广西钦州三娘湾海堤初步设计堤型比较

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广西钦州三娘湾海堤初步设计堤型比较

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-19 2066 0


【摘要】钦州市三娘湾管理区大田匡堤围工程加固堤段堤型方案的选取,在综合考虑工程安全、社会经济效益的基础上,拟采用现浇混凝土台阶式的设计方案。

【关键词】 海堤护坡;消浪;防冲;

1 工程概况

大田匡堤围工程位于广西钦州市三娘湾管理区犀牛脚镇境内,从海尾起至西炮台村止,堤围加固后全长16.97km(其中旧堤加固段长13.74km,新建堤长3.23km)。工程地处东经108°47′~108°52′,北纬21°37′~21°40′。工程距犀牛脚镇5~10km,距钦州市城区约60km,对外交通较为方便。大田匡堤围保护行政村委9个,自然村24个,围内面积14.5km2。保护人口3.5万人,保护耕地819hm2(折合1.23万亩),养殖塘266hm2(折合0.4万亩)。

大田匡堤围地处钦州市大风江及北部湾海岸交汇地带,围内地势低洼,大部分耕地(含虾塘)地面高程在0.4~5.5m之间。旧堤始建于1958年,1960年完工,之后经多次整治改建,现已具有一定的规模,堤顶基本上达到5年一遇潮水位的高度,工程建成运行至今48年以上,由于堤防建设标准低,堤身单薄,难以抵御较大风暴潮的浸袭,多年来围内经常受外潮内涝及风暴潮的影响,灾害频繁,经常出现“三年一小灾,十年一大灾”的现象。随着当地经济建设的日益增长,洪(潮)灾害给当地居民造成的损失将会越来越严重,为了改善当地人民生活环境,保障人民生命财产安全,防治水土流失,当地政府计划拟对大田匡海堤进行加固建设。

根据国家《防洪标准》(GB50201-94)、以及上级管理部门的有关批复指示,大田匡堤围工程的防潮标准为20年一遇,自排按20年一遇最大三天暴雨洪水三天排干的标准设计。根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)的规定,本工程为Ⅳ级,堤防及排涝(纳潮)闸等主要建筑物按4级设计,次要建筑物按5级设计。

2 方案比较

2.1方案的提出

堤型选择按照因地制宜、就地取材的原则,根据堤段所在的地理位置、重要程度、堤址地质条件、筑堤材料及风浪特性、施工条件、运行管理要求以及工程造价等因素综合比较确定。

本工程旧堤加固段,考虑水土流失及防淘刷问题,堤身填筑材料主要采用砂质粘土,可根据分区不同分别在海尾、烟头岭和大石头等土料场就近取用或在大岭石料场取弃土。在旧堤顶部及内侧坝坡填筑砂质粘土以加高培厚海堤,断面仍采用土堤型式。由于海堤临海面护坡是海堤的关键部位,其结构型式对海堤的安全及投资影响最大,因此,旧堤加固段以海堤临海面护坡的护面材料、消浪方式的不同型式作为堤型方案比较的重点。

由于海堤堤内沿线地面高程多在1~5.8m之间,大部分在2.5m高程以下,涨潮时,海水一旦越过堤顶,堤内水无法外排,极易造成内涝。因此,结合本海堤的地形、地质条件以及其防护结构的主要特点,旧堤加固段及新建堤段均考虑按不允许越浪设计。

本阶段对可行性研究阶段推荐的堤型进行进一步优化比较。旧堤加固段原则上保持原有的堤型断面型式,经现场勘察,旧堤段的堤型除局部为陡墙式外,绝大部分堤段的堤型均为斜坡式,拟对斜坡式堤段的堤型进行如下方案比较。

方案一:现浇混凝土台阶式护坡方案。该方案临海护坡面采用现浇台阶式混凝土结构,坡比1:1,平均厚度0.4m,内坡采用草皮护坡,坡比1:1.5,堤顶采用混凝土路面,顶宽5m(未包括防浪墙),防浪墙高0.8m。断面如下图所示:

图-1 旧堤加固段堤型比较断面图(现浇混凝土台阶式,推荐方案)

方案二:浆砌混凝土预制块+消浪墩方案。该方案临海面护坡面采用0.4m厚的混凝土护坡,坡比1:1,设计潮位高程以上坡面加三排消浪墩,消浪墩尺寸为0.2×0.3×0.6m(露出混凝土护面0.2m),单块重量约86kg。预制护坡下设20~30cm厚反滤料找平。内坡采用草皮护坡,坡比1:1.5,堤顶采用混凝土路面,顶宽5m(未包括防浪墙),防浪墙高0.8m。断面如下图所示:

图-2 旧堤加固段堤型比较断面图(浆砌混凝土预制块+消浪墩,比较方案)

