5 工程布置及建筑物(1).doc

5 1 汕尾市海堤达标加固工程 海丰东关联安围海堤 初步设计报告 TTT5 工程布置及建筑物 核 定 审 查 校 核 编 制 马晓红 秦丽莎 朱志远 5 2 目 录 5 5 工程布置及建筑物工程布置及建筑物 5 5 3 3 5 15 1 工程等级及标准工程等级及标准 5 5 3 3 5 25 2 设计基本资料及依据设计基本资料及依据 5 5 3 3 5 35 3 工程现状及存在问题工程现状及存在问题 5 5 8 8 5 45 4 工程总布置和主要建筑物形式工程总布置和主要建筑物形式 5 5 1010 5 55 5 堤身达标加固设计堤身达标加固设计 5 5 1111 5 65 6 海堤稳定与沉降计算海堤稳定与沉降计算 5 5 1818 5 75 7 穿堤建筑物设计穿堤建筑物设计 5 5 2323 5 85 8 安全监测设计安全监测设计 5 5 2828 5 95 9 主要工程量主要工程量 5 5 2828 5 105 10 建议建议 5 5 3030 图 纸 目 录 序号图 名图 号 1汕尾市海堤东关联安围海堤总平面示意图DZ150B 1 1 1 2海丰县东关联安围平面布置图 1 62 DZ150B 1 2 1 62 3海丰县东关联安围防汛公路平面图 1 2 DZ150B 1 3 1 2 4海丰县东关联安围堤身断面图 1 12 DZ150B 5 1 1 37 5海丰县东关联安围海堤结构细部图 1 DZ150B 5 2 1 6海丰县东关联安围穿堤建筑物基础设计图 1 8 DZ150B 5 3 1 8 7海丰县东关联安围穿堤建筑物设计图 1 6 DZ150B 5 4 1 6 5 3 5 工程布置及建筑物 5 1 工程等级及标准 5 1 1 工程等别 建筑物级别和防潮 洪 标准工程等别 建筑物级别和防潮 洪 标准 海丰县东关联安围位于粤东沿海地区的海丰县梅陇镇 梅陇农场 联安镇 和附城镇境内 西起梅陇镇的东澳山下 西至附城镇境内的西闸 直接防护对 象为梅陇镇 梅陇农场 联安镇和附城镇四个镇区 捍卫人口22 4249万人 14 6 万亩和海淡水养殖面积5万多亩 捍卫重要的交通干线沿海西部高速公路和重要 渔港 根据 海堤工程设计规范 SL435 2008 广东省防洪 潮 标准和治 涝标准 等国家及地方相关技术规范和标准 以及广东省水利厅 关于报送汕 尾市海堤达标加固工程 海丰县东关联安围海堤 可行性研究报告审查意见的 函 粤水规计 2011 83号 本次设计海堤防潮标准采用50年一遇 海堤工 程级别为3级 次要建筑物为4级 临时建筑物为5级 涵闸等穿堤建筑物设计按 不低于所在防潮堤设防标准 大 中型水闸不在本设计范围内 并应留有一定 的安全裕度 涵闸建筑物级别为3级 引水涵闸按照现状拆除重建 穿堤涵闸除 引水涵闸外均按十年一遇暴雨一天排干设计 5 2 设计基本资料及依据设计基本资料及依据 5 2 1 主要的文件及规程 规范主要的文件及规程 规范 1 有关文件 工程设计的主要文件依据包括 1 汕尾市海堤达标加固工程 海丰县东关联安围海堤 可行性研究报 告 2011年7月 2 关于报送汕尾市海堤达标加固工程 海丰县东关联安围海堤 可行 性研究报告审查意见的函 粤水规计 2011 83号 3 广东省汕尾市江河流域综合规划报告书 2000年1月 4 广东省防潮规划报告书 2004年 5 广东省海丰县江河流域综合规划报告书 1997年 6 东关联安围达标加固工程设计复查说明书 1998年 5 4 2 设计采用的主要技术规程 规范 1 水电工程可行性研究报告编制规程 DL5020 93 2 防洪标准 GB50201 94 3 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 4 水利水电工程水文计算规范 SL278 2002 5 水利水电工程设计洪水计算规范 SL44 2006 6 水利水电工程水利计算规范 SL104 95 7 水利水电工程地质勘察规范 GB50287 99 8 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 9 海堤工程设计规范 SL435 2008 10 广东省海堤工程设计导则 试行 DB T182 2004 11 堤防工程设计规范 GB50286 98 12 水工建筑物荷载设计规范 DL5077 1997 13 水工混凝土结构设计规范 SL191 2008 14 水工挡土墙设计规范 SL 379 2007 15 水闸设计规范 SL265 2001 16 水工建筑物抗震设计规范 DL5073 2000 17 建筑地基基础计规范 GB 5007 2002 18 建筑地基处理技术规范 JGJ79 2002 19 建筑桩基技术规范 JGJ94 2008 20 水利水电工程设计工程量计算规定 SL328 2005 21 水利水电工程钢闸门设计规范 SL74 94 22 水利水电工程启闭机设计规范 SL 41 93 23 水利水电工程施工组织设计规范 SL303 2004 24 水电水利工程施工交通设计导则 DL T5134 2001 25 水利水电工程设计防火规范 SDJ278 90 26 水利水电工程环境影响评价规范 SDJ302 88 27 水利建设项目经济评价规范 SL72 94 5 5 28 