王文杰，侯石華，楊火其，李來(lái)武

（浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310016）

1 楊文圍涂工程簡(jiǎn)介

洞頭縣楊文圍涂工程位于浙江省溫州市洞頭縣洞頭島東北的嶼仔島與內(nèi)瑾、嶼仔島與柴岙之間，界于北緯27°51′07″ ～ 27°51′40″，東經(jīng) 121°09′28″ ～ 121°10′20″。圍涂的北側(cè)為洞頭島與三盤島之間的水道，南側(cè)為洞頭島陸域，東側(cè)為洞頭客運(yùn)碼頭（水桶擂碼頭，見(jiàn)圖1）。

圖1 楊文圍涂工程位置圖

楊文圍涂工程圍區(qū)的涂面稍陡，圍區(qū)自西南向東北傾斜，東西向長(zhǎng)1 000 m左右，涂面高程在-0.70 ～ 1.50 m，平均高程0.16 m，平均坡度1∶180。

2 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料

2.1 設(shè)計(jì)潮位

洞頭站50 a一遇設(shè)計(jì)高潮位6.77 m（洞頭本島基面，下同），設(shè)計(jì)低潮位-1.82 m。

2.2 設(shè)計(jì)波浪

采用波浪數(shù)學(xué)模型（采用SWAN模型計(jì)算，該模型是Delft大學(xué)于2000年10月推出的第三代淺水波浪成長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型，基于波作用能量守衡方程，可以用來(lái)計(jì)算近岸海域風(fēng)浪的產(chǎn)生、成長(zhǎng)，以及傳播）進(jìn)行計(jì)算，堤前波要素計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 50 a一遇堤前波要素表

2.3 工程地質(zhì)

本工程場(chǎng)地地基埋藏著深厚的淤泥，最大厚度達(dá)30余米。淤泥呈灰色，流塑，厚層狀，偶含貝殼碎屑，有光澤，干強(qiáng)度及韌性高。高壓縮性，土的物理力學(xué)性質(zhì)差，含水率55% ～ 65%，粘聚力約10 kPa，摩擦角7°。

3 圍堤結(jié)構(gòu)

3.1 堤身結(jié)構(gòu)

浙江省沿海圍堤斷面結(jié)構(gòu)常用的有斜坡式、直立式和混合式3種，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，本工程采用直立擋墻式堤身，外加人工塊體消浪平臺(tái)結(jié)構(gòu)。

堤頂高程9.30 m，頂寬8.00 m，擋浪墻頂高程10.30 m。壩型采用土石混合壩。

圍堤（涂面以上）斷面分2部分，即爆填堤心石堤身和堤背閉氣土組成。爆填塊石（渣）堤身底寬55.55 m，頂寬8.00 m，圍區(qū)側(cè)邊坡度高程7.80 m以下為1∶1.5，7.80 m以上設(shè)漿砌石直立擋墻；外海側(cè)在高程4.00 ～ 2.00 m處設(shè)消浪平臺(tái)，平臺(tái)寬20.50 m，平臺(tái)外側(cè)坡比為1∶4，采用扭工字預(yù)制塊消浪。高程4.00 m以上為坡比1∶0.4的C20混凝土灌砌塊石擋墻，墻頂連接C25鋼筋混凝土擋浪墻，擋浪墻與內(nèi)側(cè)漿砌石擋墻間為C25混凝土堤頂路面，路面采用三層結(jié)構(gòu)，下鋪厚20 cm碎石墊層，其上鋪厚10 cm C10混凝土穩(wěn)定層，頂面建厚20 cm C25混凝土路面。

堤背閉氣土頂面總寬74.40 m，在高程6.00 m處設(shè)寬6.00 m的交通平臺(tái)，在高程3.50 m處設(shè)寬8.00 m的壓載平臺(tái)，閉氣土邊坡坡比自上而下分別為1∶3、1∶4和1∶12。其中高程6.00 m平臺(tái)及以上邊坡均采用厚15 cm C25混凝土預(yù)制塊干砌保護(hù)，高程6.00 m以下坡面采用植草皮防護(hù)。

爆填堤心石與閉氣土接觸面間設(shè)1層300 g/m2無(wú)紡布反濾。

3.2 基礎(chǔ)處理

經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，采用懸掛式爆破擠淤處理技術(shù)。

根據(jù)地質(zhì)鉆探揭示的地基土層分布，堤軸線處的淤泥層厚度達(dá)約25.00 m，最深處高程為-27.00 m。由于爆炸深度可能受到限制，故采用整體抗穩(wěn)定計(jì)算確定爆炸置換的深度和范圍。經(jīng)過(guò)計(jì)算，爆炸置換底高程-24.00 m，混合過(guò)渡層底高程-25.50 m，爆炸填心石底寬24.40 m，最大寬度56.35 m，兩側(cè)邊坡1∶0.8。

