廣西欽州三娘灣海堤初步設(shè)計(jì)堤型比較

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【摘要】欽州市三娘灣管理區(qū)大田匡堤圍工程加固堤段堤型方案的選取，在綜合考慮工程安全、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，擬采用現(xiàn)澆混凝土臺(tái)階式的設(shè)計(jì)方案。

【關(guān)鍵詞】 海堤護(hù)坡；消浪；防沖；

1 工程概況

大田匡堤圍工程位于廣西欽州市三娘灣管理區(qū)犀牛腳鎮(zhèn)境內(nèi)，從海尾起至西炮臺(tái)村止，堤圍加固后全長(zhǎng)16.97km（其中舊堤加固段長(zhǎng)13.74km，新建堤長(zhǎng)3.23km）。工程地處東經(jīng)108°47′～108°52′，北緯21°37′～21°40′。工程距犀牛腳鎮(zhèn)5～10km，距欽州市城區(qū)約60km，對(duì)外交通較為方便。大田匡堤圍保護(hù)行政村委9個(gè)，自然村24個(gè)，圍內(nèi)面積14.5km2。保護(hù)人口3.5萬人，保護(hù)耕地819hm2（折合1.23萬畝），養(yǎng)殖塘266hm2（折合0.4萬畝）。

大田匡堤圍地處欽州市大風(fēng)江及北部灣海岸交匯地帶，圍內(nèi)地勢(shì)低洼，大部分耕地（含蝦塘）地面高程在0.4～5.5m之間。舊堤始建于1958年，1960年完工，之后經(jīng)多次整治改建，現(xiàn)已具有一定的規(guī)模，堤頂基本上達(dá)到5年一遇潮水位的高度，工程建成運(yùn)行至今48年以上，由于堤防建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，堤身單薄，難以抵御較大風(fēng)暴潮的浸襲，多年來圍內(nèi)經(jīng)常受外潮內(nèi)澇及風(fēng)暴潮的影響，災(zāi)害頻繁，經(jīng)常出現(xiàn)“三年一小災(zāi)，十年一大災(zāi)”的現(xiàn)象。隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)的日益增長(zhǎng)，洪（潮）災(zāi)害給當(dāng)?shù)鼐用裨斐傻膿p失將會(huì)越來越嚴(yán)重，為了改善當(dāng)?shù)厝嗣裆瞽h(huán)境，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，防治水土流失，當(dāng)?shù)卣?jì)劃擬對(duì)大田匡海堤進(jìn)行加固建設(shè)。

根據(jù)國(guó)家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）、以及上級(jí)管理部門的有關(guān)批復(fù)指示，大田匡堤圍工程的防潮標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，自排按20年一遇最大三天暴雨洪水三天排干的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-98）的規(guī)定，本工程為Ⅳ級(jí)，堤防及排澇（納潮）閘等主要建筑物按4級(jí)設(shè)計(jì)，次要建筑物按5級(jí)設(shè)計(jì)。

2 方案比較

2.1方案的提出

堤型選擇按照因地制宜、就地取材的原則，根據(jù)堤段所在的地理位置、重要程度、堤址地質(zhì)條件、筑堤材料及風(fēng)浪特性、施工條件、運(yùn)行管理要求以及工程造價(jià)等因素綜合比較確定。

本工程舊堤加固段，考慮水土流失及防淘刷問題，堤身填筑材料主要采用砂質(zhì)粘土，可根據(jù)分區(qū)不同分別在海尾、煙頭嶺和大石頭等土料場(chǎng)就近取用或在大嶺石料場(chǎng)取棄土。在舊堤頂部及內(nèi)側(cè)壩坡填筑砂質(zhì)粘土以加高培厚海堤，斷面仍采用土堤型式。由于海堤臨海面護(hù)坡是海堤的關(guān)鍵部位，其結(jié)構(gòu)型式對(duì)海堤的安全及投資影響最大，因此，舊堤加固段以海堤臨海面護(hù)坡的護(hù)面材料、消浪方式的不同型式作為堤型方案比較的重點(diǎn)。

