熊書偉
(遼寧省錦州市黑山縣信安市政公用工程有限公司,遼寧 錦州 121400)
遼濱沿海經(jīng)濟區(qū)地處大遼河入??谟野叮瑸榈湫偷钠皆泳W(wǎng)區(qū),區(qū)內(nèi)大部分為農(nóng)業(yè)區(qū)和灘涂區(qū),開發(fā)建設(shè)活動少,內(nèi)部水系保留了原始的自然狀態(tài),但雜亂無章?,F(xiàn)狀通海河道主要雁河、雙井子溝、鳳水溝、紅旗溝,東西向河道串連其中,主要有海緯3河、海緯4河等。雁河為遼東灣新區(qū)現(xiàn)狀主要的排澇河道,位于38號路西側(cè),遼濱沿海經(jīng)濟區(qū)現(xiàn)狀水系如圖1。
圖1 遼濱沿海經(jīng)濟區(qū)現(xiàn)狀水系圖
海堤工程地處盤錦市大洼縣南部,新建海堤總長11.918 2 km,劃分為三個分區(qū),其中一區(qū)樁號0+000~1+200為河口區(qū)域、二區(qū)樁號1+200~9+000為海灣區(qū)域,三區(qū)樁號9+000~12+000為海灣區(qū)域,新建擋潮閘1座。通過水系規(guī)劃總體任務(wù)分解,海堤及擋潮閘工程的任務(wù)是保證盤錦市遼濱經(jīng)濟區(qū)的防潮安全,滿足達到50 a一遇防潮標(biāo)準(zhǔn)。其中,海堤主要擴大遼濱經(jīng)濟開發(fā)區(qū)發(fā)展空間、保護遼濱新城以及增大國土面積;擋潮閘建設(shè)任務(wù)是防止海水倒灌、保證排澇通暢提高區(qū)域排澇能力、調(diào)節(jié)內(nèi)湖水位、存蓄淡水、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境[1,2]。
1.2.1 防潮防洪與排澇標(biāo)準(zhǔn)
綜合考慮遼東灣新區(qū)所處位置、規(guī)模、重要程度、洪災(zāi)的影響等因素,確定其外圍防潮防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇,堤防為2級,擋潮閘應(yīng)不低于海堤級別,亦采用2級。根據(jù)盤錦遼東灣新區(qū)城鎮(zhèn)遠景發(fā)展規(guī)劃求,確定排澇標(biāo)準(zhǔn),城區(qū)排澇標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇24 h暴雨不受災(zāi)。
1.2.2 堤線分區(qū)
海堤工程總長12.0 km,考慮海堤受風(fēng)向、吹程、水深及地形等因素,將海堤劃分為三個分區(qū),其中樁號0+785~2+675段及11+300~12+000段海堤內(nèi)側(cè)為含章湖,其余段為河道岸坎或吹填堤岸區(qū)域。海堤采用路堤式結(jié)合,均采用復(fù)合斜坡式斷面。
1.2.3 海堤起始點連接
工程起點樁號0+000與盤錦大遼河口沿海產(chǎn)業(yè)基地堤防工程的末端連接,施工時將老堤堤頭挖除呈臺階狀,新建海堤與老堤平順連接??紤]新老海堤護面結(jié)構(gòu)不同,在銜接處設(shè)置一道2.0 m寬的混凝土臺階作為兩種護面的分界。工程終點為盤錦港,含章湖入???海堤龍口段),樁號11+300、12+000兩端均為袋裝砂棱體充填海堤與兩側(cè)吹填區(qū)域封閉。施工時將堤頭吹填區(qū)域挖除,海堤垂直以堤身刺入吹填區(qū)域。
1.2.4 堤線布置
海堤堤線根據(jù)《遼濱沿海產(chǎn)業(yè)基地盤錦遼濱沿海經(jīng)濟區(qū)總體規(guī)劃》《遼寧省人民政府關(guān)于同意盤錦船舶修造產(chǎn)業(yè)園并調(diào)整區(qū)域范圍的批復(fù)》及《關(guān)于盤錦遼濱沿海經(jīng)濟區(qū)區(qū)域建設(shè)用海二期規(guī)劃的批復(fù)》,沿批復(fù)的園區(qū)區(qū)域外圍界線確定堤線,其中河口段堤線基本沿現(xiàn)有治導(dǎo)岸線布設(shè),海灣區(qū)域樁號1+200~11+300段沿園區(qū)吹填圍堰堤岸布設(shè),海灣區(qū)域(樁號11+300~12+000),按照盤錦遼濱水城內(nèi)外海樞紐控制工程確定的堤線布設(shè)。