3.3 消浪平臺(tái)位置

工程區(qū)域多年平均潮位1.97 m，多年平均高潮位4.03 m，50 a一遇設(shè)計(jì)高潮位6.77 m。

為了使波浪在到達(dá)圍堤之前能夠盡可能破碎，從而達(dá)到消減波浪力，消浪平臺(tái)高程宜選在多年平均高潮位與設(shè)計(jì)高潮位之間。因此，經(jīng)分析比較，確定將平臺(tái)設(shè)置成內(nèi)高外低的緩坡，平臺(tái)水平寬度約15.0 m，坡比大約在1∶20。

4 消浪平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

消浪平臺(tái)高程位于多年平均高潮位與設(shè)計(jì)高潮位之間。浙江沿海多數(shù)采用的人工塊體有混凝土扭王字塊、四腳空心塊、扭工字塊等。扭王字塊由于具有立體造型，雖然消浪效果較好，但要做到規(guī)則擺放較難，只能隨機(jī)擺放，因此，穩(wěn)定性較差。如岱山縣拷門大壩采用扭王字塊，設(shè)計(jì)時(shí)采用重3.5 t，運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)塊體出現(xiàn)移位、破碎現(xiàn)象，加固時(shí)將塊體改成重8.0 t。四腳空心塊由于比較規(guī)則，圖形幾何對(duì)稱，且消浪效果較好，故通常置于斜坡堤的坡面上，達(dá)到較好的消浪效果，穩(wěn)定性較好[1]。扭工字則介于上述兩者之間，雖呈立體狀，但有條件進(jìn)行規(guī)則擺放。因此，本工程選擇混凝土扭工字塊作為消浪塊體。

4.1 塊體大小確定

根據(jù)GB 50286 — 2013《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，斜坡上的人工塊體質(zhì)量和厚度由公式（1）計(jì)算：

式中：Q為主要護(hù)面層塊體質(zhì)量（t）。當(dāng)護(hù)面由2層組成，則塊體質(zhì)量在0.75Q ～ 1.25Q，應(yīng)有50%以上的塊體質(zhì)量大于Q；γb為人工塊體重度（kN/m3），取23.5；γ為水的重度（kN/m3），取10.3；H為設(shè)計(jì)波高（m），當(dāng)平均波高與水深的比值小于0.3時(shí)，宜取H5%；當(dāng)比值大于等于0.3時(shí)，宜取H13%；KD為穩(wěn)定系數(shù)，可按表D.3.2 - 1確定，本處一層四腳空心塊取14，扭工字體取18；t為塊體護(hù)面層厚度（m）；n為塊體護(hù)面層層數(shù)；c為系數(shù)，可按表D.3.2 - 2確定；m為斜坡坡率，m = ctgα，α為斜坡坡角（°）。

由于該公式適用于坡比緩于1∶5的斜坡上，而本工程消浪平臺(tái)坡比1∶20。因此，不能直接采用。考慮到此種工況目前尚無(wú)合適的計(jì)算公式可用，根據(jù)岱山縣拷門大壩等工程試驗(yàn)結(jié)果分析，按塊體處于坡上計(jì)算得塊體質(zhì)量，再按JTJ 220 — 82《港口工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定將計(jì)算值放大20% ～ 30%，可作為設(shè)計(jì)使用，但有條件的宜進(jìn)行模型試驗(yàn)確定[2-3]。本處混凝土扭工字體質(zhì)量計(jì)算條件為：塊體處于坡比1∶2的斜坡上，并將結(jié)果放大20%，由此得堤前扭工字塊重2.8 t。

4.2 塊體擺放方式

浙江沿海消浪平臺(tái)上塊體多采用隨機(jī)擺放的方式，即采用亂拋，一般有一層或多層擺放。但由于隨機(jī)擺放穩(wěn)定性較差，故本工程設(shè)計(jì)時(shí)采用規(guī)則擺放（見(jiàn)圖2、圖3）。

4.3 塊體錨固方式

要使塊體在狂風(fēng)巨浪中穩(wěn)固，最好的辦法是使其“生根”。如果將其獨(dú)立成堆規(guī)則擺放，雖然解決了整體性的問(wèn)題，由于尚未“生根”，受潮浪沖擊，使外圍塊體相互勾連的“腳”被拉斷，從而導(dǎo)致局部甚至全部損壞。經(jīng)過(guò)分析，認(rèn)為在塊體前緣設(shè)置1道門檻（即鎮(zhèn)墩），可減輕波浪對(duì)塊體的沖擊，從而使塊體保持穩(wěn)定。鎮(zhèn)墩結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

圖2 圍堤消浪平臺(tái)剖面圖

圖3 混凝土扭工字消浪平臺(tái)照片

圖4 鎮(zhèn)墩剖面圖 單位：cm

5 結(jié) 語(yǔ)

浙江沿海圍堤前大量使用人工塊體進(jìn)行消浪，從而可以降低堤頂高程，節(jié)省工程投資。由于隨機(jī)擺放的塊體穩(wěn)定性差，因此，通常采用增加塊體質(zhì)量來(lái)維持穩(wěn)定，使投資增大。本文旨在探索規(guī)則擺放的方法，并讓其“生根”，既可解決塊體穩(wěn)定性的問(wèn)題，又可節(jié)省工程投資。本工程建成已運(yùn)行十幾年，其間經(jīng)歷多次臺(tái)風(fēng)巨浪襲擾，整體性依然完好。