开发建设项目水土保持技术规范 GB50433 2008 29 水利水电工程水库淹没实物指标调查细则 30 水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范 DL5061 1996 31 水利工程设计概 估 算编制规定 水利部 2000 年颁布 32 广东省水利水电工程设计概 估 算编制规定 试行 广东省水利厅 33 广东省防潮规划报告书 2004 年 34 广东省防汛工作手册 1988 年编 35 海丰县水利志 1990 年 36 汕尾市统计年鉴 2009 年 37 其它有关规程 规范 标准 规定或地区性规定 5 2 2 地震设防地震设防 本区位于东南沿海 区域上处于新华夏系构造第二复式隆起带的东南侧与南 岭东西向复杂构造带南不东段之交接地段 区域新华夏系构造广泛发育 构造 以断裂为主 按展布特征和成因联系 可分为北东向 北西向和东西向三组断 裂 以北东向断裂为主体 与北西构造互为配套 主要断裂为大埔 海丰断裂 潮州 汕尾断裂 隆江断裂带 高要 惠来断裂 于工程附近通过 是对本工程构 造稳定性影响最大的区域性断裂构造 本区根据 根据 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 本段海堤所处区 域地震基本烈度为 7 度 地震动峰值加速度 0 10g 地震反应谱特征周期 0 45s 根据 海堤工程设计规范 SL 435 2008 规定 位于地震烈度 7 度及其以 上地区的 1 级堤防工或特别重要堤段 应进行抗震设计 本海堤工程级别为 3 级 故不进行抗震设计 水闸按 7 度设防烈度进行抗震计算 5 2 3 海堤堤基特性及物理力学参数海堤堤基特性及物理力学参数 区内地表出露的地层主要由上侏罗统兜岭群凝灰岩 J3dl 和第四系中全新 统海陆交互沉积 Q42mal 根据勘察成果 海堤地层从上到下划分为人工填土层 QS 第四系中全新统海陆交互海积层 Q42mal 第四系下全新统海陆交互相沉 5 6 积层 Q4mal 及上侏罗统兜岭群凝灰岩 J3dl 全风化带 强风化带和弱风化 带 根据现场原位测试和室内试验成果 并结合工程类比 提出各土层地质参 数建议值 见表 5 1 表表 5 1 岩土主要力学参数建议值岩土主要力学参数建议值 抗剪强度指标 压缩 系数 压缩 模量 承载力 标准值饱和快剪固结快剪 水位降落期 慢剪 稳定渗流期 渗透系数 avEsfkCq qCcu cu C K 层序土名状态 Mpa 1 MpakPakPa kPa kPa cm s 填土稍密0 504 1280 10020 39 0632 014 232 017 91 19E 07 1 淤泥 软 流塑 1 12 855 608 65 015 013 715 719 04 50E 07 2 淤泥质粉质 粘土 可塑0 803 1080 909 14 40 5 20E 07 1 粉质粘土稍密0 36 6110 13017 911 5 8 35E 07 3 细砂稍密0 97 9180 20017 018 0 2 40E 06 4 中砂中密0 113 9280 3000 313 96 19E 06 5 中粗砂中密0 110 1360 38015 025 81 30E 06 6 砂卵 砾 石 密实 430 450 V 全风化凝灰 岩 硬塑 坚 硬 0 2017 2550 60025 227 1 2 09E 05 5 2 4 天然建材材料天然建材材料 海丰县土料场缺乏 本工程对东关联安围四周经勘察后确定土料场一个 为鹰地山土料场 具体位置见 施工总平面布置图 5 2 5 设计安全标准设计安全标准 1 海堤整体抗滑稳定安全系数 根据 海堤工程设计规范 SL 435 2008 规定 采用瑞典圆弧滑动法进 行海堤整体抗滑稳定计算 3 级海堤其整体抗滑稳定安全系数应满足 正常运 用条件不小于 1 20 非正常运用条件 施工期 不小于 1 10 非正常运用条 5 7 件 地震 不小于 1 05 2 海堤防洪墙 防浪墙稳定安全系数 根据 海堤工程设计规范 SL435 2008 规定 3 级海堤防洪墙 防浪墙 抗滑 抗倾抗滑安全系数应满足下述要求 1 抗滑安全系数 土基时 正常运用条件不小于 1 25 非常运用条件 施工期 不小于 1 10 非正常运用条件 地震 不小于 1 05 2 抗倾安全系数 正常运用条件不小于 1 50 非常运用条件 施工期 不小于 1 40 非正 常运用条件 地震 不小于 1 30 3 挡土墙稳定安全系数 根据 水工挡土墙设计规范 SL379 2007 规定 土基上的3级挡土墙的 抗滑稳定安全系数应满足 基本组合不小于1 25 特殊组合 不小于1 10 特殊 组合 地震 不小于1 05 各种荷载组合条件下的挡土墙平均基底应力不大于地基的允许承载力 最 大基底应力不大于地基允许承载力的1 2倍 基底应力最大值与最小值之比不大 于表5 2规定的允许值 表 5 2 基底应力最大值与最小值之比的允许值表 荷载组合 地基土质 基本组合特殊组合 松软1 502 00 中等坚实2 002 50 坚实2 503 00 5 2 6 设计高潮位及风速设计高潮位及风速 表5 3 各频率高潮水位成果比较表 珠基 m P 123 3351020 均值 Z 导则 上成 果 2 061 911 761 711 