新寮环岛海堤加固达标工程技术分析

　　摘要：新寮环岛海堤是徐闻县重点病险海堤之一，由于历史悠久以及工程失修等种种原因，逐渐出现了严重堤基漏水的安全隐患，对保护区内人民群众生命财产安全造成了威胁，文章通过了对海堤现状的原因分析及技术方案的比较，采取了相关的加固技术，有效解决了新寮环岛海堤的安全隐患。 　　关键词：新寮环岛海堤 安全隐患 加固技术 　　前言 　　广东省是我国受台风灾害最严重的省份，是全国台风灾害的一个重灾区和多发区.我国平均每年约有9.5个台风登陆，其中广东就有3.54个，占37%。据统计从1949 年至 2001 年的 53年间，登陆广东沿岸的台风就有191次。由于地势的影响， 登陆广东的台风一般都是正面袭击沿岸，引发的台风暴潮常常造成严重的灾害.台风往往带来狂风，大浪，暴潮和暴雨，对堤围造成极大的威胁，引起的风灾，潮灾及洪，涝灾害十分惨重，有时甚至是毁灭性的。台风暴潮还会引起咸潮上涌，影响环境，对沿海农业和渔业造成较大的经济损失。 　　1、工程概况 　　新寮环岛海堤位于徐闻县东北部新寮岛上，东濒南海，北与北莉岛为邻，西与和安镇连接，南与锦和镇外罗埠对峙，距徐闻县城68公里。该海堤大部分于1956年兴建，新寮环岛海堤由南、北堤2条海堤组成，总的加固长度为13.83公里，其中南堤由南湾、北沟、明塘、六湾、堰头、东塘6段海堤组成，加固长度9.17公里。北堤由新丰、三丰、后海3段海堤组成，加固长度4.66公里。新寮环岛海堤围肩负捍卫耕地2.94万亩，保护虾田1.9万亩保护新寮镇10个村委会81条自然村，村委会共计35430人，保护区内总产值2.01亿元。 　　2、水文气象特征 　　新寮环岛海堤位于雷州半岛最南端的东部沿海地带，工程所在地属南亚热带季风气候，每年4～10月为汛期，气温高，降雨量大，随时可能遇上台风天气，冬季气候干爽，雨量少，是施工的黄金季节。 　　该地区直接受海洋季节气候影响，降雨相差悬殊，年内分配变化很大。多年平均降雨量1364毫米，最小680毫米，最高1772毫米。 　　3、海堤加固设计指导原则 　　根据《海堤工程设计规范》（SL435-2008）有关规定，坝顶高程的确定应按以下运用情况计算其值，堤顶高程=设计高潮水位+波浪爬高+安全超高。查《广东省海堤工程设计导则》附录B.0.2，则p=5%时，设计年最高潮水位为4.966米（黄基），设计年最低潮水位为-1.814米（黄基），多年平均高潮水位为1.776米（黄基），多年平均最低潮水位为-0.594米（黄基）。 　　4、新寮环岛海堤现状概况 　　现堤顶高程为3.4～7.2米，无防浪墙，背海坡坡比1：1.5～1：2，坡面坑坑畦畦，水土流失严重，杂草灌木丛生，内坡脚被水淹浸严重未有防护设施，临海坡坡比为1：2，坡面无防护设施，多年被台风、海浪袭击崩塌严重，三丰海堤段2+400～3+200段冲垮，有纳潮闸5座，9孔，每孔宽1.2米，进、出口底板高程为0.45米，进出、口消力池底高程为0.45米，设计最大流量34.02M3/S，进出、口底板被潮水冲击严重破裂、崩溃、漏水，纳潮闸进口、出口前端有被水冲刷深坑，龙门架暴筋，启闭机、螺杆、闸门吊耳锈腐蚀严重，砼闸门破烂，呈痪瘫状态，无法正常使用。 　　5、工程加固措施 　　5.1提高设计标准 　　要对海堤进行彻底除险加固，必须按照有关新规范确定海堤设计标准。