允许部分越浪海堤的断面设计

水利技术监督 2005年第3期

·34·允许部分越浪海堤的断面设计

程永东 江 洧

（广东省水利水电科学研究院，广东广州 510610）

摘 要：本文介绍了允许部分越浪海堤断面设计的基本方法，对堤身断面设计过程中越浪量、堤顶高程、堤身强度、排水及恢复自然型海岸等设计问题进行了深入探讨，并给出了设计方法和过程。

关键词：海堤；越浪量；断面设计；护面强度；排水；自然型海岸

中图分类号：TV222 文献标识码：B 文章编号：1008-1305（2005）03-0034-03

1概述

我国有总长3.2万公里的海岸线，其中大陆海岸线1.8万公里，岛屿海岸线1.4万公里，随着沿海地区社会经济的快速发展，台风暴潮造成的损失越来越大，已建海堤大部分已很难适应当前防潮、防洪的要求。由于缺乏反映海堤自身特点和要求的国家标准，海堤工程设计、施工和管理难以做到安全适用、技术先进、经济合理、管理规范的要求。笔者近年为配合广东省“十项民心工程”的实施，在编撰广东省地方标准《广东省海堤工程设计导则（试行）》DB44/T182-2004期间，对现有海堤作了一些调研，并根据已有的设计工作经验，针对允许部分越浪海堤，对堤身断面设计过程中越浪量、堤顶高程、堤身强度、排水及恢复自然型海岸等设计问题进行了深入探讨，并给出了设计方法和过程，供设计人员参考。

目前，海堤的设计以是否允许越浪划分为两大类，即不允许越浪和允许部分越浪。大部分的海堤建在软土地基上，若都按不允许越浪标准设计，则对堤顶高程和断面尺寸的要求较高，投资大，往往不经济合理，允许部分越浪的海堤的合理设计就成了设计者要认真考虑的问题。越浪海堤的断面设计主要解决越浪量、堤顶高程、堤身断面、护面强度及排水、恢复自然型海岸等方面的问题。

2 设计步骤

2.1 堤顶高程

堤顶高程是确定堤身断面规模的关键设计参数。堤顶高程的确定要考虑海堤沉降量，可按下式计算：

A

R

h

Z

F

P

P

+

+

=（1）

式中：Z p——对应设计频率水位的堤顶高程（m）；

h p——与设计频率相应的高潮位（m）；

R F——按设计波浪计算的累积频率为F%的波浪爬高值（m）；由于按允许部分越浪设计，取F=13%；

A——安全超高值（m），按表1规定值选取。

表1 堤顶安全加高值

海堤工程等级 1 2 3 4 5允许部分越浪A（m） 0.5 0.4 0.4 0.30.3

堤顶高程Z p有两层含义，一是指防浪墙顶面，二是指堤身断面顶面，当堤顶临海侧设有防浪墙、且防浪墙稳定、坚固时，堤顶高程可算至防浪墙顶面。但堤身断面顶面的高程仍应高出设计高潮（水）位0.5H1% 以上，且不得低于设计高潮（水）位0.5m。

如何处理好堤顶高程与允许部分越浪的关系，设计时应以堤顶高程的要求初步确定某一高程，越浪量大于允许越浪量要求时，堤顶高程应重新确定，一般是加高堤顶或通过对堤顶、背海侧坡面加强防冲保护来提高海堤允许越浪量等方法。当海堤堤前波浪较大，通过前两种方法均难以满足要求时，也可采用人工消浪措施减小海堤堤前波浪，控制越浪量。沿海城市的沿海（江）堤防一般都有景观要求，为满足城市的总体规划要求，对堤路结合海堤堤顶高程的要求予以适当放宽，但须计算越浪

作者简介：程永东(1957—)，女，高级工程师.

