基于動(dòng)態(tài)平衡坡面理念的促淤堤護(hù)面結(jié)構(gòu)優(yōu)化

吳挺松，馮 閃

（浙江省水利水電勘測設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310002）

1 工程概況

溫州大門港口物流區(qū)促淤堤工程是圍墾的先期啟動(dòng)工程（見圖1），通過工程促淤加快規(guī)劃圍區(qū)涂面的淤漲，減少后期圍區(qū)開發(fā)投資，為后期溫州大門港口物流區(qū)圍墾工程實(shí)施創(chuàng)造條件。

圖1 工程平面布置圖

工程采用“潛壩（-1.0 m）+口門”的促淤方式，促淤堤與口門段總長4 320.0 m，其中促淤堤段長3 370.0 m，預(yù)留口門段長950.0 m。工程等別為Ⅳ等，主要建筑物促淤堤為4級建筑物，按20 a一遇的防潮（洪）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)[1]（見表1）。促淤堤基礎(chǔ)處理及外海側(cè)護(hù)面結(jié)構(gòu)結(jié)合永久海堤考慮。

表1 20 a一遇促淤堤外海側(cè)設(shè)計(jì)波要素成果表（P=5%）

因堤軸線走向不同，促淤堤分為G1堤和G2堤。受地理位置影響，G1堤設(shè)計(jì)波浪較小，G2堤設(shè)計(jì)波浪相對較大。下文均以G2堤為例分析拋石促淤堤護(hù)面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。G1按1999年浙江省水利廳出版的《浙江省海塘技術(shù)規(guī)定》計(jì)算。

2 工程設(shè)計(jì)思路

2.1 原促淤堤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[2]

促淤堤堤頂高程-1.00 m，堤頂寬69.00 m。堤頂向外海側(cè)以1：4的斜坡到高程-4.00 m，寬25.00 m的拋石平臺(tái)，最后以1：4的斜坡到涂面或接大塊石護(hù)腳。堤頂向圍區(qū)側(cè)以1：3的斜坡至高程-4.00 m，寬22.00 m的拋石平臺(tái)，最后以1：3的斜坡到涂面。促淤堤面層所有部位均采用不同重量的大塊石進(jìn)行保護(hù)，具體堤身結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 促淤堤原設(shè)計(jì)斷面圖 單位：cm

2.2 護(hù)面結(jié)構(gòu)變更的原因

由于本工程配套石料場大塊石的產(chǎn)出數(shù)量無法滿足工程需求，且溫州當(dāng)?shù)厥袌鍪瞎?yīng)緊張，基本無法采購到滿足工程要求的大塊石料，因此需要對護(hù)面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

2.3 基于動(dòng)態(tài)平衡坡面理念的護(hù)面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

寬肩臺(tái)斜坡堤，堤身在缺少足夠防護(hù)的情況下，其外坡在波浪的不斷作用下將被塑造成動(dòng)態(tài)平衡坡面。形成動(dòng)態(tài)平衡坡面后，初始斷面的壩肩出現(xiàn)沖蝕，堤頂內(nèi)側(cè)出現(xiàn)拋石堆積。

由于本工程堤身斷面較大，外坡壩肩被沖刷的拋石仍然堆積在堤身范圍之內(nèi)，不會(huì)帶來明顯的拋石損失。而且，促淤堤并非永久建筑物，后期海堤施工時(shí)可以對其進(jìn)行修坡整平。因此設(shè)計(jì)決定利用動(dòng)態(tài)平衡坡面理念優(yōu)化促淤堤護(hù)面結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)后僅對促淤堤外海側(cè)1：4斜坡和堤腳涂面等重要位置按進(jìn)行大塊石保護(hù)，其余部分均為拋石統(tǒng)料裸露（見圖3）。

圖3 基于動(dòng)態(tài)平衡坡面理念的促淤堤護(hù)面結(jié)構(gòu)優(yōu)化斷面圖 單位：cm

2.4 波浪模型驗(yàn)證[3]

根據(jù)擬定的促淤堤護(hù)面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，河海大學(xué)于2018年11月開展波浪斷面物模試驗(yàn)，觀測經(jīng)波浪作用后的動(dòng)態(tài)平衡坡面情況（見圖4）。根據(jù)物模試驗(yàn)結(jié)論，坡面經(jīng)動(dòng)態(tài)平衡后，外海側(cè)堤頭20.00 m范圍內(nèi)出現(xiàn)拋石沖刷，最大沖深1.05 m；之后35.00 m范圍出現(xiàn)拋石堆積，最大堆高1.12 m；其余部位結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，沒有變化。經(jīng)波浪模型驗(yàn)證，動(dòng)態(tài)平衡坡面形態(tài)符合設(shè)計(jì)預(yù)期，滿足工程要求。

圖4 護(hù)面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案最終動(dòng)態(tài)平衡坡面示意圖 單位：cm

2.5 實(shí)際運(yùn)行情況

2019年6月促淤堤護(hù)面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案實(shí)施完成。2019年8月促淤堤經(jīng)受了超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”的考驗(yàn)，護(hù)面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的初始斷面形態(tài)未發(fā)生明顯變化，目前促淤堤工程運(yùn)行情況良好（見圖5～6）。

圖5 臺(tái)風(fēng)后促淤堤實(shí)測斷面圖 單位：cm

圖6 促淤堤實(shí)景航拍圖

3 結(jié)語

目前，在各工程項(xiàng)目石料普遍緊缺的情況下，大塊石料的稀缺情況更為突出。本工程基于動(dòng)態(tài)平衡坡面理念，對促淤堤的護(hù)面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，僅對促淤堤外海側(cè)斜坡、堤腳等局部重要位置進(jìn)行面層大塊石防護(hù)，大大節(jié)省護(hù)面大塊石的用量，解決了工程實(shí)際難題，推進(jìn)工程進(jìn)度，對其他類似工程具有較好的借鑒意義。