由于海堤堤內(nèi)沿線地面高程多在1～5.8m之間，大部分在2.5m高程以下，漲潮時(shí)，海水一旦越過堤頂，堤內(nèi)水無法外排，極易造成內(nèi)澇。因此，結(jié)合本海堤的地形、地質(zhì)條件以及其防護(hù)結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)，舊堤加固段及新建堤段均考慮按不允許越浪設(shè)計(jì)。

本階段對(duì)可行性研究階段推薦的堤型進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化比較。舊堤加固段原則上保持原有的堤型斷面型式，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，舊堤段的堤型除局部為陡墻式外，絕大部分堤段的堤型均為斜坡式，擬對(duì)斜坡式堤段的堤型進(jìn)行如下方案比較。

方案一：現(xiàn)澆混凝土臺(tái)階式護(hù)坡方案。該方案臨海護(hù)坡面采用現(xiàn)澆臺(tái)階式混凝土結(jié)構(gòu)，坡比1：1，平均厚度0.4m，內(nèi)坡采用草皮護(hù)坡，坡比1：1.5，堤頂采用混凝土路面，頂寬5m（未包括防浪墻），防浪墻高0.8m。斷面如下圖所示：

圖-1   舊堤加固段堤型比較斷面圖（現(xiàn)澆混凝土臺(tái)階式，推薦方案）

方案二：漿砌混凝土預(yù)制塊+消浪墩方案。該方案臨海面護(hù)坡面采用0.4m厚的混凝土護(hù)坡，坡比1：1，設(shè)計(jì)潮位高程以上坡面加三排消浪墩，消浪墩尺寸為0.2×0.3×0.6m（露出混凝土護(hù)面0.2m），單塊重量約86kg。預(yù)制護(hù)坡下設(shè)20～30cm厚反濾料找平。內(nèi)坡采用草皮護(hù)坡，坡比1：1.5，堤頂采用混凝土路面，頂寬5m（未包括防浪墻），防浪墻高0.8m。斷面如下圖所示：

圖-2   舊堤加固段堤型比較斷面圖（漿砌混凝土預(yù)制塊+消浪墩，比較方案）

方案三：漿砌混凝土預(yù)制塊臺(tái)階式護(hù)坡方案。該方案臨海面護(hù)坡面采用漿砌混凝土預(yù)制塊，用M10砂漿砌C20砼預(yù)制塊，預(yù)制塊尺寸一般為0.15×0.6×0.3m，單塊重量約67.5kg，坡比1：1，預(yù)制護(hù)坡下設(shè)20～30cm厚反濾料找平。內(nèi)坡采用草皮護(hù)坡，坡比1：1.5，堤頂采用混凝土路面，頂寬5m（未包括防浪墻），防浪墻高0.8m。斷面如下圖所示：

圖-3   舊堤加固段堤型比較斷面圖（漿砌混凝土預(yù)制塊臺(tái)階式，比較方案）

方案四：漿砌塊石臺(tái)階式護(hù)坡方案。本工程所在地石料儲(chǔ)量豐富，基本上為花崗巖或砂巖，材料較易獲得，且質(zhì)量?jī)?yōu)良，本方案臨海面護(hù)坡面采用漿砌塊石臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，坡比1：1，平均厚度0.5m。內(nèi)坡采用草皮護(hù)坡，坡比1：1.5，堤頂采用混凝土路面，頂寬5m（未包括防浪墻），防浪墻高0.8m。

圖-4   舊堤加固段堤型比較斷面圖（漿砌塊石臺(tái)階式，比較方案）

2.2方案對(duì)比

各堤型方案的主要特性、主要工程量及投資比較見下表。

表1     舊堤段加固斷面各方案主要特性、主要工程量及投資比較表

 

項(xiàng)  目

單位

方案一

方案二

方案三

方案四

堤型

 

