何造勝，周濟華，龔春娟

（1.深圳市廣匯源水利勘測設計有限公司，廣東深圳518000；2.深圳市水務工程建設管事中心，廣東深圳518048）

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深圳大鵬灣六月海堤重建設計與施工

何造勝1，周濟華2，龔春娟1

（1.深圳市廣匯源水利勘測設計有限公司，廣東深圳518000；2.深圳市水務工程建設管事中心，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 等超強臺風襲擊，護面結構基礎已嚴重受損，存在安全隱患。重建工程設計分析了海堤受損原因，結合現(xiàn)場條件、防災減災要求等，確定重建工程設計斷面，并經(jīng)工程實踐抵御了臺風浪沖擊。重建工程對修復大鵬灣最美海灘、保障臺風期人民生命財產(chǎn)安全起到作用，為東部受損海堤重建提供參考。

關鍵詞：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。大鵬灣是一個位于香港和中國大陸之間的海灣，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137.7km，是我國最優(yōu)美的八大海岸線之一，沿海岸線分布的20多個黃金沙灘浴場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?？趽醭遍l等。2008年9月23日的臺風“黑格比”雖然沒有正面登陸深圳，因趕上深圳沿海大潮，風吹浪涌，風助潮勢，重創(chuàng)東部海岸線，海堤嚴重損毀破壞長達8km。六月海堤段370m是遭受臺風“黑格比”破壞最嚴重段，臺風浪作用下，基礎塊石被淘空、迎水面漿砌塊石護面結構開裂及坍塌、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，綜合研究其設計方案與施工技術，對后續(xù)其他受損段海堤重建具有一定參考。

1　海堤結構受損原因分析

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)多次臺風，海堤結構損毀嚴重，難以抵御強臺風的侵襲，不能保護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構抗御臺風浪能力不足所致。

1.1 臺風對東部海堤的影響

六月海堤所處大鵬灣是一個臺風頻繁登陸的海岸。臺風登陸資料表明［2、3］，近30年來對深圳影響大的臺風有8309號超強臺風“愛倫”、9316號臺風“貝姬”、9908號臺風、0313號強臺風“杜鵑”、0601號強臺風“珍珠”、0606號臺風“派比安”、0812號臺風“鸚鵡”、0814號強臺風“黑格比”、0906強臺風“莫拉菲”和0915號臺風“巨爵”等，其中臺風“黑格比”是跨世紀以來登陸廣東風速、影響范圍最大和持續(xù)時間最長的強臺風［5］，超過東部海堤原設計標準，以至東部海堤受損，其中六月海堤損壞370m。

1.2 海堤斷面與結構

六月海堤損壞與其設計標準、堤線走向、海堤結構有關。海堤斷面為單坡型式，護面結構為漿砌石結構，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，臨海側設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，存在建設標準低、質量差等問題。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，因抗風消浪能力不足，堤頂高程不夠，每年臺風期海浪對堤頂側建筑物造成極大的破壞。尤其在遭遇“黑格比”超強臺風作用下，低標準、質量差、單薄結構的六月海堤，難以抵御臺風浪侵襲，導致海堤嚴重損毀（見圖1～圖2）。

圖1　漿砌塊石護面沖毀坍塌

圖2　堤基礎石塊被淘空

2　重建方案研究

2.1 設計標準

為使重建后的海堤結構能抵御超強臺風浪，重建設計標準應高于原設計標準。原海堤建成于二十世紀六、七十年代，為當?shù)鼐用褡孕行藿?，防潮標準不?0年一遇［2］。六月海堤重建工程防潮標準遵從《深圳市防洪（潮）規(guī)劃（修編）報告》及《深圳市東部生態(tài)組團分區(qū)規(guī)劃［葵涌、大鵬、南澳］》（2005～2020年）規(guī)定取50年一遇設防，與《防洪標準》（GB50201-2014）及《海堤工程設計規(guī)范》（SL435-2008）的相關規(guī)定一致。

2.2 重建設計斷面方案

六月海堤重建長370 m，堤線布置需考慮現(xiàn)場地形和地質條件，因海堤內(nèi)側臨近六月海酒店，場地狹窄，堤線無法后退，所以堤線仍按原走向布置。從堤線美觀考慮，僅對局部堤段拉直調整，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)有關規(guī)范規(guī)定［5-6］，六月海堤重建工程堤防級別為2級。分析六月海堤段所處位置的重要程度、地形地質、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合式斜坡結構，即在迎水面設消浪平臺。重建設計斷面基于原海堤基礎進行加高加固，為保護堤后建筑物，其設計斷面結構為：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高程設寬3.6m的消浪平臺，平臺上下坡坡比1∶2，護面結構上坡為柵欄板、平臺為重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，下坡與護底采用重4t的扭王字體消浪，且護底埋深1.5m?？紤]到弧段水深浪大，承受較大波浪力，在弧段下坡至護腳設置兩層重4t的扭王字體消浪。重建設計直線段和弧段代表斷面見圖4～圖5［7］。

