舟山市某圍墾工程海堤龍口段滑移的處理設(shè)計(jì)

馮 閃，顏君來(lái)

(浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310002)

1 工程概況

工程位于舟山市六橫島，新建海堤總長(zhǎng)6.5km，圍墾面積22500畝，為Ⅲ等工程，防潮標(biāo)準(zhǔn)50年一遇。圍區(qū)開(kāi)發(fā)用作城建、工業(yè)、港口用地。主要建筑物有海堤、擋潮排澇閘、通航孔及圍區(qū)配套設(shè)施等。工程于2012年4月正式開(kāi)工。工程總布置如圖1所示。

1.1 設(shè)計(jì)潮位

工程區(qū)多年平均潮位0.24m，多年平均高潮位1.55m，多年平均低潮位-1.00m，大潮多年平均高潮位2.17m，大潮多年平均低潮位-1.65m。50年/10年一遇設(shè)計(jì)高潮位3.83m/3.23m， 50年/10年一遇設(shè)計(jì)低潮位-2.54m/-2.40m。

1.2 波浪

郭巨堤堤前波浪要素見(jiàn)表1。

表1 堤前設(shè)計(jì)波要素(P=2%)

1.3 工程地質(zhì)

沿線(xiàn)地基土體自上而下可分為如下地層：Ⅰ0層淤泥、Ⅰ1層淤泥質(zhì)土、Ⅱ1層粉質(zhì)黏土、Ⅱ2層黏土、Ⅱ3層黏質(zhì)粉土、Ⅲ2層粉質(zhì)黏土、Ⅲ3層淤泥質(zhì)黏土等。地基土指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 地基土層物理力學(xué)指標(biāo)值表

1.4 原設(shè)計(jì)龍口介紹

郭巨堤堤頂高程5.4m，防浪墻頂高程6.4m，海堤基礎(chǔ)采用塑料排水插板法處理，迎潮面采用復(fù)合式斷面結(jié)構(gòu)，背水坡采用淤泥土閉氣防滲。工程龍口布置在郭巨堤樁號(hào)郭0+900m—郭1+600m，涂面高程-6.0m左右。龍口寬度700m，底檻高程0.0m。龍口處的最大漲落潮流速為4.2m/s。原龍口段永久海堤設(shè)計(jì)斷面如圖2所示。

1.5 其它情況說(shuō)明

圍區(qū)北面有近5000畝(填充區(qū)域)的養(yǎng)殖塘，如圖1所示。圍墾初期，由郭巨山水閘納潮至臨時(shí)河道，再供圍區(qū)內(nèi)陸?zhàn)B殖進(jìn)水。養(yǎng)殖排水經(jīng)臨時(shí)河道排水閘A、B、C排入圍區(qū)，再經(jīng)外青山水閘排出。

圖1 工程總布置圖

2 龍口段滑移

2.1 滑移事件

2017年9月7日下午龍口段樁號(hào)郭1+500m—郭1+350m外海側(cè)出現(xiàn)滑移事件，截流堤頂高程2.5m，塌陷深度約3.00m。鎮(zhèn)壓層向外海移3.00m左右。

圖2 原龍口段海堤標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

2.2 原因分析

2.2.1地基排水插板固結(jié)效果大大降低

原設(shè)計(jì)龍口底檻高程0.0m，底寬700m，布置在海堤樁號(hào)郭0+900m—郭1+600m，后為滿(mǎn)足施工期間圍區(qū)內(nèi)漁船能正常進(jìn)出，將龍口段調(diào)整為“前期龍口實(shí)施高程為-3.0m，后期按原設(shè)計(jì)龍口實(shí)施至高程0.0m并進(jìn)行保護(hù)，要求龍口堵口前的至少6個(gè)月須將龍口高程由-3.00m抬高至高程0.00m，形成原設(shè)計(jì)龍口，以滿(mǎn)足龍口段堤身安全穩(wěn)定要求?！?/p>

在工程實(shí)施過(guò)程中，為減少后期圍區(qū)陸域形成開(kāi)發(fā)成本，在2015年8月—2017年3月期間，圍區(qū)持續(xù)接納寧波地鐵開(kāi)挖棄土，累計(jì)約1250萬(wàn)m3，用于圍區(qū)回填(圍區(qū)平均涂面-5.5m左右)?？紤]運(yùn)泥船舶吃水要求，圍區(qū)龍口底檻高程并未抬高。

根據(jù)2017年3月的龍口段地形測(cè)量，龍口段涂面高程基本同原始地形(-6.0m左右)，考慮龍口沖刷、沉降(前期龍口底檻高程低，大塊石保護(hù)相對(duì)難度大)等因素，初步判斷龍口段水平碎石排水系統(tǒng)有所破壞(拋泥船進(jìn)出圍區(qū)曾發(fā)生200kN土工布被螺旋槳卷起的現(xiàn)象)。另外，龍口段堤身拋石壓載幾乎沒(méi)有，導(dǎo)致地基土排水插板固結(jié)效果大大降低。

