深圳大鵬灣六月海堤重建設(shè)計(jì)與施工

何造勝，周濟(jì)華，龔春娟

（1.深圳市廣匯源水利勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣東深圳518000；2.深圳市水務(wù)工程建設(shè)管事中心，廣東深圳518048）

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深圳大鵬灣六月海堤重建設(shè)計(jì)與施工

何造勝1，周濟(jì)華2，龔春娟1

（1.深圳市廣匯源水利勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣東深圳518000；2.深圳市水務(wù)工程建設(shè)管事中心，廣東深圳518048）

摘要：六月海堤是深圳市東部海堤重要組成部分，因受 黑格比 等超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)襲擊，護(hù)面結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)已嚴(yán)重受損，存在安全隱患。重建工程設(shè)計(jì)分析了海堤受損原因，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件、防災(zāi)減災(zāi)要求等，確定重建工程設(shè)計(jì)斷面，并經(jīng)工程實(shí)踐抵御了臺(tái)風(fēng)浪沖擊。重建工程對(duì)修復(fù)大鵬灣最美海灘、保障臺(tái)風(fēng)期人民生命財(cái)產(chǎn)安全起到作用，為東部受損海堤重建提供參考。

關(guān)鍵詞：東部海堤；重建工程；塊體

六月海堤屬于深圳市東部海堤，處于大鵬灣內(nèi)大鵬半島西側(cè)。大鵬灣是一個(gè)位于香港和中國(guó)大陸之間的海灣，其西面和南面分別為香港的吉澳和西貢半島，而北面和東面則為深圳市的鹽田、大鵬和南澳所包圍，海灣的中央為香港大埔區(qū)的東平洲。大鵬半島三面環(huán)海，總面積289.14km2，以沙灘和礁石為主的海岸線總長(zhǎng)137.7km，是我國(guó)最優(yōu)美的八大海岸線之一，沿海岸線分布的20多個(gè)黃金沙灘浴場(chǎng)是大鵬灣重要的沙灘旅游資源［1］。深圳市東部海堤主要有官湖海堤、溪涌海堤、下沙海堤、六月海堤、水頭海堤、月亮灣海堤、水頭沙海堤、西涌海堤、東涌海堤、鵬城海堤、水頭海堤及入海口擋潮閘等。2008年9月23日的臺(tái)風(fēng)“黑格比”雖然沒(méi)有正面登陸深圳，因趕上深圳沿海大潮，風(fēng)吹浪涌，風(fēng)助潮勢(shì)，重創(chuàng)東部海岸線，海堤嚴(yán)重?fù)p毀破壞長(zhǎng)達(dá)8km。六月海堤段370m是遭受臺(tái)風(fēng)“黑格比”破壞最嚴(yán)重段，臺(tái)風(fēng)浪作用下，基礎(chǔ)塊石被淘空、迎水面漿砌塊石護(hù)面結(jié)構(gòu)開裂及坍塌、堤頂防浪墻被卷走。六月海堤作為東部海堤重建的先期工程，綜合研究其設(shè)計(jì)方案與施工技術(shù)，對(duì)后續(xù)其他受損段海堤重建具有一定參考。

1　海堤結(jié)構(gòu)受損原因分析

六月海堤處于大鵬半島中段的西南海岸，面向大鵬灣，是深圳東部的重要旅游基地，是深圳最美麗的海岸線之一。經(jīng)多次臺(tái)風(fēng)，海堤結(jié)構(gòu)損毀嚴(yán)重，難以抵御強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的侵襲，不能保護(hù)堤后渡假勝地建筑物安全［2］，六月海堤受損主要原因是自身結(jié)構(gòu)抗御臺(tái)風(fēng)浪能力不足所致。