2.3 重建設計斷面與護面結構重量計算

臺風浪是導致六月海堤破壞的直接因素，資料［8］計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向為大，對此，以50年一遇設計高潮位2.63m與50年一遇波浪重現(xiàn)期的組合為準，分析波浪要素（見表1，距坡腳線10m）對六月海堤代表斷面堤頂高程與護面結構重量的影響。

（1）堤頂高程［6］

式中：R =KΔR1H—50年一遇堤頂高程（m）；R = KΔR1H—50年一遇設計高潮位（m）；R=KΔR1H—累計頻率為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S向50年一遇波浪堤前波要素

據(jù)海堤工程設計規(guī)范［6］，計算爬高時對設平臺的復合式斜坡堤需考慮折算坡度。由于坡面結構有柵欄板、四腳空心方塊、扭王塊體，因此以3種結構糙滲系數(shù)的平均值作為設計依據(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波浪爬高的修正，數(shù)模計算得到六月海堤代表斷面計算堤頂高程與施工圖堤頂高程對比（見表2）。由于計算時視六月海堤重建斷面為復式斷面，而其上坡與平臺交接處為小直立墻，且坡面有多種結構，這樣的斷面與規(guī)范復式斷面標準存在差異，在弧段較明顯。

表2　六月海堤重建代表斷面數(shù)模計算堤頂高程與施工圖堤頂高程對比

（2）護面塊體重量

根據(jù)《海堤工程設計規(guī)范》（SL435-2008）的規(guī)定，分別計算扭王塊體、四腳空心方塊和柵欄板穩(wěn)定重量。由于是重建修復工程，計算時對作用于扭王塊體和四腳空心塊體的設計波高取H1%（m），對于波浪破碎區(qū)的塊體重量，考慮在計算的扭王塊體和四腳空心塊體重量基礎上再增加25%。計算表明：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，因斷面上坡與平臺交接處設置的小直立墻具有挑浪作用，會減小波浪對柵欄板波擊作用。

表3　六月海堤重建代表斷面護面塊體計算重量對比

表4　六月海堤重建代表斷面護面柵欄板計算厚度對比

3　重建工程施工

六月海堤重建設計斷面主要在原海堤基礎上加高加固，重建斷面需達到護腳基礎足以埋深、護面結構具有充足強度，在抵御超強臺風浪時六月海堤基礎不被淘、坡面結構不坍塌、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；模板安裝與鋼筋綁扎同步進行；擋墻施工分為C30混凝土基礎和C30混凝土擋墻兩次澆筑、擋墻內(nèi)按梅花形交錯布置預留出泄水孔，其間距為2 m，并設3%的傾斜坡度，以防止積水進入基底。待擋墻混凝土的強度達到設計強度的75%以上時進行均勻回填，用小型壓實機械碾壓，壓實度要達到95%以上。

（2）人工塊體陸上安放

需先對安放位置進行極坐標定位然后利用吊機根據(jù)計算出的水平角和垂直夾角旋轉來完成對塊體的安放。在距軸線外側10m處設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設定吊機安裝點，吊機旋轉中心處于此點上，然后由吊桿長度和轉角、仰角這兩個參數(shù)就可確定出塊體的點位，從而準確地將各個塊體安裝到既定的位置。

（3）人工塊體水上安裝

需根據(jù)固定在船上的吊機中心和方向線運輸塊體的起駁船位置，通過GPS定位系統(tǒng)計算出每一個安裝小區(qū)相應的坐標，通過吊桿的旋轉來調整極角和極半徑，從而準確地確定下水的位置確保將塊體安裝到位，尤其保證基礎埋深、塊體安放相互嵌固及下層塊體對上層塊體的穩(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），海堤抗災能力已經(jīng)提高到50年一遇，并抵御了2014年第15號臺風“海鷗”襲擊。

圖6　重建后的六月海堤新面貌

4　結論

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計斷面方案，并經(jīng)過工程建設與運行實踐，得出以下結論。

（1）重建工程設計防潮與波浪標準需提高到50年一遇，能抵御臺風期波浪。

（2）重建海堤斷面型式采用復合斜坡式，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構能抵御海浪沖擊。

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

參考文獻

［1］何造勝，深圳東部海堤設計初探［J］.中國水運（下半月），2014 （09）.

［2］深圳市東部海堤重建工程（一期）初步設計報告［R］.深圳市廣匯源水利勘測設計有限公司，2010.

［3］深圳論壇［R］.深圳三十年臺風大事記.2013.

［4］張從聯(lián)，等.臺風“黑格比”損壞海堤成因初步分析及建議［J］.廣東水利水電，2009（02）.

［5］GB50201-94.防洪標準［S］.

［6］SL435-2008.海堤工程設計規(guī)范［S］.

［7］深圳市東部海堤重建工程（一期）施工圖［R］.深圳市廣匯源水利勘測設計有限公司，2012.

［8］深圳市東部海堤重建（一期）工程波浪數(shù)學模型研究報告［R］.深圳市廣匯源水利勘測設計有限公司，河海大學，2015.

［9］符振.淺談海堤工程施工技術—以深圳市東部海堤重建工程為例［J］.技術與市場，2014（01）.

作者簡介：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：TV871

文獻標識碼：B

文章編號：1672-2469（2016）03-0096-04