方案三:浆砌混凝土预制块台阶式护坡方案。该方案临海面护坡面采用浆砌混凝土预制块,用M10砂浆砌C20砼预制块,预制块尺寸一般为0.15×0.6×0.3m,单块重量约67.5kg,坡比1:1,预制护坡下设20~30cm厚反滤料找平。内坡采用草皮护坡,坡比1:1.5,堤顶采用混凝土路面,顶宽5m(未包括防浪墙),防浪墙高0.8m。断面如下图所示:

图-3 旧堤加固段堤型比较断面图(浆砌混凝土预制块台阶式,比较方案)

方案四:浆砌块石台阶式护坡方案。本工程所在地石料储量丰富,基本上为花岗岩或砂岩,材料较易获得,且质量优良,本方案临海面护坡面采用浆砌块石台阶式结构,坡比1:1,平均厚度0.5m。内坡采用草皮护坡,坡比1:1.5,堤顶采用混凝土路面,顶宽5m(未包括防浪墙),防浪墙高0.8m。

图-4 旧堤加固段堤型比较断面图(浆砌块石台阶式,比较方案)

2.2方案对比

各堤型方案的主要特性、主要工程量及投资比较见下表。

表1 旧堤段加固断面各方案主要特性、主要工程量及投资比较表

项 目

单位

方案一

方案二

方案三

鉴于复合土工膜部分现场观测成果合成材料在工程应用中具有一定的抗老化能力,故有些国家的某些文件中对其使用年限作了较为宽限的规定,如前苏联BCH07-74《土石坝应用聚乙烯防渗结构须知》中规定,聚乙烯土工膜可用于使用年限不超过50年的建筑物。奥地利林茨公司发表的“聚丙烯复合土工膜土工合成材料的长期性状”一文中的结论写道:“对聚丙烯的15年以上的现场应用经验表明,它们的化学和生物稳定性高;织物的最大损坏是在施工中;铺设以后没有大变化;……可预期超过100年的稳定性。

方案四

堤型

现浇混凝土

台阶式

浆砌混凝土

预制块+消浪墩

浆砌混凝土

预制块台阶式

浆砌块石

台阶式

堤顶高程

m

5.5

5.6

5.5

5.3

防浪墙顶高程

m

6.3

6.4

6.3

6.1

土方开挖(含清基)

m3

14.41

14.00

14.35

13.62

土方回填

m3

11.88

12.12

11.20

9.59

反滤料

m3

0.91

1.19

C20混凝土防浪墙

m3

0.76

0.86

0.91

0.82

C20混凝土台阶

m3

1.66

C20混凝土预制块

m3

2.11

C20混凝土预制阶梯

m3

1.62

M7.5浆砌石台阶

m3

2.10

草皮护坡

m2

5.43

5.61

5.43

5.07

每延米直接投资

4034

4656

4537

3780

每延米直接投资差

-

623

504

-183

2.2.1消浪效果比较

从表1可知,四种方案从消浪效果方面比较:由于临海护坡面结构型式不同,消浪效果、风浪爬高均不同,由此各方案的堤顶高程也不相同,其中方案二(浆砌混凝土预制块+消浪墩方案)的堤顶高程最高,消浪效果最差,其次为方案一(现浇混凝土台阶式护坡方案)和方案三(浆砌混凝土预制块台阶式护坡方案),方案四(浆砌块石台阶式护坡方案)因其消浪效果最好,所以堤顶高程最低。

2.2.2结构安全比较

由于预制块在砌筑时对堤身的封闭性不够好,对堤身细颗粒保护不利,容易造成沙土流失。方案一、方案四在与旧堤可靠结合方面及防止堤身砂土流失方面均保护堤身稳定方面明显优于方案二及方案三,但是方案四的浆砌石在砌筑质量上不好控制。所以从结构安全上比较方案一较优。

2.2.3工程施工比选

方案二及方案三护坡采用预制块(块石),为了满足抵抗大风浪的要求,单块重量较大,砌筑坡度不宜太陡,需要大型机械设备才能满足施工条件要求,且施工难度较大,方案一结构型式简单,不受此限制,施工比较方便。方案四在浆砌石砌筑上比较费人工,施工进度不及方案一迅速。因而从施工条件方面比较方案一相对较优。

2.2.4经济比选

通过表中可以看出,方案四每延米直接投资3780元为四种方案中最小,方案一次之,为4034元每延米,而方案二投资均最大,每延米直接投资为4656元,比方案一多出876元每延米;方案三比方案二稍少,为每延米直接投资为4537元。从投资方面比较,方案四投资最少,优于其余方案。

3 结语

通过对以上四个堤型方案的比选,可见方案二及方案三较之方案一与方案四在消浪效果方面不具有明显优势,在工程安全、施工及投资方面明显不及方案一及方案四。对比方案一及方案四,虽然方案四比方案一节省183元/延米,但方案四的浆砌石修整较为麻烦,且施工进度慢,施工质量难以控制,在外观整体效果及工程耐久性方面均不及方案一。因此本阶段旧堤加固段堤型断面推荐方案一(即现浇混凝土台阶式护坡方案)。


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