学文网摘 要：近年来，全球极端气候频发的现象导致沿海地区遭遇风暴袭击的情况显著增多，海潮潮位不断创出历史新高，与此同时，随着我国城市化进程的不断深入，沿海地区的经济与人口增长势头迅猛，因此海潮风暴等自然灾害导致重大危害的可能性也在上升。因此，海堤防护设计与施工就成为了我国水利建设的一项重点工程。针对目前我国已建海堤质量有待提高的事实，本文从海堤的结构形式出发，结合自身建设实践分析了海堤工程设计和施工过程中的控制要点，以期为提高海堤工程质量提供有力的技术指导。
关键词：海堤防护设计施工
中***分类号： S611 文献标识码： A
1 海堤防护工程概述
1.1 海堤的作用
海堤是指防护区内为防御波浪与潮水而修筑的堤防，通常是由防浪结构与挡潮防渗土体结合构成的。与河堤相比，海堤主要受到潮汐的影响和风浪的作用，在受到台风等风暴浪潮侵袭时，可能出现5m以上的近岸浪高，虽然高水位持续的时间不长，但在坚固程度等标准上，海堤断面的设计要求远高于河堤。我国海岸线总长超过1.8万km，很多城市、油田、盐田、核电站都分布于滨海地区，而作为防御风暴浪潮侵袭的重要措施，海堤在沿海地区的防灾减灾工程中发挥着极其重要的作用。因此，水利工程建设者必须认真研究相关设计和施工标准规范，以期不断提高海堤的设计和建设标准，通过高质量的工程施工确保海堤防洪的顺利实现，保证沿海地区人民生活的安定，为其经济发展创造出有利的外部环境条件。
1.2 海堤结构类型
1.2.1 以海堤断面为依据
从断面形式上分，海堤大体可分为斜坡式、陡墙式以及混合式等三种。其中迎水坡比在1以上的海堤称为斜坡式，该形式又可分为土堤和土石堤两种。由于迎水面平缓、应力分布均匀，斜坡式结构具有较好的防浪效果与断面稳定性，且对地基的要求较低，施工难度小，且易于检修，但同时也具有占地面积大，堤顶高程较高等不足；陡墙式海堤结构则由于迎水坡比＜1且多以混凝土或块石砌筑其迎水面而具有略低的堤顶高程，且能够节约部分占地及工程量，然而陡墙式结构也因堤前波浪作用强烈、应力集中而具有更高的稳定性要求，地基、砌石的质量也对工程效果的影响很大，并需要采取相应的防护措施，以防波浪对堤底、堤顶、以及内坡的冲击破坏。混合式结构是将以上两种断面组合而成，可分为上部砌石陡墙下部斜坡堆石和上部斜坡下部陡墙等两种。在具体的设计过程中，合理选择断面形式主要应以自然条件和工程要求作为依据，并结合施工条件、经济成本、以及工期、材料等因素综合考虑。
1.2.2 以消浪形式为依据
海堤也可按其消浪形式分为块石消浪和混凝土块体消浪等不同的结构。其中最原始的方法即用抛填块石的方法降低海浪对堤防的冲击。上世纪50年代，人们发现混凝土块体作为消浪的重要手段具有经济、简便、稳定性高等优点，并将其广泛应用于现代海堤护岸的消浪施工中。此外，其他消浪方式还包括护面加糙、生物消浪、设置防浪墙与消浪平台等。
2 海堤防护设计要点分析
海堤结构形式的选择需要考虑的因素很多，除地形条件外，不同海域内的潮水水位高低、波浪要素计算、以及波浪爬高和越浪量都是设计的重要依据。
2.1 潮水水位
潮水水位主要包括天文潮和气象潮两种，其中气象潮对水位的影响主要集中在风暴等短期气象因素对水位的影响上，而天文潮则主要指受潮汐等条件影响的周期性水位涨落。水位的确定是海堤设计必须首先明确的问题，设计师应按照《海堤设计规范》中的相关规定确定海堤工程的防潮标准，再对潮位资料进行统计分析以确定设计潮位。设计中，可根据实际情况提高或降低防潮标准。
2.2 波浪要素
影响工程设计的波浪要素主要包括深水波浪、浅水变形以及堤前波浪等。各要素的确定应首先考虑以实测资料数据为准，其中对于可长期观测波浪的情况，深水波浪主要通过长期测波和频率分析进行计算，而在无法长期测波的地区，开敞海域可根据海港水文规范进行计算；海湾地区则可以通过莆田风浪公式等方法计算确定。此外，利用能量平衡及动能守恒等数学模型进行深水波浪计算也正成为一种普遍的设计方法。浅水变形包括浅水校正、波浪折射、波浪绕射、底摩阻损失等，这些因素变化复杂，因此分析中可进考虑具体情况下影响最大的若干因素,忽略次要因素,从而使问题简化。堤前波浪的计算则应根据海域类型、波高、海岸线形以及浅水变形等因素综合分析。
