广州市水务规划勘测设计研究院广东广州510640
摘要:本文主要针对海堤重建的设计与施工展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对海堤结构受损的原因作了系统的分析，并对重建方案及重建施工作了详细的阐述，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词:海堤；局部结构塌陷；重建设计；施工
所谓的海堤，是围海工程的重要水工建筑物，其作用主要是防浪建筑物，除承受波浪作用外，同时还要挡潮。但是由于所处海边，容易遭受台风的袭击，海堤往往会出现结构的损坏，需要及时进行重建，因此，做好重建设计与施工则非常重要。基于此，本文就海堤重建的设计与施工进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1海堤局部结构塌陷的原因分析
某海堤经多次台风，海堤结构损毁严重，难以抵御强台风的侵袭，不能保护堤后建筑物安全，海堤受损主要原因是自身结构抗御台风浪能力不足所致。
1.1台风对东部海堤的影响
台风登陆资料表明，近30年来对我市影响大的台风有8309号超强台风“爱伦”、9316号台风“贝姬”、9908号台风、0313号强台风“杜鹃”、0601号强台风“珍珠”、0606号台风“派比安”、0812号台风“鹦鹉”、0814号强台风“黑格比”、0906强台风“莫拉菲”和0915号台风“巨爵”等，其中台风“黑格比”是跨世纪以来登陆广东风速、影响范围最大和持续时间最长的强台风，超过海堤原设计标准，以至海堤受损，其中海堤损坏370m。
1.2海堤断面与结构
海堤损坏与其设计标准、堤线走向、海堤结构有关。海堤断面为单坡型式，护面结构为浆砌石结构，顶高程为4.0m左右，堤顶面宽约1.5m，外坡比1:0.5，临海侧设C20钢筋混凝土防浪墙高约0.8m，墙顶高程为4.80m。由于属于多种资金渠道自行修建，存在建设标准低、质量差等问题。另外，某海段海堤地理位置特殊，整段海堤堤线呈弧型突出于海岸线，直接面临波浪打击，因抗风消浪能力不足，堤顶高程不够，每年台风期海浪对堤顶侧建筑物造成极大的破坏。尤其在遭遇“黑格比”超强台风作用下，低标准、质量差、单薄结构的海堤，难以抵御台风浪侵袭，导致海堤严重损毁(见图1)。
图1浆砌块石护面冲毁坍塌
2重建方案研究
2.1设计标准
为使重建后的海堤结构能抵御超强台风浪，重建设计标准应高于原设计标准。原海堤建成于二十世纪六、七十年代，为当地居民自行修建，防潮标准不足50年一遇。
2.2重建设计断面方案
海堤重建长370m，堤线布置需考虑现场地形和地质条件，因海堤内侧临近建筑物，场地狭窄，堤线无法后退，所以堤线仍按原走向布置。从堤线美观考虑，仅对局部堤段拉直调整，确定的整条堤线呈凸突状，其中k0+23.7m—k0+283.6m(断面①—⑥)分为直线段与弧段，直线段k0+23.7m—k0+151.89m(断面①—③)、弧段k0+151.89m—k0+283.6m(断面③—⑥)，余下为接岸段。
据有关规范规定，海堤重建工程堤防级别为2级。分析海堤段所处位置的重要程度、地形地质、水流及波浪、生态环境和景观要求，为提高重建海堤的消浪性，拟定重建海堤断面型式为复合式斜坡结构，即在迎水面设消浪平台。重建设计断面基于原海堤基础进行加高加固，为保护堤后建筑物，其设计断面结构为:新建C30钢筋混凝土弧型防浪墙，墙顶高程为5.66～5.67m；迎水面2.22m高程设宽3.6m的消浪平台，平台上下坡坡比1:2，护面结构上坡为栅栏板、平台为重4t的四脚空心方块。由于堤外滩较窄，堤身直接临海，海浪冲击力大，为防止因海浪的冲击而造成海堤堤身被破坏，下坡与护底采用重4t的扭王字体消浪，且护底埋深1.5m。考虑到弧段水深浪大，承受较大波浪力，在弧段下坡至护脚设置两层重4t的扭王字体消浪。重建设计直线段和弧段代表断面见图2～图3。
图2直线段代表断面(K0+85.71m)
图3弧段代表断面(K0+205.6m)
2.3重建设计断面与护面结构重量计算
台风浪是导致海堤破坏的直接因素，资料计算了距海堤坡脚线前沿处的波浪要素，经分析不同方向的波要素，以S向为大，对此，以50年一遇设计高潮位2.63m与50年一遇波浪重现期的组合为准，分析波浪要素(见表1，距坡脚线10m)对海堤代表断面堤顶高程与护面结构重量的影响。
表150年一遇高潮位2.63m时S向50年一遇波浪堤前波要素
