李連成，陶圣葉，李 悅

(鹽城市水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 鹽城 224002)

1 濱海主海堤現(xiàn)狀

鹽城市濱海縣境內海堤北起中山河閘，南至海口樞紐?，F(xiàn)有主海堤長55.01km，其中屬于濱?？h管轄的主海堤34.31km(主海堤樁號20+700～55+010)，屬于新灘鹽場管轄的主海堤20.7km(主海堤樁號0+000～20+700)。

2 主海堤水毀原因分析

根據現(xiàn)狀主海堤水毀情況及歷年灘面測量資料對比分析，主海堤水毀原因有如下幾點：

(1)灘面沖刷降低后波浪對護岸作用增強是海堤護面損壞、堤腳淘刷的主要原因。灘面沖刷深塘主要集中在堤腳前及管樁順壩內側護灘上。

(2)由于坡腳前灘面降低，水深增大，原設計護腳護灘拋石、柵欄板塊體重量均偏小，不能抵御現(xiàn)狀風浪沖刷。受臺風、寒潮等極端天氣影響，坡腳塊石被風浪反復拍打在護坡上，久而久之，導致槽型塊、柵欄板護坡的破損及坡腳板樁帽梁露筋。已破損的柵欄板被風浪潮拍打損壞，出現(xiàn)脫落移位的現(xiàn)象。

(3)隨著濱海港防波堤及月亮灣防波堤的建設，海洋原有的流態(tài)發(fā)生了變化，致使該段海堤灘面仍在持續(xù)沖刷，危及海堤安全。

(4)原設計護坡及格埂標號較低，其中護坡為C15、C20素砼，柵欄板為C20鋼筋砼，槽型塊為C25素砼，格埂為C10及M15漿砌塊石。柵欄板及板樁蓋梁為鋼筋砼結構，鋼筋銹脹使塊體結構損壞，耐久性低。柵欄板、格埂強度低，受風浪侵蝕及塊石拍打后易損壞。歷經多年的風浪沖刷，原設計漿砌塊石格埂破損，形成薄弱區(qū)，潮水不斷沖刷，形成局部空洞，格埂下土體被沖刷帶走，導致局部坡面出現(xiàn)刷降、下沉。

3 主海堤水毀修復方案

秉承“保堤必須保腳，保腳必須保灘”的海堤設計理念，本工程主海堤水毀修復方案為對護坡沖毀形成空洞段進行拆除重建，對護坡面層磨損嚴重段進行加固修復，堤腳加強防護。

3.1 海堤防護型式比選

海堤臨水側的防護主要可采用陡墻式、斜坡式等，并應根據堤身、堤基、堤前水深、風浪大小以及材料、施工等因素經技術經濟比較確定。

對于波浪作用強烈地區(qū)，為充分消浪，可通過增加護坡坡面糙率、設置消浪平臺的辦法來提高消浪效果，減少波浪爬高。目前濱海海堤常用的護坡型式有：塊石護坡、砼護坡、柵欄板護坡和扭王塊護坡等，見表1。

表1 不同護坡型式優(yōu)缺點一覽表

塊石護坡整體性較差，但透水性好，常用于其他護面的墊層。

砼護坡分光面砼護坡和槽型塊砼護坡兩種，光面砼護坡消浪效果差，常用于消浪平臺以上波浪作用較小區(qū)域?，F(xiàn)澆砼槽型塊護坡其波浪爬高小，框格消浪效果好，尤其在抵御臺風引起的大風浪的侵襲中作用顯著。另外現(xiàn)澆砼槽型塊能充分發(fā)揮素砼耐腐蝕性能。以往我院設計的槽型塊護坡，在濱?？h海堤防護工程中多處應用，消浪和防護效果良好。

預制砼柵欄板不僅消浪效果好，從外觀上看框格中間為柵欄條，連成一片，富有韻律感，具有較好的景觀效果。傳統(tǒng)柵欄板為鋼筋混凝土結構，鋼筋容易銹脹。柵欄板護坡下常設置塊石或砼墊層。

扭王字塊護坡為預制素砼扭王結構，護坡坡面可雙向或單向嵌固擺放或散拋，受風浪影響較大堤段且缺乏塊石資源時，可選用預制扭王字塊體作為臨水坡護坡。其消浪效果好、抗沖刷能力強，強度高。

本次水毀修復加固的主海堤消浪平臺下原防護型式有兩種，分別為柵欄板護坡和槽型塊護坡。綜上各護坡型式優(yōu)缺點，結合本次海堤水毀修復護面加固，本次設計擬采用預制玻璃纖維增強聚合物GFRP筋材的C35砼柵欄板作為平臺下護坡護面的防護型式。

以往柵欄板中的鋼筋易受海水腐蝕而產生脹裂破損，影響柵欄板使用壽命。玻璃纖維增強筋(GFRP筋)是以高強玻璃纖維為增強材料、合成樹脂為基體材料，并摻入適量輔助劑，經拉擠、纏繞而成的復合材料，可廣泛應用于高速公路、橋梁、機場、碼頭、車站、水利工程、地下工程等領域。近年來，濱海縣振東閘南北港堤修復工程、江蘇省濱海縣海岸帶整治修復工程、濱?？h翻身河以北段(樁號28+818～30+068)海堤水毀修復工程等工程中均使用GFRP筋代替鋼筋制作柵欄板，取得了良好的效果。GFRP筋砼預制柵欄板因其優(yōu)越的防腐性，結構強度高，消浪效果好，可重復利用，總體使用成本低等特點，廣泛應用于沿海工程中。

