彭繼承

(廣州市南沙區(qū)番順聯(lián)圍管理所，廣東 廣州 511470)

廣州市南沙區(qū)地處珠江三角洲出?？?，易受洪水和臺(tái)風(fēng)暴潮的侵襲，歷來是潮、澇為患之地。增強(qiáng)城鄉(xiāng)防洪抗旱排澇能力，加快防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè)，是城市水務(wù)主管部門一直高度關(guān)注的課題。結(jié)合歷年明珠灣慧谷片區(qū)堤圍受災(zāi)損毀情況，為滿足南沙區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，建設(shè)濱水景觀超級(jí)堤工程十分迫切。

景觀超級(jí)堤的概念起源于日本，是指在保障防洪安全的基礎(chǔ)上，通過融合生態(tài)景觀元素，利用綠化景觀帶、多級(jí)緩坡平臺(tái)等加寬堤岸，將單一城市防洪工程與城市道路建設(shè)、碼頭建設(shè)、城市景觀建設(shè)、濱海旅游休閑等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)結(jié)合起來，達(dá)到緩沖海浪越岸沖擊力，營(yíng)造多層次、高標(biāo)準(zhǔn)濱海空間的目的[1]。與傳統(tǒng)堤防相比，超級(jí)堤的高度與寬度之比達(dá)1∶10以上，堤防寬度達(dá)數(shù)十米至數(shù)百米，在降低堤頂高度的同時(shí)，具有防洪效果好、景觀效果優(yōu)的特點(diǎn)[2]。本文結(jié)合明珠灣慧谷片區(qū)超級(jí)堤工程建設(shè)實(shí)際，對(duì)其主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了探討。

1 工程概況

慧谷片區(qū)位于南沙街南部，北以莞佛高速為界，南臨鳧洲水道、蕉門水道， 東臨獅子洋，西接慧谷西組團(tuán)，其規(guī)劃目標(biāo)為特色水上居住區(qū)、多元親水中心區(qū)和高端濱水都會(huì)區(qū)，是南沙的商業(yè)高端配套中心。片區(qū)范圍內(nèi)涌水閘至大角山段現(xiàn)狀堤圍長(zhǎng)度約4.82 km，該段堤圍始建于20世紀(jì)50年代末期，21世紀(jì)初曾進(jìn)行過加固改造。經(jīng)多年運(yùn)行后，現(xiàn)狀堤防存在的主要問題如下：(1)防浪墻頂高程不滿足200年一遇防潮標(biāo)準(zhǔn)。(2)堤防工程堤型單一，多為硬質(zhì)斜坡斷面，其安全性和景觀性較差，不適合區(qū)域未來“高端商貿(mào)、科技創(chuàng)新、優(yōu)質(zhì)生活”的發(fā)展定位。(3)堤后規(guī)劃市政道路緊靠堤防，因項(xiàng)目處于深厚軟土地區(qū)，市政道路的建設(shè)將對(duì)堤防的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。綜上，對(duì)慧谷片區(qū)進(jìn)行景觀超級(jí)堤建設(shè)是必要的。工程建設(shè)范圍西起工業(yè)區(qū)涌水閘處，沿南岸東至大角山，總長(zhǎng)4.675 km。

2 基礎(chǔ)建設(shè)條件

2.1 水文氣象條件

南沙區(qū)地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)海洋氣候，由于背山面海，海洋性氣候顯著，主要表現(xiàn)為氣候溫和潮濕，且具有溫暖多雨、光熱充足、溫差較小、夏季長(zhǎng)等氣候特征。南沙區(qū)為臺(tái)風(fēng)影響區(qū)，臺(tái)風(fēng)一般發(fā)生在7—9月。據(jù)1959—1998年統(tǒng)計(jì)資料顯示，造成影響的臺(tái)風(fēng)共115次，年均受影響2.85次。臺(tái)風(fēng)最大風(fēng)力在9級(jí)以上，并帶來暴雨，破壞力極大。根據(jù)南沙站1963—2009年的歷年雨量資料，南沙區(qū)多年平均降水量約1700 mm，最大年降雨量為2134 mm(1981年)，最小年降雨量為887 mm(1963年)。

2.2 工程地質(zhì)條件

表1 各巖土層主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值

3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 設(shè)計(jì)理念

濱水景觀超級(jí)堤工程采用“設(shè)防不圍城”的新理念，即通過利用環(huán)島海景、海水、灘涂、堤岸等，結(jié)合市政道路建設(shè)，將沙灘、休閑公園、自行車慢行系統(tǒng)、濱海廣場(chǎng)、歌影劇院等納入防洪體系設(shè)計(jì)中[3]。結(jié)合城市功能分區(qū)要求，在保證行洪安全的基礎(chǔ)上，建設(shè)以現(xiàn)代化公共設(shè)施為核心的濱海服務(wù)型經(jīng)濟(jì)帶、景觀帶和文化帶，實(shí)現(xiàn)濱海環(huán)境提升、人-水-城和諧發(fā)展的目標(biāo)。