2.2.2加載速率過(guò)快，間歇時(shí)間不足。

根據(jù)施工過(guò)程記錄，自2017年3月底開(kāi)始實(shí)施龍口段拋石施工，至6月底，龍口段拋填至高程2.0～3.0m，加載速率過(guò)快(3個(gè)月加載厚度8.0～9.0m)，間歇時(shí)間不足。原位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也未及時(shí)指導(dǎo)施工。

3 處理措施

3.1 處理原則

考慮地基排水固結(jié)效果(水平排水碎石墊層破壞、堤身拋石堆載預(yù)壓幾乎沒(méi)有)大大降低、工程進(jìn)度要求，按照地基土快剪強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)龍口段海堤斷面進(jìn)行調(diào)整。分三階段實(shí)施：

第一階段(堵口合龍)：確保龍口合龍，截流堤堵口后，斷面穩(wěn)定；減少堵口前現(xiàn)階段施工方量及施工強(qiáng)度。

第二階段(安全度汛)：堵口合龍后，海堤按照安全度汛和穩(wěn)定要求先行實(shí)施；對(duì)合龍后外海側(cè)斷面進(jìn)行二次拋填，并對(duì)主堤進(jìn)行加高，滿(mǎn)足度汛要求。

第三階段(永久海堤)：抓緊開(kāi)展龍口段地質(zhì)補(bǔ)勘工作，根據(jù)補(bǔ)勘成果完善永久斷面設(shè)計(jì)。

3.2 斷面結(jié)構(gòu)調(diào)整

按照安全度汛要求，標(biāo)準(zhǔn)采用10年一遇設(shè)計(jì)高潮位3.23m，堤頂石壩實(shí)施至高程4.0m，土方實(shí)施至高程3.5m。按照上述原則進(jìn)行計(jì)算，堵口截流堤調(diào)整斷面如圖3所示、海堤度汛斷面如圖4所示。

(1)海堤度汛斷面：①海堤外側(cè)鎮(zhèn)壓平臺(tái)抬高、加長(zhǎng)，高程由-1.0m抬高至0.2m，寬度由11.0m拓寬至26.2m；②二級(jí)平臺(tái)高程-4.0m抬高至-3.0m，寬度由10.0m拓寬至14.0m；增設(shè)三級(jí)平臺(tái)，高程-5.50m，寬度10.0m。

(2)堵口截流堤斷面調(diào)整：①堵口斷面向外海側(cè)平移6.0米，確保堵口截流向圍區(qū)側(cè)滑動(dòng)穩(wěn)定；②堵口截流前，海堤外海側(cè)二級(jí)平臺(tái)可拋填至高程-4.0m，其下以1∶4的坡度至涂面，即圖3陰影部分暫不實(shí)施。減少堵口前施工方量和強(qiáng)度，確保堵口順利。

圖3 堵口截流(合龍)堤調(diào)整斷面圖

圖4 海堤度汛斷面圖

3.3 施工要求

①實(shí)際施工需特別重視工程安全，按照進(jìn)度要求，精密組織、科學(xué)合理地安排施工進(jìn)度及強(qiáng)度；②堵口前需確保龍口段高程0.2m以下按照調(diào)整的截流堤斷面實(shí)施完成，并進(jìn)行斷面測(cè)量驗(yàn)收；③施工過(guò)程需特別加強(qiáng)原位監(jiān)測(cè)，除按照原施工圖布置觀(guān)測(cè)設(shè)施外，需增加2～3個(gè)原位監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面布置3個(gè)沉降觀(guān)測(cè)點(diǎn)。原位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)指導(dǎo)施工。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合本工程實(shí)踐，對(duì)軟土地基海堤龍口的設(shè)計(jì)、施工總結(jié)如下：①龍口布置(寬度、底檻高程等)除按常規(guī)水力計(jì)算外，還需結(jié)合工程實(shí)情(通航等)綜合考慮確定。② 龍口一旦形成，必須做好追蹤監(jiān)測(cè)等工作，及時(shí)掌握龍口斷面、涂面沖刷等變化情況，便于及時(shí)采取對(duì)策，確保順利堵口；③龍口合龍是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，堵口前應(yīng)統(tǒng)籌合理安排(時(shí)間、備料、進(jìn)度及施工強(qiáng)度)。④對(duì)于軟土地基，一旦發(fā)生堤身滑移，應(yīng)立即停止加荷，并及時(shí)對(duì)該堤段進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)勘，然后進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算及調(diào)整。必要時(shí)可適當(dāng)延緩工期，以確保工程安全。