根据国家《堤防设计标准》、国家《防洪标准》及《广东沿海海河堤工程设计防御标准》等有关规定，拟定重点海堤加固整治工程设计标准为：堤围保护耕地面积在1万亩以下的按10年一遇潮位、风浪设计；保护耕地面积在1-5万亩按20年一遇潮位、风浪设计；保护耕地面积在5万亩以上的按20～50年一遇潮位、风浪设计；个别感潮河段堤围承担有城市防洪任务的按50年一遇防洪标准、20年一遇排涝标准设计。 　　5.2加强消浪防冲结构 　　消浪防冲措施包括抛石护脚、迎水面护坡（含消浪平台）、陡墙式挡墙（防浪墙）及生物消浪等。消浪防冲结构关键部位是外坡消浪防冲，广东海堤外坡通常采用干砌石、浆砌石护坡（挡墙）。 　　旧海堤护面的加固措施应根据海堤等级、波浪状况和原有护面的损坏程度等综合确定。砼护坡的消浪效果要差于干砌石和浆砌石，比较适宜于用在已有护面结构的情况下， 对原海堤斜坡式干、浆砌石护面及陡墙式干、浆砌石护面基本完好，且过渡反滤层有效，可采用在原护面上浇筑一层砼，其新、旧护面应结合牢固，连接平顺。对反滤层失效海堤需进行必要的处理后再进行护面加固。 　　为了加强消浪效果，可沿护坡面设置阶梯。如笔者前几年设计海堤加固整治工程，海堤护坡采用现浇 C20砼混合护坡， 即在设计高潮位，一个波高以下（为波浪直接冲击区，受力较大）采用现浇砼单坡结构，使其受力平顺，整体受力好，在以上部位为波浪爬高区，波浪作用力大幅减小，采用现浇砼阶梯，限制波浪爬高，降低堤顶高程、节省投资，设计断面。护坡砼或砌石的始末处及建筑物的交接处往往是护坡的薄弱环节，应做好封边措施，堤顶设置放浪墙时，封顶应结合放浪墙基础。 　　台风频繁是滨海地区的共同面临的问题，强台风所引起的海浪对海堤的冲涮是海堤损坏的主要原因。老式的海堤胸墙多为浆砌石或干砌石结构。浆砌石结构在海浪的频繁冲涮下，砂浆容易老化脱落，导致结构松散而损坏，这一问题上，干砌石结构更为明显。海堤加固设计时，一般在原有的浆砌石胸墙迎水面增加钢筋混凝土面板，面板厚一般为 20mm～30mm，且面板应该设置至原海堤胸墙基础面，面板与原浆砌石胸墙应采用锚筋连结，尤其是面板底部与原胸墙基础须设置锚筋连结。为控制海堤越浪量，面板顶端宜设置反浪弧，反浪弧逸出点切线方向与水平方向夹角宜设置在 3000～4500之间，利用反弧的原理，使经反浪弧后逸出的海浪与紧跟涌来的海浪相撞而抵消部分海浪动能及降低越浪高度，从而降低海浪对胸墙的冲涮及越浪量。这种加固方法的优点是： 　　（1）海堤胸墙整体性好，抗冲刷能力强及面板抗拉强度高； 　　（2）施工期勿须拆除旧海堤胸墙，防汛压力较小。缺点是：面板一般较薄，施工技术要求稍为严格。因此，在旧海堤胸墙增加混凝土面板的加固方法广泛应用于滨海城市海堤加固项目，工程实践比较成功。 　　5.3消浪平台设计 　　海堤消浪的另一重要环节是临海侧消浪平台，海堤是城市的一个重要景观因素，消浪平台不宜以纯粹的凌乱抛石体来筑建，而应结合城市亲水文化、娱乐休闲等功能对消浪平台进行优化设计。此类消浪平台高程一般略高于平均高潮水位，格栅板施工采用现浇框梁与预制格栅砼梁相结合的形式筑造。预制块形式为上小下大，与格栅板预制格栅砼梁安装就位后，再浇筑格栅板现浇框梁。砼预制块表面嵌砌一层鹅卵石并间隔设置相应拼图，使得消浪平台作为一条景观亲水步道。 　　