561 401 23 实测分析成果2 071 921 761 721 561 401 23 误差 0 480 520 000 580 000 000 00 5 8 从表 5 3 可以看出 根据实测资料计算的各设计频率高潮水位成果与 广 东省海堤工程设计导则 试行 DB44 T182 2004 的各设计频率潮水位值相 差值最大为 1cm 基本上是一致的 本阶段 直接利用 广东省海堤工程设计 导则 试行 DB44 T182 2004 的成果作为各设计频率下的高潮水位 表5 4 东关联安围海堤不同重现期最大风速及风向成果表 频率 P 方向 0 5123 335102050 N NNE32 229 326 324 122 419 316 111 3 NE ENE38 735 131 428 626 522 718 712 8 E ESE41 637 533 530 528 123 919 613 SE SSE37 133 429 72724 921 117 211 2 S SSW30 127 224 422 320 617 614 69 9 SW WSW30 727 92522 921 318 315 310 7 W WNW2724 421 819 818 315 612 88 6 NW NNW29 426 423 421 219 516 413 28 3 5 2 7 波浪要素波浪要素 东关段根据海堤走向 影响海堤波浪的风向为 SE SSE S SSW 及 SW WSW 因此分别计算三个方向的风浪要素及波浪爬高 波浪要素见下表 表 5 5 东关段各风向下的风浪要素 风向 重现期 50 年 SE SSES SSWSW WSW 设计风速 m s 29 724 425 0 风区长度 m 710072004200 风区平均水深 m 7 68 07 0 堤前水深 m 1 711 711 71 联安段堤防属于河口区域 根据堤防现状走向选取四个断面 9 000 12 500 16 500 及 22 100 进行计算 NE ENE E ESE SE SSE 和 E ESE 波浪要素见下表 表 5 6 联安段各风向下的风浪要素 风向 重现期 50 年 NE ENEE ESESE SSEE ESE 设计风速 m s 31 433 529 733 5 5 9 风区长度 m 384630992663260 风区平均水深 m 4 54 343 2 堤前水深 m 2 32 12 312 8 5 3 工程现状及存在问题工程现状及存在问题 海丰县东关联安围于 1956 年 1 月动工 按照 10 年一遇设计标准设计 全 围至 1976 年共完成排水闸 15 宗 1998 年对该堤围进行达标加固设计复查 按 照 50 年一遇标准进行复合 确定南山至长沙湾堤顶高程为 4 3m 防浪墙顶高 程为 5 3m 其余堤段堤顶高程为 4 3m 防浪墙顶高程为 4 6m 由于资金缺乏 等问题仅仅修建了南山至长沙湾段称为东关段 经过十多年的运行 东关联安 围海堤发生了不同程度的沉降 有部分堤顶沉降量为 10cm 30cm 部分堤段沉 降量达 40cm 目前东关段的堤防型式为斜坡式 防浪墙墙顶高程为 4 9m 5 2m 路面高程为 4 1m 4 3m 路面宽度为 4m 6m 之间 路面原为泥 结石路面 经过多年雨水冲刷 路面杂草 灌木丛生 几公里路已无法通车 临海侧采用 C20 砼厚 150mm 护面 背水面采用草皮护坡 且与深汕高速公路相 邻 最近距堤脚仅为 3m 长沙湾至西闸段为联安段 始建于 1956 年 由于当时施工条件所限 工程 设计标准低 堤身填筑质量差 目前堤防型式为斜坡式土堤 路面高程在 2 5m 3 4m 之间 路宽在 2 5m 5m 之间不等 上下游均为杂草 经过几十年 的沉降已经无法判别堤身的坡比 经现场勘察分析本堤段存在的问题归纳起来 主要有以下几个方面 一 东关段 1 东关段防浪墙高程较低 护坡达不到设计标准 现有堤身防浪墙高度低于 50 年一遇设计标准 原 C20 砼护坡厚度较薄 经过多年的风浪冲刷及堤身的沉降 砼护面有不同程度的裂缝 2 路面无法通车 路面原为泥结石路面 在下雨时泥泞不堪 路面大大小小的坑无数 致使 此段路少有人行走 路中长满灌木 杂草 防汛车辆无法通行 5 10 二 联安段 1 防洪标准偏低 堤围建国初建时期始建 堤围矮小 随着围内经济发展 堤围虽经过逐年 培厚加高 堤身防护能力普遍也只有10 20年一遇 1998年达标加固时因资金 问题未能加固 达不到防潮标准 2 堤身矮小单薄 现有堤高在3m 4m之间 堤顶宽在2 5m 5m之间 边坡缓陡不一 大部 分为田埂 塘埂 路面为土路 天气晴朗时尘土飞扬 阴雨时泥泞不堪 目前 多数堤段无法通车 3 堤脚淘刷 堤身冲刷破坏 该堤段堤身结构多为斜坡式 迎水坡及背水坡皆为草皮护坡 堤顶为土路 堤围多处存在堤脚 堤身淘刷 冲刷的破坏现象 4 多数穿堤建筑物已成为堤防安全隐患 1998年除部分水闸进行过拆除重建外 其余穿堤建筑物多为浆砌石结构 由于多年的运用 涵闸闸身及基础均出现较严重破损 启闭机丢失 锈蚀 闸 身浆砌石嵌缝泥浆脱落 缝隙普遍存在 造成不同程度漏水 渗水现象 部分 建筑物已成为海堤的严重隐患 5 4 工程总布置和主要建筑物形式工程总布置和主要建筑物形式 5 4 1 堤线选择与布置堤线选择与布置 堤线布置应依据防潮 