黄耘翰

（福建省交通规划设计院有限公司，福州 350004）

1 工程概况

拟建道路等级为二级公路(兼具市政功能),设计速度为60km/h,道路标准宽度为44.5m,双向八车道。拟建道路东侧新建海堤2061m。

2 项目背景

拟建道路西侧为已经形成的物流园区陆域, 陆域临海侧现已有护岸结构设施。 其中,现有护岸在本工程K0+970～K2+040 段采用斜坡式,堤心为回填粘土,护面采用栅栏板护面块体,K2+040～K2+652 段现有护岸采用现浇混凝土直墙式结构。 目前存在以下问题：

(1)现有陆域护岸(防浪)结构均在用海红线外侧,超出用海红线范围,不符合用海批复,需进行拆除。(2)根据现场踏勘情况,现有栅栏板护面、挡浪墙等防浪结构设计标准不明确,现状损坏较为严重,坡脚淘刷严重。 (3)墙后的回填陆域出现较多塌陷、沉降和漏砂现象。(4)陆域及挡浪墙顶高程不满足50 年一遇防浪要求。(5)根据地质勘察报告,现状已有护岸下粉细砂层为中等-严重液化,对原结构安全不利。

综上所述,现有护岸(防浪)结构不能满足临海路基的防浪要求, 需全部拆除并进行该临海段路基的防浪结构设计。

3 道路与海堤结合设计主要问题

本工程将道路与新建海堤结合设计, 主要面临以下几个问题。

(1)纵坡不协调的问题

海堤及海堤检修道(滨海景观道)通常采用零坡,无坡度变化,而道路为保证排水,一般设置上下起伏的纵坡,道路与海堤结合设计需解决纵坡不协调的问题。

(2)道路断面布设问题

道路右侧临近海岸线,左侧为保税区,为集约用地,减少道路及海堤占地,且满足道路使用功能需求,需合理布置道路断面。

(3)海堤形式选择

为减少占用土地,同时考虑项目造价及海堤美观效果,本工程在不同段落分别采用斜坡式海堤与直立式海堤。

4 道路方案设计

4.1 道路横断面布置

在道路与海堤结合设计段,断面布置如下：

44.5～51.5m=4.0m 人 行 道+16m 机 动 车 道+2.5m 中央分隔带+16m 机动车道+0～7m 绿化带+6m 滨海景观道(图1）。

图1 道路断面布置

为减少占地,本次在道路左侧设置人行道,道路右侧不设置专用人行道, 而是将海堤检修道改造为滨海景观道,作为非机动车与行人通行的道路,让行人能够更好地观赏沿线的海景。

4.2 道路平面方案设计

道路平面沿着海岸线展线,为减少占地,在控制道路东侧新建海堤不超过海岸线的前提下, 线位尽可能向东侧布线(图2)。

为解决道路主线与海堤检修道之间因纵坡不协调而造成的高差问题, 道路与滨海景观道采用左右幅双线设计,并在道路主车道与海堤检修道(滨海景观道)之间设置7m 的绿化带。 由于海堤后方需设置倒滤层,无法布设管线,管线可布设于7m 绿化带中。

图2 道路平面图

4.3 道路纵断面方案设计

区域防潮(洪)标准为50 年一遇,排涝标准为20 年一遇,主要防潮(洪)建筑物的级别为2 级。

本工程西侧规划为近期开发的港口物流园区, 东侧临海。 本阶段本工程道路需兼顾临海防护功能。

(1)堤顶(挡浪墙顶)高程

根据 《港口及航道护岸工程设计与施工规范》(JTJ 300-1-2000)第4.2.2.2 条规定,不允许上浪的沿海港口护岸,岸顶高程经计算确定,本工程不允许上浪的路堤挡浪墙顶高程为7.5m。

(2)路面顶高程

考虑到本工程右侧已设置防浪结构, 路面设计标高不考虑波浪侵袭高度, 路面最低标高=50 年一遇高潮位+0.5=4.8+0.5＝5.3m。

本工程纵断面采用二级公路标准, 结合片区道路规划标高进行拉坡设计。 道路竖向起伏较小, 高程在5.5～8.19m 波动。

5 海堤方案设计

5.1 海堤的安全等级

本工程海堤安全等级为Ⅱ级, 结构重要性系数γ0取1.0,设计使用年限为50 年。

海堤的等级和标准见表1。

表1 海堤的等级和标准

5.2 设计荷载

(1)恒载：结构物自重；

(2)均载：海堤前沿线往后13m 范围内10kN/m2,13m以外范围按公路-Ⅰ级；

(3)流动机械荷载：施工设备、20t 自卸汽车；

(4)波浪荷载；

(5)地震荷载：按地震基本烈度7 度(重力加速度0.15g)设防。

5.3 水文条件

(1)设计水位(高程基准：85 国家高程)

设计高水位 +3.17m(高潮累积频率10%)

设计低水位 -2.67m(低潮累积频率90%)