堤段d/mH1%/mH2%/mH4%/mH5%/mH13%/m/m/sL/mDir/°直线4.133.223.223.223.223.072.529.869.048.4弧段6.003.803.603.383.302.902.389.774.053.1
(1)堤顶高程
R=KΔR1H式(1)
式中:R=KΔR1H—50年一遇堤顶高程(m)；R=KΔR1H—50年一遇设计高潮位(m)；R=KΔR1H—累计频率为F%的波浪爬高(按不允许越浪，F=2%)；A—安全超高，不允许越浪的安全加高为0.8m。
据海堤工程设计规范，计算爬高时对设平台的复合式斜坡堤需考虑折算坡度。由于坡面结构有栅栏板、四脚空心方块、扭王块体，因此以3种结构糙渗系数的平均值作为设计依据。弧线段平均糙渗系数Hb取0.43；直线段平均糙渗系数Hb取0.47，再考虑破碎波高Hb及波向线与堤轴线的法线角度对波浪爬高的修正，数模计算得到海堤代表断面计算堤顶高程与施工图堤顶高程对比(见表2)。由于计算时视海堤重建断面为复式断面，而其上坡与平台交接处为小直立墙，且坡面有多种结构，这样的断面与规范复式断面标准存在差异，在弧段较明显。
表2海堤重建代表断面数模计算堤顶
高程与施工图堤顶高程对比
堤段断面位置施工图堤顶高程/m计算堤顶高程/m变化/%直线0+085.715.675.700.5弧段0+205.65.675.965.1
(2)护面块体重量
根据《海堤工程设计规范》(SL435-2008)的规定，分别计算扭王块体、四脚空心方块和栅栏板稳定重量。由于是重建修复工程，计算时对作用于扭王块体和四脚空心块体的设计波高取H1%(m)，对于波浪破碎区的块体重量，考虑在计算的扭王块体和四脚空心块体重量基础上再增加25%。计算表明:施工图中扭王块体和四脚空心块体各取4t，足以抵御波浪力成果见表3；数模计算所需栅栏板厚度略大于施工图栅栏板厚度2.8%～5.7%成果见表4，因断面上坡与平台交接处设置的小直立墙具有挑浪作用，会减小波浪对栅栏板波击作用。
表3海堤重建代表断面护面块体计算重量对比
堤段断面位置H1%/m施工图块体/t计算扭王块体/t计算四脚空心块体/t直线0+085.713.2241.391.75弧段0+205.63.8042.292.93
表4海堤重建代表断面护面栅栏板计算厚度对比
堤段断面位置H13%/m施工图栅栏板厚度/m计算栅栏板厚度/m直线0+085.713.070.350.36弧段0+205.62.900.350.37
3重建工程施工
海堤重建设计断面主要在原海堤基础上加高加固，重建断面需达到护脚基础足以埋深、护面结构具有充足强度，在抵御超强台风浪时海堤基础不被淘、坡面结构不坍塌、堤后建筑物安全。重建工程施工主要有以下内容。
(1)弧形钢筋混凝土挡墙
基坑开挖、人工填石渣垫层并垫平、夯实；模板安装与钢筋绑扎同步进行；挡墙施工分为C30混凝土基础和C30混凝土挡墙两次浇筑、挡墙内按梅花形交错布置预留出泄水孔，其间距为2m，并设3%的倾斜坡度，以防止积水进入基底。待挡墙混凝土的强度达到设计强度的75%以上时进行均匀回填，用小型压实机械碾压，压实度要达到95%以上。
(2)人工块体陆上安放
需先对安放位置进行极坐标定位然后利用吊机根据计算出的水平角和垂直夹角旋转来完成对块体的安放。在距轴线外侧10m处设置平行于海堤纵向轴线的安装控制基线，然后在基线上每隔20m设定吊机安装点，吊机旋转中心处于此点上，然后由吊杆长度和转角、仰角这两个参数就可确定出块体的点位，从而准确地将各个块体安装到既定的位置。
(3)人工块体水上安装
需根据固定在船上的吊机中心和方向线运输块体的起驳船位置，通过GPS定位系统计算出每一个安装小区相应的坐标，通过吊杆的旋转来调整极角和极半径，从而准确地确定下水的位置确保将块体安装到位，尤其保证基础埋深、块体安放相互嵌固及下层块体对上层块体的稳定支撑。
4结语
综上所述，海堤作为围海工程的重要水工建筑物，因为要防抗台风的袭击，对海堤的施工质量必须要有高度的重视。因此，在海堤重建的施工中，我们必须要做好相应的设计工作，并对重建施工要有严格的要求，以确保重建的质量，从而为海堤的使用质量打下坚实保障。
参考文献
[1]闵征辉、王汉辉、黄小艳.海堤设计中的若干问题探讨[J].水利与建筑工程工程学报.2011（09）.
[2]龚春娟.基于海堤设计与施工管理探析[J].水能经济.2016（08）.