洪 规划和流域 区域综合规划 结合地形 地质 条件及河口海岸和滩涂演变规律 考虑拟建建筑物位置 已有工程状况 施工 条件 防汛抢险 堤岸维修管理以及征地拆迁和生态环境等因素 经技术经济 比较后综合分析确定 本次达标加固 海堤堤轴线的选择原则是 现状有堤围的尽量保持现有堤 围轴线 对堤前有红树林 牛春树 木麻黄等消浪植物的堤段 培坡位置适当 往后移动 以保留消浪植物 5 11 5 4 2 堤型选择堤型选择 一 东关段 东关段现有的堤型为斜坡式 并按照 50 年一遇标准已做防浪墙和 C20 砼 护坡 只是由于多年沉降及海浪的冲刷 防浪墙顶高程略低于 50 年一遇设计标 准 根据现状此段如果做陡墙式对原堤型改变较大 工程量加大 施工难度增 加 所以此段堤防更适宜做斜坡式 二 联安段 联安段现状堤防也是斜坡式土堤 没有防浪墙 防洪标准达不到本次设计 的 50 年一遇 根据地勘报告 此段地基较差 采用加高培厚做斜坡式更适合 并且可与东关段堤型一致 临海侧设防浪墙 堤防整体较为美观 5 4 3 工程总布置工程总布置 海丰县东关联安围海堤达标加固工程的主要建筑物包括挡潮建筑物 穿堤 建筑物等 整个工程堤防全长 22 60km 西起梅陇镇的东澳山下 西至附城镇 境内的丽江水闸和西溪水闸 丽江水闸上游是龙津河大堤 西闸上游是黄江大 堤 西闸下游的左岸是红草马宫堤围 东关联安围与丽江水闸 西溪水闸及上 游的黄江大堤和对面的红草马宫堤围筑起一道完整的防洪潮工程体系 东关联安围分为两段 东澳山至长沙湾为东关堤围 长 8369m 此段直面 大海 正对红海湾 长沙湾至西闸为联安堤围 长 14231m 此段对面是红草马 宫堤围 根据海丰县总体规划和东关联安围地形现状 整个堤线大部分沿现有海岸 湖岸线布置 根据现状起点设在东澳山下 桩号 0 000 桩号 0 065 设有南山 水闸 桩号 3 740 处有船路中型水闸 至桩号 8 400 此段堤线较为平顺 由 西向东呈圆弧状面向大海 桩号 8 350 至 8 850 以 113 转角折向东南 中间 桩号 8 650 处有广汕高速公路穿越 从桩号 8 850 至桩号 9 500 轴线以 113 转角折向西北 此段穿堤涵闸共有 3 座 桩号 9 500 至 14 000 堤线较为蜿蜒曲 折 有屿岭溪汇入 出口设虎头沟水闸 此段穿堤涵闸共有 5 座 其中桩号 5 12 11 855 处的虎头沟水闸为中型水闸 桩号 14 000 至 18 950 堤线较为平顺 走 向为自西南向东北 硫酸河在此段汇入 出口设大港水闸 此段穿堤涵闸共有 2 座 桩号 18 950 至 20 500 段有大液河汇入 堤线呈 几 字型 大液河处 设大液河水闸 大型 此段穿堤涵闸共有 6 座 丽江的出水口设有丽江水闸 中型 丽江水闸左边设有西溪水闸 大型 丽江水从丽江水闸汇入红海湾 后汇入南海 缺失最后一段的桩号和走向 从丽江水闸拐弯处向北约 650m 与 海汕公路相接 5 5 堤身达标加固设计 5 5 1 风浪爬高计算风浪爬高计算 根据 海堤工程设计规范 SL435 2008 规定 波浪要素计算方法分为两 种 针对海湾和河口区的波浪要素计算 针对开敞式海岸的波浪要素计算 海湾和河口区指水域内有岛屿或陆地阻挡 或水域狭窄不规则 形成封闭或半 封闭且水域波浪以风浪为主的海域 开敞式海岸是指面向大海 以受外海涌浪 或混合浪影响为主的海岸线 根据 广东省海堤工程设计导则 波浪要素采用下列公式计算 2 v Hg 7 02 45 0 2 7 0 2 7 013 0 0018 0 7 013 0 vgdth vgF th v gd th 5 0 22 9 13 v Hg v Tg 式中 重力加速度 g 2 9 81 gm s 平均波高 m H 平均波周期 s T 风区长度 m F 设计风速 m s v 风区的平均水深 m d 对于不规则周界水域 计算风区长度可按等效风区长度计算方法确定 计 算公式如下 5 13 2 cos cos ii e i F F 式中 在设计主风向两侧各45 范围内 每隔角由计算点引到对岸的射 i F 线长度 m 射线与设计主风向上射线之间的夹角 i i F 0 F 风区长度按计算点逆风向至对岸的距离确定 转弯河段按等效风区长度计 算 本工程分为东关段和联安段两段分别叙述 5 5 1 1 东关段堤前波浪要素计算 东关段面向大海 但是也处在海湾内 所以东关段风浪爬高采用风推浪计 算风浪爬高 其中设计风速的重现期采用与设计高潮位相同的重现期 根据 广东省海 堤工程设计导则 广东沿海地区国家气象站汕尾站设计风速资料 汕尾站 10m 高各方向年最大 10 分钟平均风速计算值成果见表 5 7 表 5 7 汕尾气象站各风向年最大 10 分钟平均风速 重现期 年 站名方向 50 0 N NNE26 3 NE ENE31 4 E ESE33 5 SE SSE29 7 S SSW24 4 SW WSW25 0 W WNW21 8 汕尾气象站 NW NNW23 4 根据海堤走向 影响海堤波浪的风向为 SE SSE S SSW 及 SW WSW 因 此分别计算三个方向的风浪要素及波浪爬高 计算成果见下表 5 8 表 5 8 东关段各风向下的风浪要素 风向 重现期 50 年 SE SSES SSWSW WSW 设计风速 m s 29 724 425 0 5 14 风区长度 m 