2.3 波浪爬高与越浪量
波浪爬高对消浪平台的设计影响最大，一般而言，平台水深在上下半个波高范围内时，由于加剧了破浪的破碎，因此具有最好的消浪效果（60%左右）。且当平台的宽度增加到波长的1/4时,平台的消浪效果最明显,继续增加平台的宽度,爬高减小的趋势变缓。不允许越浪并非绝对不越浪,即使所有因素都确定,也还有2%的波浪累积超越概率。设计中可根据海堤防护区及堤身结构对越浪量的要求确定允许越浪量的大小,从而反推堤顶高程。堤顶高程的确定应综合考虑控制平均越浪和波浪爬高，已达到阻止海水漫溢、防御风潮的作用。
2.4 其他设计要点
堤线设计应以海岸线的整体规划相一致，并充分结合地形、地势、以及旧有堤防设施，选择有利于避风和防浪的方向，并选择滩面冲淤相对稳定、施工条件相对合理的地基进行施工。此外，对于风浪冲击较大的堤防，还应设置护脚以防波浪淘脚，为护面结构提供有效的支撑。
3 海堤防护施工过程中的质量控制
3.1 施工前的准备工作
首先，应做好施工现场的踏勘和测量工作，重视技术交底和***纸的审核，一旦发现工程设计与现场不符，应及时与设计人员沟通修改。在此程中，应以永久性的坐标桩与水准基桩为中心，建立科学的测量控制网，从而对建筑物进行准确的防线定位。对于软基淤泥层可能导致的不均匀沉降，可依照设计方案以抛石挤淤法、换填土法或表面清淤法等方法进行处理，将堤防的主要沉降量控制在完工之前。
其次，应做好施工组织工作，制定合理有序的施工方案。在材料的准备上，应建立不同材料的堆场和仓库，并做好材料的采购和检验工作，保证其型号、质量，均符合建设要求。以砌体工程材料为例，块石材料应保证坚硬、平整、无风化、无裂缝；砂浆和小骨料应满足粒径及细度要求，如砌筑毛石砂浆的砂，其最大粒径应≤5mm；砌筑料石砂浆的砂，最大粒径则应≤2.5 mm。工程水泥应验证其品种和标号是否符合设计标准，无受潮、结块等问题，并按不同的标号和出厂时间分类保存。在设备的准备上，除按施工方案安排设备进场外，还应对其的性能状态予以检测，并加强养护，以确保施工中机械设备的高效性和连续性。
3.2 施工过程中的技术控制要求
3.2.1 围堰施工
围堰是海堤施工的基础，工程中可沿堤基础以粘土草袋设置一道围堰，并以机械为主、人力辅助的方式，挖设排水沟，并保证填放边坡及外轮廓应整齐、密实。土方施工应包括场地平整和堤填土的土方施工，采用反铲挖掘机开挖，结合人工修整成型，并在施工过程中注意土方平衡；土方回填采用推土机推平，振动压路机碾压，打夯机夯实。在挡墙基础铺砌完成及墙后土方回填完成后，大体积围堰采用机械拆除，低围堰则可采用人工拆除，将堰体草袋抬至岸顶，然后利用反铲挖掘机配自卸汽车，把废渣运到监理单位批准堆放的地点，堰体要拆除干净，以避免工程对环境的破坏。
3.2.2 砌筑施工
砌筑前，应在坡面上设置纵向和横向砌体坡面线，以保证砌体的厚度和表面平整度符合设计要求。砌筑时，应先铺砂浆后砌筑，石料应分层卧砌，上、下错缝，内外搭砌，砌立稳定。相邻工作段的砌筑高差应≤1.2m，每层应大体找平，分段位置应尽量设在沉降缝或伸缩缝处。在铺砂浆之前，石料应洒水湿润，使其表面充分吸水，砂浆缝必须饱满、无缝隙，石缝间不得直接紧靠。砌上层块时，应避免振动下层砌块。砌缝宽度应≤30mm，上下层竖缝错开距离≤80mm。砌缝应饱满，勾缝自然。砌体的结构尺寸、位置、外观和表面平整度，必须符合设计规定。砌体外露面应在砌筑后12h左右，安排专人及时洒水，进行不少于14d的养护管理。
4 结语
综上所述，海堤工程的质量必须得到相关建设部门的高度重视。在设计方面，应以现有水文气象资料为基础，科学确定堤前水位、波浪等关键影响因素，合理选择堤防建设形式，并明确列出各部分的构造方法与细部尺寸要求。在施工阶段，则应严格依照国家相关标准规范和设计***纸进行，施工中应经常测量堤防坡度、回填体密度以及砌体强度是否符合设计标准，以确保工程质量，使海堤真正发挥出其保护沿海区域安全的重要功能。
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