（上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434)
摘要：针对福建地区某填海造地项目，结合当地地形、地质条件，对工程建筑物中的防洪堤堤型结构进行了设计方案比选，并从安全、经济和后续改造难易等方面综合分析，优选出推荐方案。论文对类似海堤项目设计具有一定的参考意义。
关键词：防洪堤；堤型结构；稳定；沉降
1 概况
本工程位于福建省宁德市金马南路以东，东湖以南，铁基湾大道以北，温福铁路以西，属于规划的铁基湾北组团地块，是宁德市“东扩面海、北展南移”规划实施、实现的重要组成部分,其地块规划主要功能为生活设施和生活配套。工程主要设计内容为新建防洪防潮工程中的防洪堤、防潮堤及临时海堤长约11.311km，总占用海域面积约3148.89亩，填海造地面积约2921.31亩。永久防洪堤、永久海堤防洪标准50年一遇，主要建筑物级别2级，次要建筑物级别3级，临时建筑物级别4级。临时海堤按20年一遇的防潮标准进行设计，主要建筑物级别5级，次要建筑物级别为5级，临时建筑物级别5级。本文以防洪堤为代表进行设计方案探讨。
2 堤型比选
2.1防洪堤堤型比选
（1）地形地质概况：本项目区位于宁德市防洪防潮规划的金溪流域片区的铁基湾片内的铁基湾北组团A区，项目区现状为滩涂，滩面高程普遍在-2～0.5m之间，根据地质钻孔资料揭露，该项目区地基普遍存在较厚一层淤泥层，厚度在21m～25m之间，该土层具有高含水率，高压缩性土，力学强度低等特点，呈流塑状态；该淤泥层一般下卧一层砂砾卵石层。本工程选择较为典型的桩号HA0+044.0断面进行堤型比较。
1）各方案概况
方案一：单坡式断面（推荐方案，见图1）；方案二：复合斜坡式断面（比较方案，见图2）；方案三：混合式断面（比较方案，见图3）。
2）各方案投资比较
各方案每延米投资比较见表1
3）各方案堤型结构优缺点分析
单坡式：优点包括堤身与地基接触面积大，地基应力分散，对地基要求较低，整体稳定性好；消浪效果好，堤顶高程较低，有效节省堤身回填量，减少投资；堤身不易被破坏，安全性好；是本地常用的结构，施工方便，后期维护保养成本低易改造成其他堤型；投资较省。缺点是断面大，占地多。
复合斜坡式：优点包括堤身与地基接触面积更大，地基应力分散，对地基要求较低，整体稳定性好；消浪效果好，堤顶高程较低，有效节省堤身回填量，减少投资；堤身不易被破坏，安全性好；是本地常用的结构，施工方便；投资稍贵。缺点是断面大，占地多；有消浪平台，不易拆除。
混合式：优点包括占地相对较小；所需材料节省，断面组合适当。缺点有堤身挡墙与地基接触面小，地基应力集中，对地基要求较高，常使用桩基础；消浪效果差，需要更高的堤顶高程；边坡转折处，流态紊乱，波能较集中，容易变形破坏；挡墙一旦破坏维修养护成本较高；不易于改造成其他堤型；投资较大。
综合考虑工程投资和占地，以及考虑到海堤只是临时挡潮，后期将改造成永久驳岸或回填开发建设，因此本工程区防洪堤断面拟推荐方案一，即单坡式断面为海堤基本断面型式，该方案具有堤顶高程相对较低、利于后期景观提升改造或回填开发建设、投资较省等优点。
2.2护坡结构比选
（1）常用的护坡结构有块石（条石）护坡、人工块体、栅栏板、螺母块体等。
1）块石护坡
天然块石护坡在斜坡式建筑物上的应用是较为广泛的，尤其是在施工场地石料资源丰富的条件之下，其优势更为明显。可以充分发挥就地取材、缩短运距、施工简便、速度快、适应沉降、易于修复、造价低的优点。抛石护坡和砌石护坡均只适用于波浪较小的区域，一般设计波高小于2m的地区。
2）人工块体