极端高水位 +4.80m (重现期50 年一遇年极值高水位)

极端低水位 -3.73m (重现期50 年一遇年极值低水位)

100 年一遇高潮位 +4.98m

(2)波浪

极端高水位NE (ENE) 向50 年一遇H1%=4.18m,L=62.10m,T=7.8s。

5.4 海堤结构型式比选

海堤结构根据其所处的地理位置、保护的对象、地形地质条件、筑堤材料、潮汐、水流、风浪特性、施工条件、运营管理、环境景观及工程造价等因素,经技术经济比较,综合选定。

目前国内外沿海滩涂实施的海堤工程断面形式较多,但根据其几何外形大致可分为斜坡式、直立式和混合式三种基本形式。 斜坡式海堤由堤身和外坡护面所组成,其特点是外坡坡度较缓,外坡护面砌体依附于堤身,其斜面能使波浪的能量消散,反射波小,堤顶可设较矮小的挡浪墙；直立式(亦称陡墙式)海堤由堤身和重力式防护墙所组成,其特点是外坡坡度较陡,墙面能反射波浪的能量；混合式海堤是斜坡式与直立式的结合型式, 如下坡缓上坡陡(或下坡陡上坡缓)的折坡式,详见表2。

表2 海堤型式比较表

根据本工程临海路基所在位置的地质、 波浪等自然条件,宜采用整体性好、对滩涂地基和波浪条件适应性较好、造价较低的斜坡式结构。由于局部临海路基边坡前沿线距原陆域用海红线较近, 为避免海堤坡脚线超出用海红线范围,在道路转弯处采用直立式结构型式,其余结构段采用斜坡式结构。

5.4 海堤方案设计

本工程海堤总长2061m,根据地形、地质、水文波浪等自然条件以及用海红线位置分为两种结构。 临海路基边坡前沿线距用海红线较近的结构段采用直立式结构,其余结构段采用斜坡式结构, 并确保坡脚线不超出用海红线。

(1)直立式结构

图3 直立式海堤

本工程在弯道处采用直立式结构, 直立式挡墙顶高程+6.3m,挡墙外侧坡度为10:1 内侧坡度为2:1,挡墙上设置现浇C30 混凝土挡浪墙,挡浪墙顶高程+7.5m(图3)。 需先将基础开挖至高程+0.0m 处,进行振冲密实并铺筑碎石垫层厚300mm 后进行直立式挡墙主体施工。直立式挡墙下依次设置现浇C20 素砼垫层厚450mm、 碎石垫层厚300mm 和10～100kg 抛石基床厚1000mm。 挡墙后侧为10～300kg 抛石棱体,抛石棱体后侧设置倒滤层,倒滤层由二片石垫层厚500mm、5～100mm 碎石垫层厚600mm 及铺设400g/m2土工布一层组成。堤身外侧护面采用1.5t 的四脚空心方块,坡度1:2,护面层下设置80～150kg 块石垫层厚750mm,坡脚处设350～450kg 抛石棱体。 堤顶景观道宽6m, 面层结构自上而下依次为现浇C30 混凝土面层厚250mm、5%水泥稳定碎石层厚250mm、 级配碎石垫层厚200mm。 基础下粉细砂层液化采用添加粗颗粒振冲密实法处理,振冲点按正三角形布置,间距2m。 地基处理方式为振冲密实。

(2)斜坡式结构

道路除弯道段采用直立式海堤外,其余段落均采用斜坡式袋装砂被堤结构,堤身由充填袋装砂被形成,需先将基础开挖至+0.0m 并进行地基处理后直接填筑堤身(图4)。 堤顶高程+6.3m,临海侧设置现浇C30 混凝土挡浪墙,挡浪墙顶高程+7.5m。 堤身外侧坡度1:2,护面采用1.5t或2.5t 的四脚空心方块,护面层下设置80～150kg 块石厚750mm、 袋装碎石垫层厚300mm 和400g/m2的土工布各一层, 坡脚设350～450kg 抛石棱体, 抛石棱体顶高程+2.5m,坡底处设置100～150kg 块石护底厚750mm,抛石棱体和护底下设置碎石垫层厚300mm。 堤顶景观道宽6m,面层结构自上而下依次为现浇C30 混凝土面层厚250mm、5%水泥稳定碎石层厚250mm、 级配碎石垫层厚200mm。 基础下粉细砂层液化采用添加粗颗粒振冲密实法处理,振冲点按正三角形布置,间距2m。 地基处理方式为振冲密实。

图4 斜坡式海堤

6 路堤结合设计建议

(1)道路与海堤检修道建议采用双线设计,并在二者之间设置绿化带,作为高差变化过渡带,同时作为管线布设位置。

(2)道路设计标高需满足防洪排涝要求,建议控制道路标高在最高潮水位+0.5 m 安全高度以上。

(3)在条件允许的情况下,尽量采用斜坡式海堤。 当条件受限采用直立式海堤时,应计算验证海堤的抗滑、抗倾稳定性。