3.2 工程等別和標(biāo)準(zhǔn)

明珠灣慧谷片區(qū)超級(jí)堤工程是廣州市防洪體系的重要組成部分。廣州市防洪標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇，根據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 51015—2014)、《廣東省海堤工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則(試行)》(DB44/T 182—2004)、 《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50286—2013 )等相關(guān)規(guī)定，確定慧谷片區(qū)海岸堤防的防洪(潮)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇，對(duì)應(yīng)堤防工程的級(jí)別為1級(jí)；各穿堤建筑物與堤防標(biāo)準(zhǔn)相同(均為1級(jí))。

3.3 超級(jí)堤設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.3.1 堤線布置

堤線(包括堤岸治導(dǎo)線及堤頂線)布置應(yīng)既能保證防洪安全，滿足防護(hù)區(qū)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，又能改善生態(tài)環(huán)境。根據(jù)慧谷片區(qū)海岸堤圍現(xiàn)狀、區(qū)內(nèi)防洪(潮)排澇規(guī)劃，并結(jié)合交通路網(wǎng)規(guī)劃，確定該工程堤線布置原則如下：(1)確保堤線沿規(guī)劃河道控制線，盡量不占或少占河灘地，且堤線力求平順，避免出現(xiàn)折線或急彎，使水流暢順，以利行洪。(2)以現(xiàn)狀岸線為基礎(chǔ)，盡量利用舊堤的部分結(jié)構(gòu)，以降低工程造價(jià)。(3)在滿足防洪(潮)安全的基礎(chǔ)上，堤型布置體現(xiàn)親水性，通過進(jìn)行河岸景觀塑造，營(yíng)造生態(tài)化的濱水景觀環(huán)境。根據(jù)上述布置原則，慧谷片區(qū)濱水景觀超級(jí)堤工程共劃分為四個(gè)區(qū)域，其總體布置為：三代同聚區(qū)(樁號(hào)0+000～1+300)、創(chuàng)新區(qū)(樁號(hào)1+300～2+670)、生活區(qū)(2+670～3+834)，以及自然區(qū)(3+834～4+675)。

3.3.2 堤防特征高程確定

超級(jí)堤工程采用復(fù)合式斷面，即臨水面為多級(jí)斜坡及低矮直墻結(jié)合，最高一級(jí)斜坡或直墻頂即為堤頂。在堤防斷面中，特征高程包括各級(jí)親水平臺(tái)高程、堤頂高程等[4]，各類高程取值影響因素如下：

(1)親水平臺(tái)高程。該高程取值應(yīng)能貼近正常潮水位，以滿足親水需求及景觀要求；但也應(yīng)高出正常潮水位，以避免經(jīng)常受淹。

(2)堤頂高程。根據(jù)規(guī)范GB/T 51015—2014規(guī)定，堤頂高程應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)高潮(水)位、波浪爬高及安全加高值確定，其計(jì)算公式如下式(1)：

Zp=Hp+RF+A

(1)

式中：Zp為設(shè)計(jì)頻率的堤頂高程，m；Hp為設(shè)計(jì)頻率的高潮(水)位，m，該工程按P=0.5%設(shè)計(jì)；RF為按設(shè)計(jì)波浪計(jì)算的累積頻率為F的波浪爬高值，m；A為安全加高值，m，該工程按允許部分越浪設(shè)計(jì)取為0.5 m。

經(jīng)上述公式計(jì)算，超級(jí)堤堤頂高程在各分區(qū)將達(dá)到9.51 m(三代同聚區(qū))、9.69 m(創(chuàng)新區(qū)、生活區(qū))、9.97 m(自然區(qū))，而堤后保護(hù)區(qū)為城市建設(shè)用地，地面規(guī)劃平整高程為8.00～8.50 m。若按上述計(jì)算結(jié)果確定堤頂高程，將高出規(guī)劃路面約1.01～1.97 m，從而會(huì)生硬地隔絕城市與水的聯(lián)系，造成堤防“圍城”的境況。為解決此困境，引入“蓄浪空間”設(shè)計(jì)理念，即于堤頂路兩側(cè)設(shè)置兩道防浪墻，兩道防浪墻之間即為蓄浪空間。當(dāng)波浪越過第一道防浪墻后，能量受到削減導(dǎo)致爬高顯著降低，由于兩墻之間距離較遠(yuǎn)(15～30 m)且設(shè)置堆坡造型，會(huì)造成風(fēng)浪能量進(jìn)一步沿程衰減而不漫過第二道防浪墻。在蓄浪空間內(nèi)部，利用風(fēng)浪的間歇性特點(diǎn)，通過自排方式將水流排回外海。上述設(shè)計(jì)可對(duì)后方道路及景觀帶形成保護(hù)。結(jié)合以上設(shè)計(jì)理念和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定各分區(qū)堤防特征高程取值如表2。