按照上述原則確定的堤線,能夠協(xié)調(diào)園區(qū)規(guī)劃及河道現(xiàn)狀,為最大限度增加園區(qū)建設(shè)面積,工程設(shè)計不做堤線方案比較[3]。
鑒于現(xiàn)狀堤線除含章湖水域(樁號0+785~2+675、11+300~12+000段)外基本為較高的岸坎或堤岸,岸坎或堤岸后側(cè)園區(qū)地面高程較高(現(xiàn)狀3.5~3.8 m,園區(qū)規(guī)劃4.2~4.5 m),鑒于外側(cè)河道、外海水域較寬,結(jié)合工程區(qū)域堤基地質(zhì)條件及附近筑堤材料,遼濱沿海經(jīng)濟區(qū)海防堤均采用斜坡式土堤。樁號0+000~0+785、2+675~11+300段均為岸坎或堤岸段,樁號0+785~2+675段海堤內(nèi)側(cè)含章湖水域,樁號11+300~12+000段海堤內(nèi)側(cè)含章湖水域,且為海堤建設(shè)龍口段。
工程附近筑堤土料能夠取用的有山皮土及就近灘涂海砂,就近豐富的淤泥料源利用處理較為困難。
2.1.1 樁號0+000~0+785、2+675~11+300段
海堤建設(shè)以堤岸加高培厚、現(xiàn)有岸坎為主,并且較高和帖坡較小的實際情況,為更好的結(jié)合坡面選擇山皮土,具有坡面防洪工程量小、填筑高程量低、侵占水域小且坡面易穩(wěn)定等優(yōu)勢,布置形式如圖2。若利用海砂吹填,則坡面大、侵占水域面積大、坡面防護工程量大、填筑高程量及水域面積大,且施工及筑堤料運輸難度較高[4]。
圖2 海堤貼坡培厚段布置圖
2.1.2 樁號0+785~2+675段
為全水域海堤,外側(cè)為行洪通道。若實施海砂吹填方案,則上、下游坡面平緩、海堤呈凸起狀且侵占水域較大,這極大的影響了河道行洪,由于加劇了沖刷還需要強化海堤護面結(jié)構(gòu)。所以,此段海堤填筑時含章湖利用樁號11+300~12+000段(結(jié)合擋潮閘、船閘建設(shè))作為內(nèi)水外排龍口段,考慮到此段海堤基礎(chǔ)較好、水深較淺、海堤位于非風(fēng)浪迎海側(cè)且相對較長,以山坡土填筑海堤,其施工便利、基礎(chǔ)立堵進展簡單、投資節(jié)省、工程量少,堤心填筑型式特性如表1。
表1 堤心填筑型式特性
2.1.3 樁號11+300~12+000段
為全水域海堤,內(nèi)側(cè)為含章湖、外側(cè)為渤海。該堤段屬于龍口段,其存在臨時圍堰長、斷面大、穿堤構(gòu)筑物多、堤基相對差、水域水深和工程規(guī)模大等特點,海堤進占時以山皮土直接立堵,對施工工藝要求高且工程投資大,不利于坡面的臨時防滲和防護處理。因此,結(jié)合海堤圍堰施工經(jīng)驗和海堤長度較小的實際情況,以保證結(jié)構(gòu)安全、施工方便、有助于龍口合攏為原則采取袋裝砂棱體充填堆砌;此外,結(jié)合外海樞紐控制工程設(shè)計,袋裝砂斜坡堤結(jié)構(gòu)已成功應(yīng)用于船閘圍堰工程,所以此段海堤選用該結(jié)構(gòu),如圖3。
圖3 海堤斜坡布置圖
從表1可以看出,以山皮土填筑樁號0+000~11+300段海堤,其具有便捷的運輸條件,有利于建設(shè)施工;以袋裝砂填筑樁號11+300~12+000段海堤,雖然投資未發(fā)生明顯的改變,但具有質(zhì)量保障、安全可靠、地基處理方便、軟基適應(yīng)性強、工期短以及施工速度快等優(yōu)勢,考慮到堤防較短的實際該方法具有較好適用性。
2.2.1 堤防斷面