710072004200 风区平均水深 m 7 68 07 0 堤前水深 m 1 711 711 71 平均波高 m 0 960 810 80 平均波长 m 16 7315 1515 10 平均波周期 m 4 353 993 98 在风的直接作用下 单一斜坡的海堤不规则波的爬高按下式计算 11H RKKKR VFF 按设计波浪计算的累积频率为的爬高 m 海堤按不允许越浪设计 F R F 时取 海堤按不允许越浪设计时取2 F 13 F 累积频率为 1 的波高 m 1 H 与斜坡护面结构型式有关的糙渗系数 K 与风速有关的系数 V K 时的爬高 m 1 R1K 1Hm 11 1 240 4321 029RthMR mR M 1 21 2 12 M Ld th mHL 1 24 2 49 1 4 dd L R mth Lshd L 3 32 1 09exp1 25R MMM 波高 mH 波长 mL 相应于某一时的爬高最大值 m 1 m R d L 与斜坡的 m 值有关的函数M 爬高函数 R M 根据广东省水利厅文件 关于报送汕尾市海堤达标加固工程 海丰县东关 联安围海堤 可行性研究报告审查意见的函 粤水规计 2011 83 号 的批 复意见 按不允许越浪情况分别计算风推浪及浪推浪栅栏板护坡的风浪爬高 计算成果见表 5 9 表 5 9 东关段 50 年一遇栅栏板护面结构下堤顶高程及护坡厚度成果表 不允许越浪 风推浪 护面结构糙渗系数 波浪爬高 R2 m 安全加高 m 设计潮位 m 计算堤顶高程 m 护坡厚度 m 5 15 栅栏板0 491 3890 71 913 9990 166 5 5 1 2 联安段堤前波浪要素计算 联安段堤防属于河口区域 根据堤防现状走向选取四个断面 9 000 12 500 16 500 及 22 100 进行计算 主要风向分别为和 NE ENE E ESE SE SSE 和E ESE 风速采用广东省海堤工程设计导则 试行 DB44 T182 2004 中汕尾气象站 10m 高年最大 10 分钟风速 联安段堤型采用斜坡式按不允许越浪考虑 风浪要素采用莆田公式计算 基本堤型考虑为堤顶宽 5 米 设计护面结构形式采用栅栏板护坡 临海侧及背 海面坡比均为 1 2 5 各断面波浪计算参数及成果见表 5 10 表 5 10 波浪计算成果表 50 年一遇 风向 重现期 50 年 NE ENEE ESESE SSEE ESE 设计风速 m s 31 433 529 733 5 风区长度 m 384630992663260 风区平均水深 m 4 54 343 2 堤前水深 m 2 32 12 312 8 平均波高 m 0 740 730 620 29 平均波长 m 16 2415 5514 468 53 平均波周期 s 3 823 83 482 37 根据 海堤工程设计规范 SL435 2008 在风直接作用下 单一坡度的 斜坡式海堤正向不规则波的爬高可按下列规定确定 E 0 2 1 11 v RK K R H A 式中 R1 累积频率为 1 的爬高 m K 与斜坡护面结构形式有关的糙渗系数 可按表 E 0 1 确定 KV 与风俗 v 有关的系数 可按表 E0 2 1 确定 R1 K 1 H 1m 时的爬高 由式 E 0 1 2 确定 计算时波坦取为 L H1 L 为平均波周期对应的波长 对于其他累计频率的爬高 RF 可用累计频率为 1 的爬高 R1 乘以表 E 0 2 中的换算系数 KF确定 本工程防洪标准为 50 年一遇 取 KF 0 93 5 16 经计算各风向波浪爬高成果见表 5 11 表 5 11 海堤栅栏板护面结构下堤顶高程计算成果表 风向 波 浪方向 护面结 构 糙渗 系数 波浪爬高 R2 m 安全加 高 A m 潮位 hp m 计算 设计 堤顶高程 Zp m 护坡 设计 厚度 m 备 注 NE ENE 栅栏板0 491 790 71 914 4 4 40 166 0 2 E ESE 栅栏板0 491 760 71 944 4 4 40 16 0 2 SE SSE 栅栏板0 491 590 71 974 26 4 40 145 0 2 E ESE 栅栏板0 490 780 72 734 21 4 40 099 0 2 5 5 2 堤防结构形式堤防结构形式 根据广东省水利厅文件 粤水规计 2011 83 号 同意东关联安围海堤 堤顶高程加固后堤顶宽为 5 0m 铺沥青混凝土路面 部分堤顶宽度大于 5 0m 的堤段维持现状不变 东关段保留堤顶原防浪墙 联安段临海侧堤顶增设防浪 墙 5 5 3 坡比坡比 海堤两侧边坡坡比应根据堤身材料 护面型式 经稳定分析后确定 海堤 工程设计规范 SL435 2008 推荐斜坡式海堤临海侧坡比 1 1 5 1 3 5 背海 侧水上部分坡比 1 1 5 1 3 参照工程加固前坡比及与同类工程类比 海堤临海侧坡比为 1 2 5 背海侧 坡比为 1 2 5 满足规范要求 对地质条件差的堤段 需通过稳定计算确定堤坡 同时现有堤防坡比缓于设计坡比的 保留现有坡比 5 5 4 护面结构护面结构 根据广东省水利厅文件 粤水规计 2011 83 号 同意东关联安围海堤 维持斜坡式堤型不变 临海侧和背海侧分别采用栅栏板护坡和草皮护坡 5 17 5 5 5 堤顶高程的确定堤顶高程的确定 本次设计东关段采用栅栏板护坡 计算得堤顶高程为 