3.2 本次主海堤水毀修復設計

根據《濱?？h振東閘以北段海堤水毀修復工程波浪斷面物理模型試驗》(南京水利科學研究院，2020.03)相關試驗報告，試驗結果建議護腳塊石重量≥250kg。

根據經濟合理、安全可靠的原則，本次設計對模型試驗結論進行適當優(yōu)化，形成最終方案。

3.2.1板樁蓋梁

該段主海堤坡腳采用沖沉板樁防護，盡管部分堤腳前灘面刷深嚴重，但板樁運行尚未出現(xiàn)險情。故對板樁蓋梁進行拆除重建，加高加寬，采用GFRP復合筋材替代蓋梁鋼筋。

3.2.2消浪平臺及以上砼護坡

采用C35砼拆除重建局部破損平臺、格埂及砼護坡，局部空洞采用石渣結合級配碎石填充。

3.2.3平臺以下護坡

根據主海堤平臺以下護坡的水毀情況分段設計，對海堤現(xiàn)狀護坡砼磨損嚴重段進行修復加固，對護坡沖毀形成空洞段拆除重建。

(1)槽型塊護坡拆除重建方案

對護坡沖毀形成空洞段范圍拆除原橫格埂、消浪平臺和槽型塊護坡，下鋪380g/m2土工布一層，采用石渣結合級配碎石填充恢復至設計斷面，然后依次澆筑格埂、平臺及砼墊層，面層設預制GFRP筋砼柵欄板。方案如圖1—2所示。

圖1 槽型塊護坡拆除重建斷面圖(平臺及以下護坡坍塌)

(2)槽型塊護坡磨損嚴重加固方案

對護面磨損嚴重堤段的槽型塊面層鑿毛，上設10～25cm厚(新增10cm厚+框格厚15cm)C35砼護坡，面層設預制C35GFRP筋砼柵欄板。采用C35砼拆除重建局部破損縱格埂。方案如圖3所示。

(3)柵欄板護坡拆除重建方案

對護坡沖毀形成空洞段范圍拆除中格埂以下砼墊層及柵欄板護坡，下鋪380g/m2土工布一層，采用石渣結合級配碎石填充恢復至設計斷面，然后澆筑砼墊層，面層設預制GFRP筋砼柵欄板。中格埂至消浪平臺間護坡進行墊層加固，更換面層柵欄板。方案如圖4所示。

(4)柵欄板護坡加固修復方案

對柵欄板磨損嚴重堤段拆除原鋼筋砼柵欄板，采用增設砼墊層加固原干砌塊石或砼墊層，面層設預制C35GFRP筋砼柵欄板。方案如圖5所示。

圖2 槽型塊護坡拆除重建斷面圖(平臺以下護坡掏空)

圖3 槽型塊護坡加固修復斷面圖

圖4 柵欄板護坡拆除重建斷面圖

圖5 柵欄板護坡加固修復斷面圖

3.2.4護腳設計

護腳根據堤腳前灘面刷深情況分別設計，結合模型試驗結論，沖刷程度較嚴重堤段采用扭王字塊結合拋石防護，防范圍20m。拋石厚度不小于1m。扭王字塊為600kg/塊，緊密布置于堤腳前雙向嵌固安放五排，其余面層拋石250kg/塊、底層拋石60kg/塊，下鋪500g/m2復合土工布一層。沖刷程度較輕堤段采用20m長拋石護腳，厚度不小于1m。

為了充分利用現(xiàn)狀坡面和灘面較小塊石，本工程采用合金網兜對小塊石進行裝填，拋置20m護腳護灘下深塘部位。

3.2.5丁壩設計

現(xiàn)狀主海堤采用管樁順壩結合拋石丁壩的型式進行防護。根據現(xiàn)狀調查及查原設計資料，樁號39+750為月亮灣南側擋沙堤丁壩，樁號40+173為現(xiàn)狀丁壩，樁號42+073為應急搶險丁壩，樁號44+000為振東閘北港堤。

拋石丁壩長度80m，結構型式：壩頂高程2.00～1.20m(壩頭)，頂寬3m，邊坡坡比1∶4，面層密拋塊石(≥250kg/塊)，底層密拋塊石(≥60kg/塊)，拋石下墊500g/m2復合土工布一層。拋石丁壩結構圖如圖6所示。

圖6 拋石丁壩結構圖

濱海以往海堤工程中丁壩間距約1～2km，受沿岸流影響，原設計41+722處丁壩已沖毀。本次設計增設4道拋石丁壩，同時適當減小丁壩的間距，拋石丁壩與管樁順壩形成封閉壩田，對沿岸流起隔斷作用?？紤]振東閘以北段主海堤水毀情況為中間堤段嚴重，南北兩端減輕，中間堤段丁壩間距適當減小。本次設計丁壩樁號分別為樁號40+800、41+360、42+610、43+200，丁壩間距500～700m不等。拋石丁壩平面布置如圖7所示。

圖7 拋石丁壩平面布置圖

4 結語

治海工程是一項長期的、動態(tài)的過程，需要不斷的總結成功的經驗和不足之處。本次通過振東閘以北段主海堤水毀修復設計，總結了GFRP筋柵欄板防護型式的優(yōu)越性，采用600kg扭王字塊體結合250kg拋石加強護腳防護，同時適當增加丁壩數(shù)量，減小丁壩間距，其效果可供其他海堤工程借鑒參考。

侵蝕性岸段已建防護工程必須配套保灘工程。控制堤前灘面下蝕對維護達標海堤護坡穩(wěn)定和減緩水下岸坡侵蝕發(fā)展具有重要意義。本次工程重點是坡面修復和加強堤前護腳防護，而未對護腳前灘面進行加固。建議加強灘面蝕降監(jiān)測，盡快實施配套保灘加固工程，確保主海堤安全。