該工程受波浪作用較弱且大部分海堤高度超過5.0 m,對此可以選用單坡式或復(fù)合式斷面,可供選擇的飲水側(cè)坡面有:即設(shè)置消浪與壓載平臺、僅設(shè)置壓載平臺;堤頂方案有設(shè)置或不設(shè)置防浪墻兩種方案。
2.2.2 護面結(jié)構(gòu)
根據(jù)波浪強烈程度、建筑材料、附近海堤護面情況等因素,擬確定適于海堤護面的材料有混凝土預(yù)制塊、塊石兩種??紤]到距離塊石料場遠、不可預(yù)見因素多、施工周期長、工程量大、運輸難度高等實際,拋石、砌石不宜作為護面材料。
鑒于堤岸坎頂較高、局部風(fēng)浪作用強烈的現(xiàn)狀,經(jīng)計算論證可以不選用較大糙率、較高含鋼筋量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的砼預(yù)制塊,選用單價適宜、消浪條件好、整體美觀、制作簡單且無需鋼筋的四腳空心方塊。通過檢測發(fā)現(xiàn)四腳空心方塊能夠滿足海堤設(shè)計的重量和質(zhì)量要求,且現(xiàn)狀拆除后可以利用部分未破損的塊體,加之目前鋼材、水泥產(chǎn)能過程,該方案具有較好可行性[5,6]。
2.2.3 比選方案
鑒于護面結(jié)構(gòu)及堤防斷面相組合的方案,充分考慮地段所在區(qū)風(fēng)浪特性、水流特征、筑堤材料、地理位置、運用與管理要求、施工條件、生態(tài)保護、工程造價及環(huán)境景觀等因素,提出以下4種堤型進行對比,如表2。
表2 海堤堤型方案比選
從表2可知,消浪平臺能夠大大減少堤防高度,而防浪墻不僅能夠降低填筑高度、減少投資成本,而且可以與生態(tài)景觀、欄桿人防工程有機結(jié)合,以發(fā)揮最大的工程效益。因此,推薦選用設(shè)置防浪墻的方案。
2.3.1 從生態(tài)景觀的角度
相對于方案4,沒有設(shè)置消浪平臺的方案3其防浪墻高處約0.75 m,在防浪墻高相同的條件下消浪平臺建設(shè)等效于提高0.75 m堤身。
以3.5~3.8 m高程設(shè)計時,為保護園區(qū)景觀應(yīng)盡量降低海堤高程,消浪平臺的設(shè)計修建具有明顯的效果,且可行性較高。然而,隨著園區(qū)規(guī)劃的規(guī)劃的持續(xù)完善和吹填工程的持續(xù)推進,該段海堤將規(guī)劃回填高程提升到5.2~4.5 m,濱海景觀規(guī)劃將帶狀微地形(6.0~6.71 m)修建于海堤后側(cè),所以合理提高堤頂高程基本不會給臨海側(cè)景觀造成負面影響[7]。
2.3.2 從施工技術(shù)的層面
相對提高堤身建設(shè)消浪平臺的難度更大,投資成本高且工期長。
該海堤工程堤岸高程4.0 m,設(shè)置或不設(shè)置消浪平臺需要將堤頂加高0.45 m、1.2 m,即消浪平臺的設(shè)置與否均瑤加高,所以方案4堤頂加高低于方案3的0.75 m。此外,鑒于路堤結(jié)合的海堤工程,因方案4具有較小(0.45 m)的加高高度,以路床與路基就可以滿足要求,此條件下要挖除堤岸,并按照規(guī)程要求處理后才能用于路堤。所以,方案3加高高度1.2 m,大于路床與路基之和0.8 m,路堤填筑高度就等于剩余的0.4 m,這對路堤處理起到一定的簡化作用,為道路的建設(shè)提供有利條件,且路堤的適當(dāng)提高有利于上游越浪和道路排水體系建設(shè)。
海堤及擋潮閘建設(shè),為提高區(qū)域防洪能力、保障沿岸居民安全及推動經(jīng)濟發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ),明顯改善了區(qū)域投資環(huán)境和居住環(huán)境。合理的優(yōu)選堤型屬于建設(shè)優(yōu)質(zhì)海堤工程的核心,堤型的選擇應(yīng)綜合考慮潮汐、水文、氣象等因素條件,在保證海堤防汛安全的前提下與園區(qū)綠化景觀工程有機結(jié)合,做好沿海堤防護林帶建設(shè),盡量擴建灘涂濕地恢復(fù)海岸自然形態(tài)。