4 067m 经勘测现状 堤顶高程均能满足要求 所以本阶段设计东关段堤顶高程和防浪墙高程维持现 状 联安段临海侧采用栅栏板护坡 将联安段分为 8 500 9 500 桩号 9 500 13 500 桩号 13 500 20 500 桩号 20 500 22 600 桩号四段进行分析 8 500 9 500 桩号段水位为 1 91m 风浪爬高取 1 79m 计算得堤顶高程 4 4m 9 500 13 500 桩号段水位为 1 92m 1 94m 之间 风浪爬高取 1 76m 计算得堤顶高程 为 4 38m 4 4m 13 500 20 500 桩号段水位为 1 94m 2 04m 风浪爬高取 1 59m 计算得堤顶高程为 4 23m 4 33m 20 500 22 600 桩号段水位为 2 2m 2 73m 风浪爬高取 0 78m 计算得堤顶高程为 3 68m 4 21m 由计算结 果可得 8 500 20 500 桩号堤顶高程均在 4 2m 4 4m 之间 相差不大 偏安全考 虑均取为 4 4m 高程 20 500 22 600 桩号计算最高堤顶高程为 4 21m 与 4 4m 比较相差仅 19cm 且相对整段堤防长度较短 安全考虑本次设计堤顶高程取 4 4m 综上所述联安段防浪墙的高程定为 4 4m 路面高程为 3 5m 表5 12 联安段设计堤顶高程 桩号 m 风浪爬 高 m 设计水位 m 安全超 高 m 计算堤顶高程 m 设计堤顶高 程 m 8 500 9 5001 791 910 74 44 4 9 500 13 5001 761 92 1 940 74 38 4 44 4 13 500 20 5001 591 94 2 040 72 23 2 334 4 20 500 22 6000 782 2 2 730 73 68 4 214 4 5 5 6 堤型的确定堤型的确定 综上所述 东关段加固引用原防浪墙 路面高程不变 新设沥青砼路面 临海侧在原 C20 砼基础上铺设 C30 砼栅栏板 并设有 C25 砼框格以固定栅栏板 降低风浪爬高 使现有防浪墙高程满足 50 年一遇设计要求 根据批复文件采用 格宾石笼护脚 护脚顶高程 1 30m 由于东关段临海侧种有木麻黄 木麻黄列 距约为 3m 为保护其不受破坏 格宾石笼设 2 排半 遇有种植木麻黄的两边各 留有 50cm 不设格宾石笼 背海侧采用草皮护坡 下设红砖排水沟 上游坡比 5 18 与现状相同 下游坡比采用 1 2 5 同时现有堤防坡比缓于设计坡比的 保留 现有坡比 断面形式见下图 图图 1 东关段堤围断面型式东关段堤围断面型式 联安段堤防加固新设砼防浪墙 防浪墙的高程定为 4 4m 路面高程为 3 5m 堤顶宽 5m 上下游边坡均为 1 2 5 临海侧采用栅栏板厚 200mm 护坡 并设有 C25 砼框格以固定栅栏板 栅栏板下设块石垫层厚 400mm 级配碎石厚 150mm 中粗砂垫层厚 150mm 并设土工布一层反滤 坡脚设置格宾石笼护脚 宽度为 2m 顶高程 1 30m 背水坡采用草皮护坡 断面形式见下图 图图 2 联安段堤围断面型式联安段堤围断面型式 5 5 7 堤身堤身附属建筑物 根据 海堤工程设计规范 SL435 2008 规定 海堤工程应至少布置一 条与干线公路连接的道路 堤线较长时 应相隔 10km 15km 布置一条与干线 公路连接的道路 根据 堤防工程设计规范 GB50286 98 规定 根据防汛 管理和群众生产的需要 应设置上堤坡道 上堤防汛专用道路宜沿堤线每 10km 15km 布置一条 专用公路应与公路干道相连接 在桩号 22 000 处与海汕公路相距仅 5 19 几百米 本工程加固后恢复此段上堤道路 路面采用砼路面 以满足防汛 管 理和群众生产的需要 5 6 海堤稳定与沉降计算 5 6 1 海堤渗流及渗透稳定计算海堤渗流及渗透稳定计算 5 6 1 1 计算断面选取 根据堤身的地质情况 本次设计计算选取两个基本断面进行渗流分析 分 别为东关段 2 000 及联安段 9 000 各断面材料分区见下图 填土 淤泥 淤泥质土 粉质粘土 图图 3 东关段东关段 2 000 填土 淤泥 淤泥质土 粉质粘土 图图 4 联安段联安段 9 000 根据本阶段 工程地质报告 提供的资料 堤基材料物理力学参数见表 5 13 5 14 表 5 13 断面 2 000 物理力学参数 项目天然容重 kN m3 饱和容重 kN m3 c kPa K cm s 5 20 堤身18 718 815 56 2 4 56 10 7 淤泥17173 32 6 4 17 10 7 淤泥质粉质粘土18186 13 1 1 56 10 7 粉质粘土18 318 486 2 3 95 10 7 表 5 14 断面 9 000 物理力学参数 项目天然容重 kN m3 饱和容重 kN m3 c kPa K cm s 堤身17 917 9133 3 5 97 10 8 淤泥17173 32 6 4 17 10 7 淤泥质粉质粘土18186 13 1 1 56 10 7 砂卵砾石20 520 7033 1 0 10 2 根据 水利水电工程地质勘察规范 GB50287 99 允许渗透坡降取 2 0 的安全系数 各土层允许水力比降见表 5 15 表5 15 土的渗透变形判别及允许水力比降表 层序土名状态渗透变型类型 