現(xiàn)澆混凝土

臺(tái)階式

漿砌混凝土

預(yù)制塊+消浪墩

漿砌混凝土

預(yù)制塊臺(tái)階式

漿砌塊石

臺(tái)階式

堤頂高程

m

5.5

5.6

5.5

5.3

防浪墻頂高程

m

6.3

6.4

6.3

6.1

土方開挖（含清基）

m3

14.41

14.00

14.35

13.62

土方回填

m3

11.88

12.12

11.20

9.59

反濾料

m3

 

0.91

1.19

 

C20混凝土防浪墻

m3

0.76

0.86

0.91

0.82

C20混凝土臺(tái)階

m3

1.66

 

 

 

C20混凝土預(yù)制塊

m3

 

2.11

 

 

C20混凝土預(yù)制階梯

m3

 

 

1.62

 

M7.5漿砌石臺(tái)階

m3

 

 

 

2.10

草皮護(hù)坡

m2

5.43

5.61

5.43

5.07

每延米直接投資

元

4034

4656

4537

3780

每延米直接投資差

元

-

623

504

-183

 

2.2.1消浪效果比較

從表1可知，四種方案從消浪效果方面比較：由于臨海護(hù)坡面結(jié)構(gòu)型式不同，消浪效果、風(fēng)浪爬高均不同，由此各方案的堤頂高程也不相同，其中方案二（漿砌混凝土預(yù)制塊+消浪墩方案）的堤頂高程最高，消浪效果最差，其次為方案一（現(xiàn)澆混凝土臺(tái)階式護(hù)坡方案）和方案三（漿砌混凝土預(yù)制塊臺(tái)階式護(hù)坡方案），方案四（漿砌塊石臺(tái)階式護(hù)坡方案）因其消浪效果最好，所以堤頂高程最低。

2.2.2結(jié)構(gòu)安全比較

由于預(yù)制塊在砌筑時(shí)對(duì)堤身的封閉性不夠好，對(duì)堤身細(xì)顆粒保護(hù)不利，容易造成沙土流失。方案一、方案四在與舊堤可靠結(jié)合方面及防止堤身砂土流失方面均保護(hù)堤身穩(wěn)定方面明顯優(yōu)于方案二及方案三，但是方案四的漿砌石在砌筑質(zhì)量上不好控制。所以從結(jié)構(gòu)安全上比較方案一較優(yōu)。

2.2.3工程施工比選

方案二及方案三護(hù)坡采用預(yù)制塊（塊石），為了滿足抵抗大風(fēng)浪的要求，單塊重量較大，砌筑坡度不宜太陡，需要大型機(jī)械設(shè)備才能滿足施工條件要求，且施工難度較大，方案一結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)單，不受此限制，施工比較方便。方案四在漿砌石砌筑上比較費(fèi)人工，施工進(jìn)度不及方案一迅速。因而從施工條件方面比較方案一相對(duì)較優(yōu)。

2.2.4經(jīng)濟(jì)比選

通過表中可以看出，方案四每延米直接投資3780元為四種方案中最小，方案一次之，為4034元每延米，而方案二投資均最大，每延米直接投資為4656元，比方案一多出876元每延米；方案三比方案二稍少，為每延米直接投資為4537元。從投資方面比較，方案四投資最少，優(yōu)于其余方案。

3 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)以上四個(gè)堤型方案的比選，可見方案二及方案三較之方案一與方案四在消浪效果方面不具有明顯優(yōu)勢(shì)，在工程安全、施工及投資方面明顯不及方案一及方案四。對(duì)比方案一及方案四，雖然方案四比方案一節(jié)省183元/延米，但方案四的漿砌石修整較為麻煩，且施工進(jìn)度慢，施工質(zhì)量難以控制，在外觀整體效果及工程耐久性方面均不及方案一。因此本階段舊堤加固段堤型斷面推薦方案一（即現(xiàn)澆混凝土臺(tái)階式護(hù)坡方案）。