这种做法的优点为：（1） 格栅板浇筑完成后，预制块既被格栅板锁住又与格栅板分离，可以有效地消减在海浪冲刷及骤退时与亲水平台上产生的动水压力，降低海浪动能；（2）平台表面平整美观，给人们茶余饭后提供一个散步休闲场所和一条美丽的风景。缺点：工程施工尺寸精度要求严格。 　　在水深较浅、岸滩较长堤段，设置人工沙滩作为消浪平台。通过吹填方式筑造的人造沙滩利用沙子间几乎为零凝聚力的特性及沙子在潮水中的运动规律，离散海浪在沙面支撑的应力，从而消减海浪的动能，降低海浪对海堤胸墙的冲涮能力及越浪高度。优点是既可消浪又营造一个休闲景观沙滩，丰富城市景观内容。缺点是投资较大。因此，采用景观消浪平台来消减海浪能量的方式在滨海城市城区海堤建设中广泛应用，已逐步取代凌乱的抛石结构消浪措施。 　　5.4海堤加固 　　对于允许越浪式海堤，为尽可能降低越浪量及越浪距离，海堤迎水坡不宜采用斜坡结构形式，宜采用岸坡直立胸墙形式。这种形式的海堤堤顶到海平面的高度较小，视野开阔，海陆结合比较协调。然而，这种形式海堤主要面临的问题就是消浪设计。针对这一问题，在海堤加固设计中需要着重考虑胸墙、消浪广东的海堤大多建在软土地基上， 软土一般为淤泥和淤泥质土，软土特性在全国沿海地区中是较差的，具有高压缩性和低强度的特性。 　　当海堤整体稳定易产生整体失稳和较大的沉降，在软土地区应进行堤基设计，验算其稳定性和沉降，当其不能满足设计要求时还应进行堤基处理设计。对于旧堤加固，当整体稳定性不能满足设计要求而又相差不远时，采用堤脚设置反压平台可很好解决稳定问题。地基为淤泥、泥炭土时，一般尽可能挖除；当厚度较大和分布较广而难以挖除时，可采用打砂井或砂坑加速排水，使大部分沉降在施工期发生，并调整施工速度，结合堤脚镇压台，使地基土强度的增长与填土重量的增长相适应， 以保证地基的稳定。对于砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基考虑采取人工加密措施，适当填充一定数量的粗颗粒（粗砂和碎石之类）并压实，使之达到与设计相适应的密实状态，然后采取适当盖重，加固排水、反滤等防护措施。 　　6、小结 　　（1） 海堤断面设计施工往往侧重满足软基稳定条件， 如采取加大加厚砂垫层或扩大抛石压载等措施， 而忽视了堆石体的水力稳定条件及防渗闭气要求， 造成漏水、管涌、塌坑等后患。因此， 实践中应当注意海堤的稳定与防渗， 两者不可偏废。 　　（2） 有心墙和内外抛石体的海堤设计断面除要进行抛石体的水力稳定条件复核外， 从防渗观点出发， 施工时应考虑先抛外堆石体， 待截流后再抛内堆石体， 与此同时进行土堤闭气， 以避免内外抛石体串通渗漏。 　　（3） 海堤防渗堵漏技术措施很多， 实践应用中应根据堤基地质条件、堤身结构及渗漏原因审慎决定选用经济、可靠、有效的技术措施， 避免造成不必要的浪费与反复。 　　参考文献： 　　[1] 彭军，徐学军，胡昌顺. 珠海市草堂湾海堤设计新理念[J]. 水利水电快报. 2005（16） 　　[2] 黄兆玮，刘霞，梁海涛，徐辉荣. 肇庆市大旺第一水厂一级抽水泵站防洪方案比较[J]. 水利水电. 2006（01） 　　[3] 王淑华，于春雷. 用锚喷混凝土方法加固双曲拱桥[J]. 山西建筑. 2008（19） 　　[4] 严其芳. 沿海地区旧闸加高加固设计中的体会[J]. 浙江水利科技. 2001（05）