1.1 臺(tái)風(fēng)對(duì)東部海堤的影響

六月海堤所處大鵬灣是一個(gè)臺(tái)風(fēng)頻繁登陸的海岸。臺(tái)風(fēng)登陸資料表明［2、3］，近30年來(lái)對(duì)深圳影響大的臺(tái)風(fēng)有8309號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“愛倫”、9316號(hào)臺(tái)風(fēng)“貝姬”、9908號(hào)臺(tái)風(fēng)、0313號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“杜鵑”、0601號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“珍珠”、0606號(hào)臺(tái)風(fēng)“派比安”、0812號(hào)臺(tái)風(fēng)“鸚鵡”、0814號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“黑格比”、0906強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“莫拉菲”和0915號(hào)臺(tái)風(fēng)“巨爵”等，其中臺(tái)風(fēng)“黑格比”是跨世紀(jì)以來(lái)登陸廣東風(fēng)速、影響范圍最大和持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)［5］，超過(guò)東部海堤原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以至東部海堤受損，其中六月海堤損壞370m。

1.2 海堤斷面與結(jié)構(gòu)

六月海堤損壞與其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、堤線走向、海堤結(jié)構(gòu)有關(guān)。海堤斷面為單坡型式，護(hù)面結(jié)構(gòu)為漿砌石結(jié)構(gòu)，頂高程為4.0m左右（1956黃海高程基面），堤頂面寬約1.5m，外坡比1∶0.5，臨海側(cè)設(shè)C20鋼筋混凝土防浪墻高約0.8m，墻頂高程為4.80m［2］。由于屬于多種資金渠道自行修建，存在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、質(zhì)量差等問(wèn)題。另外，六月海段海堤地理位置特殊，整段海堤堤線呈弧型突出于海岸線，直接面臨波浪打擊，因抗風(fēng)消浪能力不足，堤頂高程不夠，每年臺(tái)風(fēng)期海浪對(duì)堤頂側(cè)建筑物造成極大的破壞。尤其在遭遇“黑格比”超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)作用下，低標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量差、單薄結(jié)構(gòu)的六月海堤，難以抵御臺(tái)風(fēng)浪侵襲，導(dǎo)致海堤嚴(yán)重?fù)p毀（見圖1～圖2）。

圖1　漿砌塊石護(hù)面沖毀坍塌

圖2　堤基礎(chǔ)石塊被淘空

2　重建方案研究

2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

為使重建后的海堤結(jié)構(gòu)能抵御超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)浪，重建設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)高于原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。原海堤建成于二十世紀(jì)六、七十年代，為當(dāng)?shù)鼐用褡孕行藿ǎ莱睒?biāo)準(zhǔn)不足50年一遇［2］。六月海堤重建工程防潮標(biāo)準(zhǔn)遵從《深圳市防洪（潮）規(guī)劃（修編）報(bào)告》及《深圳市東部生態(tài)組團(tuán)分區(qū)規(guī)劃［葵涌、大鵬、南澳］》（2005～2020年）規(guī)定取50年一遇設(shè)防，與《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-2014）及《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL435-2008）的相關(guān)規(guī)定一致。

2.2 重建設(shè)計(jì)斷面方案

六月海堤重建長(zhǎng)370 m，堤線布置需考慮現(xiàn)場(chǎng)地形和地質(zhì)條件，因海堤內(nèi)側(cè)臨近六月海酒店，場(chǎng)地狹窄，堤線無(wú)法后退，所以堤線仍按原走向布置。從堤線美觀考慮，僅對(duì)局部堤段拉直調(diào)整，確定的整條堤線呈凸突狀（見圖3），其中k0 + 23.7m—k0 +283.6m（斷面①—⑥）分為直線段與弧段，直線段k0 +23.7m—k0 +151.89m（斷面①—③）、弧段k0 +151.89 m—k0 +283.6 m（斷面③—⑥），余下為接岸段。