表2 超級(jí)堤特征高程取值 m

3.3.3 堤身斷面設(shè)計(jì)

(1)三代同聚區(qū)。該段長(zhǎng)度約為1300 m，堤型采用復(fù)合式大斜坡堤型，以最大限度地減少人工痕跡。現(xiàn)狀堤防功能較完好，迎水面為斜坡式漿砌石或干砌石擋墻，目前結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。為降低工程造價(jià)，保留現(xiàn)狀堤防作為堤頂，并對(duì)堤頂后方進(jìn)行景觀綠化打造。

(2)創(chuàng)新區(qū)、生活區(qū)、自然區(qū)。此三段堤防靠近研發(fā)辦公區(qū)，長(zhǎng)度約為3375 m，故選擇多級(jí)直立式堤型以便于在堤頂建設(shè)市民休憩的廣場(chǎng)或公共活動(dòng)空間。根據(jù)是否將堤防與城市交通道路結(jié)合細(xì)分為以下2種斷面型式：

①綠化為主段：該段堤防建設(shè)久遠(yuǎn)，堤腳為拋石，迎水面為兩級(jí)布置的漿砌石或干砌石擋墻，兩級(jí)擋墻之間平面距離約2 m。目前砌石擋墻較完好，因此僅對(duì)現(xiàn)有一級(jí)擋墻進(jìn)行加固處理。親水步道設(shè)置于加固的一級(jí)擋墻上部，親水步道寬6.0 m，高程為6.80 m，材質(zhì)采用能抵抗風(fēng)浪淘刷的干砌條石。親水步道至二級(jí)平臺(tái)前的第一道防浪墻區(qū)域堤坡，采用自嵌式瓶孔磚結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)。第一道防浪墻至第二道防浪墻之間為景觀帶，在該范圍內(nèi)布置人行步道、景觀平臺(tái)、廊亭等各類景觀小品。由于此區(qū)域受第一道防浪墻的防護(hù)，因此僅對(duì)越浪跌落區(qū)設(shè)置護(hù)坡措施(采用生態(tài)混凝土護(hù)坡，并于混凝土表面覆土植草綠化，在滿足景觀要求的同時(shí)，亦確保坡面不受越浪沖刷而破壞)。由于第一道防浪墻的消浪功能，越浪涌至第二道防浪墻時(shí)其破壞能力明顯減弱，故第二道防浪墻不必采用一堵單調(diào)的、硬化的鋼筋混凝土石墻，可采用波浪式的起伏土坡，或者花池、座凳，以及大塊景石等結(jié)構(gòu)。

②硬化為主段：該段堤后為城市商貿(mào)用地，人流量較大，而此段預(yù)留用于景觀建設(shè)的規(guī)劃用地相對(duì)有限。因此，此段景觀帶的建設(shè)宜充分利用現(xiàn)有土地，采用適宜設(shè)置活動(dòng)廣場(chǎng)、公共活動(dòng)空間的堤型(多級(jí)直立式堤型)，既滿足親水需求，又營(yíng)造都市濱海景觀。該段堤岸部分結(jié)構(gòu)與辦公區(qū)段相同，對(duì)于現(xiàn)狀一級(jí)砌石擋墻較完好的堤段，僅對(duì)其進(jìn)行加固處理，親水步道設(shè)置于沉箱上部或加固的一級(jí)擋墻上部。親水步道上部為懸臂式直墻，墻頂高程為8.90 m；墻后為景觀平臺(tái)，其高程為8.80 m?？拷览藟μ幍木坝^平臺(tái)位于越浪跌落區(qū)，其地面采用硬化防護(hù)處理。為避免景觀平臺(tái)造型單一，部分堤段以硬化為主，形成公共活動(dòng)空間；部分堤段以綠化為主，形成生態(tài)園林空間，二者交替布置，互為輝映。

3.3.4 堤頂寬度設(shè)計(jì)

堤頂寬度應(yīng)根據(jù)防汛、管理、施工、構(gòu)造及其他要求確定，根據(jù)規(guī)范GB/T 51015—2014規(guī)定，1級(jí)堤防的堤頂寬度(不包括防浪墻)不宜小于5 m。該超級(jí)堤工程不設(shè)固定的堤頂寬度，而是根據(jù)市政交通要求及景觀帶要求采用寬度漸變的方式。但對(duì)于任何堤段，應(yīng)保證堤頂寬度不小于8.0 m。

