，部分堤段雖經(jīng)過(guò)加固設(shè)計(jì)，但因施工質(zhì)量較差，結(jié)構(gòu)安全存在較大的問(wèn)題，加之近幾年超標(biāo)準(zhǔn)的臺(tái)風(fēng)時(shí)有發(fā)生，臺(tái)風(fēng)暴潮引起的海浪對(duì)海堤破壞大。

1 鵬城海堤的現(xiàn)狀

鵬城海堤位于大鵬街道，屬大亞灣海域，為填海式海堤，如圖1所示，全長(zhǎng)約1.4km，均已修建漿砌石擋墻，墻高2.0～4.5m，為當(dāng)?shù)亟值阑虼迕褡孕行藿ǎ瑯?biāo)準(zhǔn)低，墻體單薄，質(zhì)量較差，現(xiàn)有海堤防潮標(biāo)準(zhǔn)約為30年一遇。

圖1 深圳市鵬城海堤位置示意圖

由于擋墻建成年代已久，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)偏低，墻前無(wú)消浪設(shè)施，長(zhǎng)期受臺(tái)風(fēng)暴潮影響及受2008年9月“黑格比”臺(tái)風(fēng)破壞，鵬城海堤長(zhǎng)約500m擋墻破損開(kāi)裂，其它部位擋土墻勾縫剝落，墻腳局部掏空?，F(xiàn)狀海堤存的主要問(wèn)題有：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，擋墻墻體單薄，堤頂高度不足，存在越浪情況，墻前無(wú)消浪設(shè)施，堤頂排水設(shè)施欠確，且堤頂未硬化。每逢臺(tái)風(fēng)暴潮來(lái)臨，海水都越過(guò)堤頂，威脅堤后建筑物安全，同時(shí)缺少人行步道系統(tǒng)，擋墻頂無(wú)欄桿，對(duì)游人安全不利。濱海環(huán)境不佳，綠化稀少，景觀界面混亂，親水性不強(qiáng)；垃圾隨意棄置，污水直排入海；缺乏濱水公共活動(dòng)空間。

2 工程規(guī)模計(jì)算

2.1 堤線布置與斷面形式

鵬城海堤現(xiàn)狀已建成擋墻，由于結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)偏低導(dǎo)致遭受臺(tái)風(fēng)不同程度的破壞，有墻身倒塌的，有墻腳被沖刷破壞的，有墻身出現(xiàn)裂縫、脫漿、漿砌石結(jié)構(gòu)破壞的，整個(gè)海堤都有隨時(shí)發(fā)生坍塌的可能，故本次對(duì)鵬城海堤進(jìn)行全段重建及加固。本次堤線的選擇基本沿舊堤線布置，僅考慮堤線布置宜平滑、避免曲折轉(zhuǎn)點(diǎn)過(guò)多、轉(zhuǎn)折段連接應(yīng)平順的原則，局部對(duì)舊堤線調(diào)整。其中重建段長(zhǎng)約1138m，加固段211m。

東部海堤現(xiàn)狀基礎(chǔ)較好，主要問(wèn)題是沖刷掏腳，整體倒塌及強(qiáng)度不夠造成的跨塌。本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)是要考慮防掏、防倒、防垮，海堤設(shè)計(jì)中力求做到埋深夠深、結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度夠強(qiáng)；因此鵬城海堤重建斷面形式結(jié)合片區(qū)旅游、景觀的需求，海堤斷面型式擬采用直立式，臺(tái)階式和混合式3種斷面形式。

2.2 堤頂超高計(jì)算

20年、50年、100年一遇設(shè)計(jì)風(fēng)速分別為24.2、28.8、32.3m/s[1- 3]。地震烈度為7度，防潮標(biāo)準(zhǔn)及建筑物等級(jí)見(jiàn)表1。

表1 防潮標(biāo)準(zhǔn)及建筑物等級(jí)

鵬城海堤堤段的法線方向?qū)?yīng)的風(fēng)向取S～SSW，設(shè)計(jì)風(fēng)速采用惠東站的年最大風(fēng)速，風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度采用各海堤計(jì)算點(diǎn)逆風(fēng)向量到對(duì)岸的距離，取4000m。計(jì)算水深采用風(fēng)區(qū)內(nèi)的平均水深，取6m。

(1)

(2)

(3)

表2 各堤段波浪要素計(jì)算成果表

根據(jù)SL435- 2008《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定[5]，堤頂高程應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)高潮(水)位、波浪爬高及安全加高值確定。堤頂高程應(yīng)按下式計(jì)算確定：。

Zp=hp+RF+A

(4)

式中，Zp—設(shè)計(jì)頻率的堤頂高程，m；hp—設(shè)設(shè)計(jì)頻率的高潮(水)位，m；RF—按設(shè)計(jì)波浪計(jì)算的累積頻率為F的波浪爬高值(海堤按不允許越浪設(shè)計(jì)時(shí)F=2%，允許部分越浪設(shè)計(jì)時(shí)取F=13%)，m；A—安全加高值，m。經(jīng)計(jì)算各海堤安全加高值及設(shè)計(jì)堤頂高程見(jiàn)表3。