圖3　六月海堤重建堤線布置

據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)定［5-6］，六月海堤重建工程堤防級(jí)別為2級(jí)。分析六月海堤段所處位置的重要程度、地形地質(zhì)、水流及波浪、生態(tài)環(huán)境和景觀要求，為提高重建海堤的消浪性，擬定重建海堤斷面型式為復(fù)合式斜坡結(jié)構(gòu)，即在迎水面設(shè)消浪平臺(tái)。重建設(shè)計(jì)斷面基于原海堤基礎(chǔ)進(jìn)行加高加固，為保護(hù)堤后建筑物，其設(shè)計(jì)斷面結(jié)構(gòu)為：新建C30鋼筋混凝土弧型防浪墻，墻頂高程為5.66～5.67m；迎水面2.22m高程設(shè)寬3.6m的消浪平臺(tái)，平臺(tái)上下坡坡比1∶2，護(hù)面結(jié)構(gòu)上坡為柵欄板、平臺(tái)為重4t的四腳空心方塊。由于堤外灘較窄，堤身直接臨海，海浪沖擊力大，為防止因海浪的沖擊而造成海堤堤身被破壞，下坡與護(hù)底采用重4t的扭王字體消浪，且護(hù)底埋深1.5m。考慮到弧段水深浪大，承受較大波浪力，在弧段下坡至護(hù)腳設(shè)置兩層重4t的扭王字體消浪。重建設(shè)計(jì)直線段和弧段代表斷面見圖4～圖5［7］。

2.3 重建設(shè)計(jì)斷面與護(hù)面結(jié)構(gòu)重量計(jì)算

臺(tái)風(fēng)浪是導(dǎo)致六月海堤破壞的直接因素，資料［8］計(jì)算了距六月海堤坡腳線前沿處的波浪要素，經(jīng)分析不同方向的波要素，以S向?yàn)榇螅瑢?duì)此，以50年一遇設(shè)計(jì)高潮位2.63m與50年一遇波浪重現(xiàn)期的組合為準(zhǔn)，分析波浪要素（見表1，距坡腳線10m）對(duì)六月海堤代表斷面堤頂高程與護(hù)面結(jié)構(gòu)重量的影響。

（1）堤頂高程［6］

式中：R =KΔR1H—50年一遇堤頂高程（m）；R = KΔR1H—50年一遇設(shè)計(jì)高潮位（m）；R=KΔR1H—累計(jì)頻率為F%的波浪爬高（按不允許越浪，F(xiàn)= 2%）；A—安全超高，不允許越浪的安全加高為0.8m。

圖4　直線段代表斷面（K0 +85.71m）

圖5　弧段代表斷面（K0 +205.6m）

表1　50年一遇高潮位2.63m時(shí)S向50年一遇波浪堤前波要素

據(jù)海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范［6］，計(jì)算爬高時(shí)對(duì)設(shè)平臺(tái)的復(fù)合式斜坡堤需考慮折算坡度。由于坡面結(jié)構(gòu)有柵欄板、四腳空心方塊、扭王塊體，因此以3種結(jié)構(gòu)糙滲系數(shù)的平均值作為設(shè)計(jì)依據(jù)。弧線段平均糙滲系數(shù)Hb取0.43；直線段平均糙滲系數(shù)Hb取0.47，再考慮破碎波高Hb及波向線與堤軸線的法線角度對(duì)波浪爬高的修正，數(shù)模計(jì)算得到六月海堤代表斷面計(jì)算堤頂高程與施工圖堤頂高程對(duì)比（見表2）。由于計(jì)算時(shí)視六月海堤重建斷面為復(fù)式斷面，而其上坡與平臺(tái)交接處為小直立墻，且坡面有多種結(jié)構(gòu)，這樣的斷面與規(guī)范復(fù)式斷面標(biāo)準(zhǔn)存在差異，在弧段較明顯。

表2　六月海堤重建代表斷面數(shù)模計(jì)算堤頂高程與施工圖堤頂高程對(duì)比

（2）護(hù)面塊體重量

根據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL435-2008）的規(guī)定，分別計(jì)算扭王塊體、四腳空心方塊和柵欄板穩(wěn)定重量。由于是重建修復(fù)工程，計(jì)算時(shí)對(duì)作用于扭王塊體和四腳空心塊體的設(shè)計(jì)波高取H1%（m），對(duì)于波浪破碎區(qū)的塊體重量，考慮在計(jì)算的扭王塊體和四腳空心塊體重量基礎(chǔ)上再增加25%。計(jì)算表明：施工圖中扭王塊體和四腳空心塊體各取4t，足以抵御波浪力成果見表3；數(shù)模計(jì)算所需柵欄板厚度略大于施工圖柵欄板厚度2.8%～5.7%成果見表4，因斷面上坡與平臺(tái)交接處設(shè)置的小直立墻具有挑浪作用，會(huì)減小波浪對(duì)柵欄板波擊作用。