3.3.5 堤防填筑設(shè)計(jì)

由于堤防寬度較大，堤身的填筑材料及填筑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)分區(qū)而定。對(duì)于堤岸墻后的填筑材料，宜采用易于填筑及排水的中粗砂，中粗砂相對(duì)密度不低于0.65；對(duì)堤防迎水面10 m范圍內(nèi)防滲區(qū)采用黏性土進(jìn)行填筑，黏土壓實(shí)度要求不小于95%。

3.3.6 地基處理

設(shè)計(jì)堤岸填土平均高度約4 m，由于海岸及濱海景觀帶寬度較大，填土屬于大面積的堆載，經(jīng)沉降計(jì)算，堤基最終沉降量將達(dá)到0.65～1.17 m。沉降量若不進(jìn)行處理，將導(dǎo)致海岸及景觀帶的上部堤岸結(jié)構(gòu)、景觀平臺(tái)等建筑物出現(xiàn)較大的沉降變形，從而影響堤岸的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[1]。因此，需對(duì)堤基進(jìn)行加固處理。

針對(duì)各分區(qū)地質(zhì)情況、填土高度、底部淤泥厚度等因素，分類制定地基處理方案：(1)三代同聚區(qū)硬質(zhì)廣場(chǎng)及創(chuàng)新區(qū)采用攪拌樁復(fù)合地基，其樁徑為0.5 m，間距為1.0 m×1.0 m，同時(shí)市政道路和現(xiàn)狀堤防兩側(cè)采用雙排咬合攪拌樁圍封。樁頂鋪設(shè)30 cm厚碎石砂墊層，一層高韌聚丙烯加筋網(wǎng)。(2)生活區(qū)現(xiàn)狀堤后為低洼池塘地，其后緊接現(xiàn)狀市政道路?，F(xiàn)狀堤身回填土為砂石土(夾碎石)，厚度約為2.5 m；道路邊坡處為粉砂，厚度約為3.0 m。為降低工程投資，低洼池塘采用塑料排水板堆載預(yù)壓處理，排水板間距為1.0 m×1.0 m，中粗砂排水導(dǎo)層厚600 mm，并鋪設(shè)一層高韌聚丙烯加筋網(wǎng)。為保證市政道路和現(xiàn)狀堤身的穩(wěn)定，市政道路側(cè)采用格構(gòu)式攪拌樁處理，現(xiàn)狀堤身側(cè)采用雙排咬合攪拌樁處理。(3)根據(jù)景觀設(shè)計(jì)方案，自然區(qū)將保留現(xiàn)狀堤后魚塘，僅進(jìn)行景觀升級(jí)改造。但該區(qū)域需要填筑景觀園路以連接市政道路和堤身，鑒于景觀園路寬度窄、填土較高(現(xiàn)狀魚塘高程為4.40 m，填土高約4.5 m)，且需埋設(shè)涵管連接兩側(cè)魚塘，故景觀園路范圍內(nèi)采用攪拌樁復(fù)合地基處理方案。

4 結(jié) 論

(1)景觀超級(jí)堤工程應(yīng)采用“設(shè)防不圍城”的新理念，在保證防洪安全的基礎(chǔ)上，融合生態(tài)景觀要素，實(shí)現(xiàn)宜居水岸建設(shè)目的。

(2)應(yīng)沿現(xiàn)狀海岸線進(jìn)行堤線布置，以充分利用現(xiàn)有堤防，在降低造價(jià)的同時(shí)保證不縮窄河道行洪斷面。同時(shí)堤線布置應(yīng)充分考慮城市景觀、休閑、旅游和生態(tài)等功能，滿足濱水景觀帶的建設(shè)要求。

(3)在兩級(jí)防浪墻間構(gòu)建“蓄浪空間”，不僅可以削減涌浪爬高，還可保護(hù)后方景觀帶。設(shè)計(jì)堤防填土高度較高，形成過大堆載而產(chǎn)生沉降，因此須結(jié)合地質(zhì)情況分區(qū)進(jìn)行地基處理。

(4)沿海區(qū)域地基軟弱土層往往較厚，在上部超級(jí)堤荷載的作用下，雖進(jìn)行了地基處理，但隨時(shí)間累積仍會(huì)緩慢發(fā)生次固結(jié)，引起一定程度的沉降徐變。建議今后對(duì)超級(jí)堤工程可展開此類課題的深入研究，從而為我國(guó)沿海地區(qū)深水建堤積累一定的現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)。