临界水力比 降 允许水力比 降 填土稍密流土1 0590 530 1 淤泥软 流塑流土1 0080 504 2 淤泥质粉质粘土软塑流土1 0080 504 1 粉质粘土硬塑流土1 0710 536 3 细砂稍密管涌0 350 175 4 中砂中密管涌0 350 175 5 中粗砂密实管涌0 350 175 6 砂卵 砾 石密实管涌 V花岗岩风化土硬塑 坚硬流土1 0080 504 5 6 1 2 计算工况 根据 海堤工程设计规范 SL435 2008 规定 海堤渗流计算内容为 在 设计高潮位持续时间内 堤身的稳定渗流 潮位由设计高潮位降至平均潮位时 堤身的非稳定渗流 本次设计计算取以下两个工况进行计算分析 1 临海侧水位设计高潮 水 位 背海侧低水位 2 临海侧水位由设计高潮 水 位降至滩涂面高程 背海侧低水位 5 6 1 3 计算方法及结果 渗流计算采用理正岩土渗流分析计算软件 5 1 版 该软件基于二维稳定 5 21 非稳定渗流理论 用有限元法求解渗流场并计算渗漏流量 按不同工况进行计算 可得到各工况下的渗流场及单宽渗流量 各断面各 稳定渗流工况大坝渗流计算坡降及单宽渗流量值见表 5 16 表 5 16 渗流比降计算成果表 桩号计算工况 计算单宽流量 m3 d 临海侧堤坡 计算比降 背海侧堤坡 计算比降 临海侧水位设计高潮 水 位 背海侧低水位 0 000780 30 东关 2 000 临海侧水位由设计高潮 水 位 降至滩涂面高程 背海侧 低水位 0 001370 10 临海侧水位设计高潮 水 位 背海侧低水位 0 000070 36 联安 9 000 临海侧水位由设计高潮 水 位 降至滩涂面高程 背海侧 低水位 0 000090 10 从计算的浸润线和等势线图上看 各断面各工况浸润线位置较高 出逸坡 降小于允许渗透坡降 且渗流量较小 可见堤防渗流安全 5 6 2 海堤抗滑稳定计算海堤抗滑稳定计算 5 6 2 1 计算断面选取 东关联安围海堤东关段本次加固未对堤型进行加高培厚 堤防经多年运行 稳定未发生过滑坡事故 故其稳定性不再进行分析计算 联安段堤防根据本阶 段 工程地质报告 所提供的地质断面 地质情况基本相同 地层分区为填土 淤泥 淤泥质土 土层厚度及物理参数均相近 故选取 1 个典型断面 9 000 进 行计算 5 6 2 2 设计指标选用 根据 海堤工程设计规范 SL435 2008 规定 施工期地基土取饱和快剪 指标 C 稳定渗流 水位降落等工况 采用总应力法进行稳定分析时 土 的抗剪强度指标取固结快剪指标 C 采用有效应力法进行稳定分析时 土 的抗剪强度指标取慢剪强度指标 c 堤基材料物理力学参数见表 5 14 5 6 2 3 计算工况 5 22 海堤整体稳定计算的计算工况及其水位组合见表 5 17 表 5 17 稳定计算工况及水位组合 运用情况计算工况临海侧潮 水 位背海侧水位 设计运行设计洪潮水位低水位 正常运用工况 水位降落 设计洪潮水位 降落至滩涂面高程 低水位 非常运用工况 施工期设计洪潮水位低水位 5 6 2 4 计算方法 渗流及边坡稳定均使用 理正岩土计算 5 1 版 软件进行计算 渗流稳定 计算采用有限单元法 边坡稳定计算根据 海堤工程设计规范 SL435 2008 采用瑞典圆弧滑动法 瑞典圆弧滑动法的总应力法公式如下所示 K 瑞典圆弧滑动法的有效应力法公式如下所示 K 式中 K 抗滑稳定安全系数 W1i 第i个土条浸润线以上的土体的天然重量 kN W2i 第i个土条浸润线与外坡水位线之间的土体的饱和重量 kN W2i 第i个土条浸润线与外坡水位线之间的土体的浮重量 kN W3i 第i个土条外坡水位线以下的土体的浮重量 kN i 第i个土条底面中点的径向与竖直方向的夹角 i Ci 第i个土条底部土体的总抗剪强度指标 kPa i Ci 第i个土条底部土体的有效抗剪强度指标 kPa bi 第i个土条的宽度 m ui 第i个土条底部的孔隙水压力 kPa W 水的容重 kN mP Zi 坡外水位高出第i个土条底面中点的距离 m 5 6 2 5 抗滑稳定计算成果 5 23 各计算断面抗滑稳定计算成果见表 5 18 表 5 18 各计算断面抗滑稳定计算成果表 运用情况计算工况堤坡稳定安全系数 Kmin规范允许最小安全系数 设计运行1 34 有效应力法 1 20 1 363 有效应力法 正常运用工况 水位降落 1 661 总应力法 1 20 非常运用工况 施工期1 414 有效应力法 1 10 以上堤坡稳定安全系数均满足规范要求 5 6 3 沉降计算沉降计算 5 6 3 1 计算理论和软件 根据 海堤工程设计规范 SL435 2008 推荐的分层总和法采用地基各 土层的 e p 曲线计算堤基最终沉降量 其计算公式如下 i n i ii ii h e ee mS 1 1 21 1 式中 最终沉降量 m S 压缩层范围的土层数 n 第 土层在平均自重和平均附加固结应力作用下的起初孔隙比 i e1i 第 土层在平均自重和平均附加固结应力作用下的孔隙比 i e2i 第 土层的厚度 m i hi 修正系数 一般堤基的 对软土堤基可采用 堤m1 0m 1 3 1 6m 身较高 堤基土较软弱时取较大值 否则取较小值 计算取 1 4 根据海 堤设计规范 SL435 2008 地基压缩层的计算厚度可按下式计算 10 3 6 0 2 Z B 式中 B 