箱式堤防工程的应用和研究

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1、箱式堤防工程的研究和应用以台州市区的堤防工程为例梅一民，叶锋（台州市水利局，浙江台州318000）摘要：滨海和临江城市防洪的堤防工程，存在软基及高岸坡等技术难题，并关系到城市景观和港口码头等水陆交通，工程条件复杂，各种矛盾尖锐。钢筋混凝土箱式堤防结构强度大，重量轻、占地少，造型容易，与桩基和土石结构相结合，具有很强的适应能力，效益显著。台州市区的箱式堤防工程，就是一个成功的实例。关键词：城市防洪；箱式堤防结构；设计滨海和临江城市的堤防工程，是防洪挡潮的安全屏障，也是城市景观的组成部分。其沿江或临海而建，存在软基承载力低、较高岸坡稳定性差等诸多难题

2、，并与港口码头等水陆交通密切相关，还受到城市功能和用地非常宝贵的制约，工程条件复杂，社会矛盾尖锐，传统的土石结构堤防遇到了难以逾越的困难。为此，台州市区城防工程的建设采用了箱式堤防结构，实践证明非常成功。1台州市区堤防的工程条件台州市区的堤防工程位于主城区的北缘，椒江出海口段的南岸，保护着沿线的主城区、海门港区，地位十分重要。1.1气象属亚热带气候，四季分明，温和湿润。台风是最主要的自然灾害，影响本区的台风均年２～３个，多次遭受强台风正面袭击。1997年11号超强台风，于8月18日（农历7月15日）在南侧石塘镇登陆，天文大潮和风暴潮叠加，出现了超

3、历史记录的7.50m（吴淞高程，下同）高潮位，一线海堤全面摧毁，城区进水，损失非常惨重。11.2海洋水文本海域潮汐为正规半日潮，每日两涨两落。多年平均潮位2.90m，平均高潮位4.24m，平均低潮位0.25m，历史最高潮位7.50m，最低潮位-0.90m，最大潮差7.13m。100年一遇的设计高潮位7.36m。1.3地形地貌地形地貌非常复杂，北侧水域为椒江出海口段，南侧陆域为市区。近岸陆域地面高程4.5～5.8m左右，经常受淹；杂填土、抛石和砌石所形成的岸线凹凸不平，很不规则；堤线所经过的滩地起伏，小港叉穿插；前沿水深较大，水下地形较陡，底高程一

4、般在-7.00m左右，由于人工疏浚，码头前沿区可低于-8.50m。沿线码头密集，栈桥、船排船坞、排水口和房屋等各类建筑物密布。1.4工程地质为深厚的滨海相沉积软粘土地层，高压缩性软弱地基；受江岸变迁和人类活动的影响，浅层地层非常复杂，自上而下地层为：（1）杂填土层：厚00.0～5.0m，松散～稍密状，极不均匀：一般为含粘性土的砖瓦碎和碎块石，局部块石块径很大，有机质含量较高，并埋有许多废弃码头、船坞和岸墙等的基础。该层强度相对较高，相当于“硬壳”，但港叉部位缺失，浅表为流塑状的浮泥。（2）软粘土地层：总厚度52m左右，高含水量，高压缩性，强度很低

5、。受河口变迁的影响，沿线层位和层厚变化复杂，层厚约4～5m和18～23m，含水量54.8～57.3%左右的两个主要淤泥层，与含水量42.0～49.2%左右的淤泥质土层交替出现，分层界线呈过渡状。（3）砂砾石地层：埋藏深度55.00m以下，砾卵石含量50～80%，夹有漂石；中密状，厚度大，地勘未穿透，是良好的桩基承持力层。22台州市区堤防工程的主要问题及其解决途经2.1土石堤防存在着难以解决的问题台州市区堤防顶高程接近10.0m，填高5.0m左右，与前沿水底形成15m～18m以上的高差。原设计为土石结构，存在以下的问题：（1）土石堤防自重很大，地基

6、承载力不足和江岸高边坡的稳定问题十分棘手，加固处理的代价非常高。（2）为了减小岸坡压力，堤线内移，加上土石堤防断面大，占地非常大。引起一系列社会问题，政策处理非常困难，费用极高。（3）与相关配套构筑物的结合困难，严重影响港区的生产。（4）椒江水域是城区的自然风景，土石堤防破坏了城市景观。（5）工后变形量很大，维护费用高，加高加固处理的周期短。有关设计单位对土石堤防方案进行了深入研究和多方面的优化，当地也多次进行了研讨和咨询，但问题始终不能解决。2.2箱式堤防的技术经济优势极为显著台州市区堤防工程采用钢筋混凝土箱式结构，与“弱桩”基础和土石结构相结

7、合，妥善解决了各种难题。工程建成已10年，效果很好：（1）箱式堤防为钢筋混凝土的轻型结构，并采用了箱式基础，附加荷载很小，有效减小了软基和高边坡稳定问题的处理难度。配合适当的桩基和土石结构，使之与实地工程条件相适应，同时起到加固地基和固岸的作用。（2）箱式空间结构的强度和刚度很大，能够有效抵御风暴潮和海浪的袭击。2004年8月，200414号超强台风“云娜”正面袭击台州，箱式堤防遭受一艘6000吨级失控空载海轮的正面撞击，被撞部3位长约3m左右范围的堤顶结构粉碎性破损，海轮头部严重损坏，而该部位堤箱的主要结构仍然完好，并有效抵御了风暴潮和海浪的巨

8、大压力；沿线多处堤段受到数艘百吨级失控钢质渔轮的撞击和挤擦，箱堤结构没有出现比较严重的损伤。而位于其上游农村段的土石堤防，遭受失控船只冲