人工块体消浪效果好、稳定性高，已经在海堤工程中得到了广泛的应用，特别是外海侧坡面的防护，由于块体彼此间有一定的嵌固作用而使护坡层具有良好的整体性。但人工块体需预制后采用机械吊装，施工难度较高，且造价较高。目前，海堤工程常用的几种人工块体有四脚空心方块、扭工字块、扭王字块、四角锥体等，其中四脚空心方块体景观效果好，一般铺砌一层，混凝土用量较小，但它对垫层块石理坡精度要求较高，适用于水深不大和波高小于4m的地区；扭工字块体消浪能力最强，随机安放两层块体空隙率大，波浪爬高最小，但其构件较单薄；四角锥体和扭王字块体其外形均比较粗壮，混凝土用量大。
3）栅栏板、螺母块体
栅栏板和螺母块体的优点是预制构件简单，也可以现浇，景观效果较好，但是对块石垫层的理坡精度要求高，一般适用于设计波高小于3m的地区。栅栏板对软土地基变形适应性差，单块体积较大，吊装难度大，施工质量较难保证。
（2）护坡结构比选与推荐
本工程区处于海湾内，所受风浪较小，但本工程防洪堤（防潮时即为海堤）为2级建筑物，护坡结构的稳定、抗风浪能力对堤防安全非常重要，因此，护坡设计应在满足安全的前提下，同时结合景观效应，宜采取美观，同时又是施工方便，节省投资的护坡型式。
从安全防浪、景观要求等因素综合考虑，并考虑安全系数，本工程区北侧鳌江滞洪湖防洪堤（临时防潮）推荐采用砼四脚空心方块护坡，这样同时兼顾了防浪、美观的功效，在后期改造成永久防洪堤时可在四脚空心方块孔洞内植草绿化，便于景观提升。东、南侧临时海堤仅作为短期使用，后期将拆除护坡，因此主要从节约工程投资、便于后期拆除等角度考虑，本工程推荐采用干砌块石护坡。
3 推荐方案计算
3.1稳定计算
该段防洪堤地质情况基本相同，为安全起见，特选取该段地质最差的钻孔A2（桩号HA0+044.0）处剖面作为典型断面，进行稳定计算，该处滩涂面高程约为-0.5m（起始端不足-0.5m堤段先抛填砂至-0.5m高程），地基淤泥层底面高程-22.16m。稳定计算结果见表2，典型断面滑弧见图4～图8。
根据《堤防规范》及《海堤规范》，2级建筑物正常运用条件下（瑞典圆弧法）抗滑稳定安全系数不应小于1.25，非常运用条件下（瑞典圆弧法）抗滑稳定安全系数不应小于1.15。
由表2和图4~8可以看出，该处防洪堤整体抗滑稳定安全系数在各种工况下均能满足规范要求，表明单坡式典型断面结构设计在安全上是合理的。
3.2沉降计算
堤身和堤基最终沉降量计算采用《海堤规范》中的10.3.4式计算。计算断面选取与稳定计算选取的断面相同，即选取钻孔A2（桩号HA0+044.0）处断面进行计算，计算结果参见表3。
4 结论
本工程具有周边涉水工程多，水上钻探难度大和工程建设生态景观化要求高等特点。论文结合地形、地质等条件，拟定了三种堤型结构断面：单坡式断面、复合斜坡式断面和混合式断面。其后，分别从边坡稳定、沉降、投资和后续改造难易等方面考虑分析，优选出单坡式结构断面作为推荐断面。护坡结构方面，本文针对常用的块石（条石）护坡、人工块体、栅栏板、螺母块体等，并结合当地安全防浪、景观要求等实际情况综合考虑，推荐采用干砌块石护坡。论文成果对其它类似项目具有较好的参考意义。
参考文献
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[2]陈谦,孔友南,程培军,张志.人工块体护面防波堤与宽肩台防波堤对比[J].水运工程,2018,(06):136-141.
[3]廖曾平,袁忠华.海堤工程施工期流态变化影响及防护措施研究[J].中国水运(下半月),2018,(06):239-241.
论文作者:罗浩
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年3月下
论文发表时间:2018/9/11
标签：断面论文; 护坡论文; 块体论文; 海堤论文; 防洪堤论文; 工程论文; 地基论文; 《新材料.新装饰》2018年3月下论文;