3 海堤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)選型

海堤的斷面型式主要有陡墻式、斜波式、混合式[6- 7]，本工程現(xiàn)狀海堤采用的是陡墻式。根據(jù)SL435- 2008《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[8]，舊堤的加固擴(kuò)建原則上保持原有的堤型斷面型式，同時(shí)結(jié)合用地條件、地質(zhì)情況及片區(qū)劃，同時(shí)滿足《大鵬新區(qū)較場(chǎng)尾片區(qū)綜合整治工程-景觀工程》中景觀設(shè)計(jì)需求，本次鵬城海堤重建優(yōu)先選用陡墻式。其具有的特點(diǎn)是地基應(yīng)力較集中，對(duì)地基要求較高；要求護(hù)面質(zhì)量高，需增加護(hù)腳措施，波浪爬高?。婚_(kāi)挖量大，施工難度較大；占地少，能保護(hù)沙灘資源；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，管理方便。

由于深圳市沙灘資源是非常珍貴的旅游資源，鵬城海堤在不占用沙灘資源的條件下，結(jié)合景觀建需要，推薦采用陡墻式結(jié)構(gòu)型式，如圖2所示。

3.2 分段海堤設(shè)計(jì)

鵬城海堤重建加固總長(zhǎng)為1349m，其中重建段長(zhǎng)1138m，加固段長(zhǎng)211m。各段海堤根據(jù)其堤防級(jí)別不同，分別選定相應(yīng)的堤頂寬度(見(jiàn)表4)。各段海堤設(shè)計(jì)如下文所述。

3.2.1 A-D段海堤

現(xiàn)狀為漿砌石岸墻，本次重建工程拆除現(xiàn)狀漿砌石擋墻，利用拆除的塊石換填基礎(chǔ)1.6m深，基礎(chǔ)頂置至于多年平均低潮位以上，其上新建直立式C35混凝土擋墻，堤前混凝土灌砌塊石護(hù)腳，A段堤頂設(shè)5.0m寬道路，B、C段堤頂設(shè)4.0m寬道路，C30混凝土路面，內(nèi)側(cè)設(shè)混凝土排水溝。B段海堤位置沿線間隔設(shè)置下海臺(tái)階，以便游人下至沙灘游玩及親水，下海臺(tái)階采用C35鋼筋混凝土臺(tái)階，堤前設(shè)混凝土灌砌塊石護(hù)腳，并用海沙覆蓋[9]。

表3 海堤堤頂高程計(jì)算成果表

圖2 陡墻式海堤結(jié)構(gòu)示意圖

D段海堤本次拆除重建，利用拆除的塊石換填基礎(chǔ)1.6m深，基礎(chǔ)頂置至多年平均低潮位以上，其上新建C35鋼筋混凝土階梯式護(hù)岸兼休閑觀景平臺(tái)，堤前混凝土灌砌塊石護(hù)腳，并增設(shè)2m寬木棧道，堤頂設(shè)4.0m寬道路，C30混凝土路面，內(nèi)側(cè)設(shè)混凝土排水溝[10]。

3.2.2 E-F段海堤

E段和F段海堤現(xiàn)狀為漿砌石岸墻，由于堤后建筑物近期無(wú)法拆除，無(wú)條件實(shí)施海堤拆除重建，現(xiàn)狀擋墻外觀質(zhì)量較好，但埋深不夠，部分堤段堤頂高程不夠，本次擬對(duì)現(xiàn)狀擋墻進(jìn)行加固，拆除堤頂部分臨建設(shè)施，保留擋墻下部基礎(chǔ)，拆除上部墻體0.5m高，增設(shè)堤頂防浪墻達(dá)到設(shè)防高程，防浪墻頂增設(shè)護(hù)欄，現(xiàn)狀漿砌石擋墻表面采用C35鋼筋混凝土護(hù)面，并伸入現(xiàn)狀堤腳以下，灌砌塊石護(hù)腳，海沙覆蓋。堤頂設(shè)4.0m寬道路及2m寬景觀帶，道路采用C30混凝土路面，內(nèi)側(cè)設(shè)混凝土排水溝。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，沿海河口地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)日益發(fā)達(dá)，深圳東部經(jīng)濟(jì)地快速發(fā)展，特別是旅游業(yè)的發(fā)展，對(duì)海堤的防御要求更高，現(xiàn)有的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)已不適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，加之近幾年的愈發(fā)頻繁的臺(tái)風(fēng)侵襲，致使原有的海堤遭到不同程度的損失，修復(fù)及重建海堤對(duì)于保障深圳市東部經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)安全極為重要，通過(guò)修復(fù)、重建堤防，一方面提高了海堤的海潮侵襲能力，恢復(fù)海堤原有防護(hù)功能，同時(shí)修建生態(tài)景觀，構(gòu)筑城市生態(tài)休閑的濱海景觀帶，使大海、藍(lán)天、堤岸景觀渾然一體，促進(jìn)旅游業(yè)的發(fā)展。