葉　丹

（福建省莆田市水利水電勘測設計院有限公司，351100，莆田）

本文通過介紹福建省莆田市某海堤外坡強化加固3種設計方案，并加以比較，確定插砌條石加糙為該段海堤除險加固方案。闡述了插砌條石加糙在海堤消浪設計中的具體應用及優(yōu)越性。

一、某海堤工程概況

某海堤位于莆田市興化灣內，加固長度2.2 km，工程等級為3級，防潮標準30年一遇；海堤加固實施三面護砌，允許越浪設計；30年一遇高潮位為5.43 m。

①工程現(xiàn)狀。海堤堤頂高程即防浪墻頂大多在6.99 m左右，堤頂平均寬度2.4 m，堤頂及內坡均無護砌，雜草叢生，內坡坡度 1∶1～1∶2.3；外坡為帶平臺的復式斜坡，平臺高程4.43～4.59 m， 平臺以上邊坡坡度 1∶1.7～1∶2.5，平臺以下邊坡坡度 1∶3～1∶3.25。

②工程存在的主要問題?，F(xiàn)狀堤頂高程不能滿足防潮標準要求，堤頂寬度小，堤身單薄，且堤頂及內坡均未護砌，預防越浪能力不強，達不到“沖而不決、漫而不潰”的設防要求。式加糙2種型式。上凸式加糙是采用條石插砌或混凝土消力墩來破碎波浪以達到消浪效果；下凹式加糙則是采用柵欄板下凹的空腔來增加坡面糙率以達到消浪效果。

初始設計方案有3種，分別是條石插砌加糙、柵欄板加糙、不加糙。

1.插砌條石加糙護面

海堤外坡平臺以上坡面采用丁砌條石護砌，厚度40 cm，加糙凸高25 cm（即垂直坡面凸起砌筑條石，凸起條石面積占總面積的25%），護坡下設碎石墊層，厚度20 cm，外坡坡比為1∶2.0。 斷面設計如圖 1。

對于插砌條石加糙護面的波浪爬高計算，可按《規(guī)范》中的E.0.11估算：

式中，RKP為插砌條石加糙護面的斜坡堤的波浪爬高，m；R為斜坡堤砌石護面平整時的波浪爬高，m；KR為插砌條石加糙護面對波浪爬高衰減影響的系數(shù)。該海堤外坡坡比m=2，根據(jù)《規(guī)范》取KR為0.70。

2.柵欄板加糙護面

某海堤外坡平臺以上坡面采用C25鋼筋混凝土柵欄板，厚度20 cm，柵欄板長邊2 m，短邊1.6 m，護坡下采用塊石埋砌，厚度20 cm，護坡腳采用C25混凝土防護，寬厚分別為75 cm×75 cm，外坡坡比為 1∶2.0。 斷面設計如圖2。柵欄板加糙護面波浪爬高按下式計算：式中，RP為柵欄板加糙護面的斜坡堤的波浪爬高，m；K▽為糙滲系數(shù)，柵欄板加糙護面取0.49；Kv為經(jīng)驗系數(shù)，由查《規(guī)范》中的表E.0.1—3確定，其中，v為風速（m），g為重力加速度，d為堤前水深（m）；Kp為波浪爬

二、外坡加固設計方案

根據(jù) 《海堤工程設計規(guī)范》（SL 435—2008）（以下簡稱《規(guī)范》）可知，斜坡加糙有利于波浪的破碎及減小波浪爬高。

圖1　海堤外坡插砌條石加糙斷面（單位：mm，其中高程、水位為m）

斜坡加糙有上凸式加糙和下凹高累積頻率換算系數(shù)；為堤前波浪的平均波高，m；L為堤前波浪的波長，m；m為斜坡坡率。

斜坡堤采用柵欄板護面時，平面尺寸宜采用長方形，其長邊與短邊的比值可取1.25，具體按下式計算：

當斜坡堤的坡度系數(shù)m=1.5～2.5時，柵欄板厚度按規(guī)范式（J.0.5—8）計算：

圖2海堤外坡柵欄板加糙斷面（單位：mm，其中高程、水位為m）

圖3　海堤外坡不加糙斷面（單位：mm，其中高程、水位為m）

式中，t為護面層厚度，m；γb為柵欄板重度取24 KN/m3；γ為海水重度，取10 KN/m3；d為堤前水深，m；H取有效波高H13%。

經(jīng)計算，柵欄板設計a0=2 m,b0=1.6 m，t=0.3 m。

3.不加糙護面

外坡平臺以上坡面采用丁砌條石護砌，厚度50 cm，護坡下設碎石墊層，厚度20 cm，外坡坡比為1∶2。斷面設計如圖3。

4.方案比較及選擇

3種設計方案相關計算成果及工程造價、征地情況見表1、表2。其中，海堤堤頂高程=設計高潮位+累積率 （P=13%）波浪爬高+安全超高。波浪爬高R采用莆田試驗站公式，可根據(jù)《規(guī)范》中E.0.1條確定（本文不具體列出）。

計算可知，插砌條石加糙護面的波浪爬高比不加糙平整護面減小了0.88 m，大大降低了設計堤頂高程，一方面減輕了結構本身的負擔，對海堤堤身穩(wěn)定更加有利；另一方面減少了約26%的工程投資及約44%的征地面積，達到了經(jīng)濟、安全的效果。而柵欄板加糙護面波浪爬高比插砌條石加糙減小了0.84 m，但柵欄板加糙單米造價比插砌條石加糙增加了約48%。

莆田地區(qū)具有豐富的石料資源，可就地取材，從經(jīng)濟、安全綜合來看，采用插砌條石加糙是比較合理的。

表1　堤頂高程計算值對比?。▎挝唬簃）

表2　單米造價及征地面積對比表

三、結 論

（1）采用插砌條石加糙的某海堤外坡加固工程，成功應對了近年多次臺風、風暴潮的災害考驗，特別是在應對杜鵑、尼伯特等超強臺風災害中，海堤外坡受破壞程度明顯比不加糙平整護坡小，消浪效果得到充分肯定，可為類似工程設計提供借鑒。

（2）在確保安全的前提下，采取加糙消浪措施護面能降低波浪爬高，從而有效降低堤頂高程，還可減少波浪對堤身結構的破壞。

（3）海堤強化加固設計中，要提高安全性必須從如何消除波浪沖擊力來考慮。外坡面加糙作為目前廣泛運用的措施，應當在設計中優(yōu)先考慮?！?/p>

參考文獻：

[1]郭果林.海堤加固中的鋼筋混凝土柵欄板消浪機理及應用[J].水利科技，2007(4).