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水量，并根据水量设置完备的排水系统，与城市排水系统接驳，以保证越浪量及时排泄。

在考虑预留沉降量后，设计图上的堤顶高程应为考虑堤身固结、堤基附加沉降量后的工后堤顶高程，故设计者应在图纸的说明部分明示计算沉降量及施工时要求的预留沉降高程。 2.2 越浪量

大部分的海堤的损毁均由于超标准潮浪的越浪水体作用，允许部分越浪的海堤其越浪量成为海堤断面结构设计的控制因素之一。海堤的越浪量是指1m 单位宽度海堤上每秒钟波浪翻越海堤的水量，其单位为m 3/s.m 。当海堤越浪超过一定数量时，将导致堤身破坏，目前国内外对海堤允许越浪量的确定和越浪量计算方法的研究成果均建立在模型试验基础上，越浪量允许值见表2 。

表2 几种常见护面结构型式海堤的允许越浪量

海堤型式和构造

允许越浪量(m 3

/s·m)

有后坡（海堤） 堤顶为混凝土或浆砌块石护面，内坡为生长良好的草地

堤顶为混凝土或浆砌块石护面，内坡为垫层完好的干砌块石护面 ≤0.02 ≤0.05 无后坡（护岸） 堤顶有铺砌

≤0.09 滨海城市堤路结合海堤

堤顶为钢筋混凝土路面，内坡为垫层完好的浆砌块石护面

≤0.09

以上述值作为堤身越浪量的控制上限，通过越浪量计算（方法见文献〔1〕第8章），可以令堤身的越浪量满足设计要求。当越浪量超出允许值时，可采取改变断面布置、调整护面结构措施削减波浪或增强护面的抗冲强度。对防护级别较高的1、2级海堤或有重要防护对象的海堤，应结合模型试验确定允许越浪量，同时验证堤顶和内坡护面的防冲稳定性。当堤顶为混凝土或浆砌石护面、内坡为垫层完好且有效的干砌石护面时，除按设计重现期波浪条件计算越浪量外，还应提高一级波浪设计重现期校核越浪量，在校核条件下允许越浪量可放宽至0.07(m 3/s·m)。

目前海堤允许越浪量和越浪量计算方法均建立在简单单坡和陡墙模型试验的基础上，计算方法和计算公式比较单一且精度有限，难于适应复杂断面结构型式海堤的越浪量计算。从安全和经济的角度考虑，对重要海堤结合模型试验确定越浪量是必要的。 2.3 堤身断面

断面设计时，先参照已建类似工程初拟断面形式，根据波浪要素及海堤等级，确定堤顶高程，经过稳定计算，反复调整尺寸，最终确定合理的断面。断面调整的大前提是，降低堤顶高程，控制稳定，可从以下两个方面着手。 2.3.1断面内部调整

内部调整包括调整边坡、调整护面、调整高程。稳定不能满足时，放缓边坡是比较奏效的措施；调整护面结构，可以不改变断面形状而仅改变堤身护面，利用不同护面的糙率，削减波浪爬高，降低堤顶高程。 2.3.2断面形式调整

可对堤身设置消浪平台，平台位设置于多年平

均高潮位加50cm 超高处，可以减少波浪爬高，且有利于断面的稳定性。堤前有滩涂的应采用非工程措施，种植红树林，既可减少波浪爬高，又能固滩保堤护岸。堤前水深较大时，可考虑堤前设置潜堤的工程措施来减少波浪爬高。 2.4 护面强度

护面指的是临海侧面、堤顶、背海侧面的护面。 2.4.1 临海面

临海侧直接经受波浪作用，护面结构主要从整体性、抗冲刷、消浪等角度综合考虑。该部分结构上部应能够承受波浪的打击、上吸。下部应能承受波浪的反复掏刷。因此要求护面结构强度要高，稳定性要满足要求，护面底要做好反滤，同时坡面要留足排水孔，浆砌或混凝土砌石护坡具有较好的整体性，外表美观，抗波浪能力较强，返修率低，管理方便。但适应变形能力差，当岸坡发生不均匀沉陷时，砌缝容易出现裂缝。应在堤身土体充分固结，基础沉降已基本完成，且土坡基本稳定后的堤段需经满足稳定要求的厚度计算，确定护面厚度。混凝土砌石，虽造价稍高于浆砌石，但砌筑质量要优于浆砌石。对于堤身填筑料含砂量较大的混凝土护面堤段，由于在波浪破碎时，自波峰抛出的水流的冲击，对板产生周期性动力荷载，引起护面下砂土的运动。当波浪爬升和自斜坡上下落时，护面构件上的压力交换也引起运动。在波浪作用下，混凝土面板即使止水做得够好，也避免不了板下部填料的移动，这种移动最终导致板底脱空，波浪作用时击碎板面。故对波浪顶冲的砂心堤段，宜采用透空的混凝土预制块护面形式。对淤泥质堤基，堤身土体充