表3　六月海堤重建代表斷面護(hù)面塊體計(jì)算重量對(duì)比

表4　六月海堤重建代表斷面護(hù)面柵欄板計(jì)算厚度對(duì)比

3　重建工程施工

六月海堤重建設(shè)計(jì)斷面主要在原海堤基礎(chǔ)上加高加固，重建斷面需達(dá)到護(hù)腳基礎(chǔ)足以埋深、護(hù)面結(jié)構(gòu)具有充足強(qiáng)度，在抵御超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)浪時(shí)六月海堤基礎(chǔ)不被淘、坡面結(jié)構(gòu)不坍塌、堤后建筑物安全。重建工程施工主要有以下內(nèi)容［9］。

（1）弧形鋼筋混凝土擋墻

基坑開挖、人工填石渣墊層并墊平、夯實(shí)；模板安裝與鋼筋綁扎同步進(jìn)行；擋墻施工分為C30混凝土基礎(chǔ)和C30混凝土擋墻兩次澆筑、擋墻內(nèi)按梅花形交錯(cuò)布置預(yù)留出泄水孔，其間距為2 m，并設(shè)3%的傾斜坡度，以防止積水進(jìn)入基底。待擋墻混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上時(shí)進(jìn)行均勻回填，用小型壓實(shí)機(jī)械碾壓，壓實(shí)度要達(dá)到95%以上。

（2）人工塊體陸上安放

需先對(duì)安放位置進(jìn)行極坐標(biāo)定位然后利用吊機(jī)根據(jù)計(jì)算出的水平角和垂直夾角旋轉(zhuǎn)來(lái)完成對(duì)塊體的安放。在距軸線外側(cè)10m處設(shè)置平行于海堤縱向軸線的安裝控制基線，然后在基線上每隔20m設(shè)定吊機(jī)安裝點(diǎn)，吊機(jī)旋轉(zhuǎn)中心處于此點(diǎn)上，然后由吊桿長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)角、仰角這兩個(gè)參數(shù)就可確定出塊體的點(diǎn)位，從而準(zhǔn)確地將各個(gè)塊體安裝到既定的位置。

（3）人工塊體水上安裝

需根據(jù)固定在船上的吊機(jī)中心和方向線運(yùn)輸塊體的起駁船位置，通過(guò)GPS定位系統(tǒng)計(jì)算出每一個(gè)安裝小區(qū)相應(yīng)的坐標(biāo)，通過(guò)吊桿的旋轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)整極角和極半徑，從而準(zhǔn)確地確定下水的位置確保將塊體安裝到位，尤其保證基礎(chǔ)埋深、塊體安放相互嵌固及下層塊體對(duì)上層塊體的穩(wěn)定支撐。

六月海堤重建工程于2013年開工，歷經(jīng)一年竣工（見圖6），海堤抗災(zāi)能力已經(jīng)提高到50年一遇，并抵御了2014年第15號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”襲擊。

圖6　重建后的六月海堤新面貌

4　結(jié)論

本文分析了海堤破壞原因，提出六月海堤重建工程平面布置和設(shè)計(jì)斷面方案，并經(jīng)過(guò)工程建設(shè)與運(yùn)行實(shí)踐，得出以下結(jié)論。

（1）重建工程設(shè)計(jì)防潮與波浪標(biāo)準(zhǔn)需提高到50年一遇，能抵御臺(tái)風(fēng)期波浪。

（2）重建海堤斷面型式采用復(fù)合斜坡式，可提高海堤消浪性。

（3）堤頂為弧形鋼筋混凝土擋墻、迎水面采用柵欄板、四腳空心方塊和扭王塊體的結(jié)構(gòu)能抵御海浪沖擊。

（4）護(hù)腳位置塊體埋深1.5m可抗基礎(chǔ)淘刷及提高斜坡面護(hù)面塊體穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：何造勝（1982年—），男，工程師。

收稿日期：2015-09-02

DOI：10.3969 /j.issn.1672-2469.2016.03.034

中圖分類號(hào)：TV871

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-2469（2016）03-0096-04