堤基计算层面处的自重应力 kPa Z 堤基计算层面处的附加应力 kPa 实际压缩层的厚度小于计算值时 应按实际压缩层的厚度计算其沉降量 本次计算计算深度取至淤泥质粉质粘土层 本次计算采用北京理正软件设计研究所开发的 理正岩土计算 5 5 版 的 5 24 复杂软土地基堤坝设计 进行分析 该软件计算分析满足上面计算理论要求 5 6 3 2 计算参数 根据本阶段 工程地质报告 提供的资料 并参考类似工程经验 确定沉 降计算所需堤基材料物理力学参数见表 5 19 表 5 19 东关联安围堤基材料物理参数 各级压力下的孔隙比 50100200400材料分区 压缩模量 MPa 初始 孔隙比 kPakPakPakPa 填土4 120 920 90 870 820 75 淤泥2 211 371 231 141 020 89 淤泥质粉质粘土1 031 11 020 960 870 76 5 6 3 3 计算工况 根据 海堤工程设计规范 SL435 2008 规定 3 级海堤应进行沉降计算 旧堤加固的沉降计算应结合旧堤地基固结程度和新增荷载一并考虑 沉降计算 应包括堤顶中心线处堤身和堤基的最终沉降量和工后沉降量 荷载计算时取设 计高潮 水 位 5 6 3 4 计算断面 根据地质断面及堤身断面型式 选取沉降计算代表断面 5 6 3 5 计算成果及分析 经计算 9 000 海堤断面沉降结果为 0 245m 实际施工时应对海堤施工过程加强沉降观测 进行分层分级填筑 以控制 各堤围的沉降稳定 5 7 穿堤建筑物设计 5 7 1 穿堤建筑物基本情况穿堤建筑物基本情况 东关联安围全长 22 6km 共包含大型水闸 2 座 大液河水闸 西溪水闸 中型水闸 3 座 船路水闸 虎头沟水闸 丽江水闸 小型水闸 21 座 其中大 5 25 中型水闸单独上报 本次设计仅针对小型水闸 本工程涉及的小型水闸共 21 座 在 1998 年除险加固中 大港水闸 溪仔 水闸和水灌水闸进行过拆除重建 大港和溪仔水闸现状较好 无需加固 水灌 水闸仅仅启闭房开裂 其它情况良好 故本次设计暂不考虑水灌水闸的加固处 理 而其余 18 座水闸大都是建于民国初期 早已破烂不堪 无法正常使用 本 次设计全部拆除重建 规模及位置均不变 表 5 20 东关联安围穿堤建筑物现状表 序号桩号水闸名称 现 状 宽 高 孔 m 功能损坏情况 10 065南山水闸 2 0 2 5 3 挡潮排涝翼墙损坏 结构破损 28 868 2 0 2 0 2 挡潮排涝 翼墙损坏 结构破损 39 134东关水闸 2 0 2 0 2 挡潮排涝 翼墙损坏 结构破损 49 213东联水闸 2 0 2 0 2 挡潮排涝 翼墙损坏 结构破损 59 622原尖尾水闸 2 0 2 0 6 挡潮排涝 翼墙 结构破损 启闭机损坏 611 353 2 0 3 0 3 挡潮排涝 翼墙损坏 结构破损 711 675 2 0 3 0 4 挡潮排涝 翼墙 结构破损 启闭机损坏 811 965 1 5 2 5 6 挡潮排涝 闸门及翼墙损坏 913 893岩前水闸 2 3 3 0 3 挡潮排涝 翼墙 结构破损 启闭机损坏 1014 190 1 5 3 0 4 挡潮排涝 翼墙 结构老化 启闭机损坏 1115 734大港水闸 2 5 3 0 5 挡潮排涝 完好 1217 545水灌水闸 2 5 3 0 4 挡潮排涝 启闭房开裂 其余完好 1319 350 1 5 2 5 4 挡潮排涝 翼墙 结构破损 启闭机损坏 1419 380 1 5 2 5 4 挡潮排涝 翼墙损坏 结构破损 1519 414 1 5 2 5 4 挡潮排涝 翼墙损坏 结构破损 1619 523 2 5 3 0 4 挡潮排涝 翼墙损坏 结构破损 1720 325圆山引咸水闸 2 2 4 0 6 排水引咸闸翼墙 结构破损 启闭机损坏 1820 360 2 0 2 5 3 挡潮排涝 翼墙损坏 结构破损 1921 058 1 5 3 0 4 挡潮排涝 翼墙损坏 结构破损 2022 181 3 6 4 0 2 挡潮排涝 翼墙 结构老化 启闭机损坏 2122 398溪仔水闸 2 0 3 0 3 挡潮排涝 完好 表 5 21 东关联安围穿堤建筑物加固处理方案表 处 理 方 案 m 序号桩号水闸名称 现 状 宽 高 孔 m 底板 高程 m 宽 高 孔结构形式 5 26 序号桩号水闸名称 现 状 宽 高 孔 m 底板 高程 m 处 理 方 案 m 宽 高 孔结构形式 10 065南山水闸 2 0 2 5 3 1 0重建 2 0 2 5 3钢筋混凝土箱涵 28 868 2 0 2 0 2 1 4重建 2 0 2 5 3钢筋混凝土箱涵 39 134东关水闸 2 0 2 0 2 2 0重建 2 0 2 5 3钢筋混凝土箱涵 49 213东联水闸 2 0 2 0 2 2 0重建 2 0 2 5 3钢筋混凝土箱涵 59 622原尖尾水闸 2 0 2 0 6 1 0重建 2 5 2 5 5钢筋混凝土箱涵 611 353 2 0 3 0 3 1 5重建 2 0 3 0 3钢筋混凝土箱涵 711 675 2 0 3 0 4 1 5重建 3 0 3 0 3钢筋混凝土箱涵 811 965 1 5 2 5 6 2 0重建 2 5 2 0 5钢筋混凝土箱涵 913 893岩前水闸 2 3 3 0 3 2 0重建 2 5 3 0 3钢筋混凝土箱涵 1014 190