舟山市某圍墾工程海堤龍口段滑移的處理設(shè)計

馮 閃，顏君來

(浙江省水利水電勘測設(shè)計院，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6.5km，圍墾面積22500畝，為Ⅲ等工程，防潮標準50年一遇。圍區(qū)開發(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月正式開工。工程總布置如圖1所示。

1.1 設(shè)計潮位

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)計高潮位3.83m/3.23m， 50年/10年一遇設(shè)計低潮位-2.54m/-2.40m。

1.2 波浪

郭巨堤堤前波浪要素見表1。

表1 堤前設(shè)計波要素(P=2%)

1.3 工程地質(zhì)

沿線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。地基土指標見表2。

表2 地基土層物理力學(xué)指標值表

1.4 原設(shè)計龍口介紹

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)計斷面如圖2所示。

1.5 其它情況說明

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河道，再供圍區(qū)內(nèi)陸?zhàn)B殖進水。養(yǎng)殖排水經(jīng)臨時河道排水閘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 原龍口段海堤標準斷面圖

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)計龍口底檻高程0.0m，底寬700m，布置在海堤樁號郭0+900m—郭1+600m，后為滿足施工期間圍區(qū)內(nèi)漁船能正常進出，將龍口段調(diào)整為“前期龍口實施高程為-3.0m，后期按原設(shè)計龍口實施至高程0.0m并進行保護，要求龍口堵口前的至少6個月須將龍口高程由-3.00m抬高至高程0.00m，形成原設(shè)計龍口，以滿足龍口段堤身安全穩(wěn)定要求。”

在工程實施過程中，為減少后期圍區(qū)陸域形成開發(fā)成本，在2015年8月—2017年3月期間，圍區(qū)持續(xù)接納寧波地鐵開挖棄土，累計約1250萬m3，用于圍區(qū)回填(圍區(qū)平均涂面-5.5m左右)。考慮運泥船舶吃水要求，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，大塊石保護相對難度大)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加載速率過快，間歇時間不足。

根據(jù)施工過程記錄，自2017年3月底開始實施龍口段拋石施工，至6月底，龍口段拋填至高程2.0～3.0m，加載速率過快(3個月加載厚度8.0～9.0m)，間歇時間不足。原位監(jiān)測數(shù)據(jù)也未及時指導(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)壓幾乎沒有)大大降低、工程進度要求，按照地基土快剪強度指標對龍口段海堤斷面進行調(diào)整。分三階段實施：

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)定要求先行實施；對合龍后外海側(cè)斷面進行二次拋填，并對主堤進行加高，滿足度汛要求。

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

3.2 斷面結(jié)構(gòu)調(diào)整

按照安全度汛要求，標準采用10年一遇設(shè)計高潮位3.23m，堤頂石壩實施至高程4.0m，土方實施至高程3.5m。按照上述原則進行計算，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)壓平臺抬高、加長，高程由-1.0m抬高至0.2m，寬度由11.0m拓寬至26.2m；②二級平臺高程-4.0m抬高至-3.0m，寬度由10.0m拓寬至14.0m；增設(shè)三級平臺，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)滑動穩(wěn)定；②堵口截流前，海堤外海側(cè)二級平臺可拋填至高程-4.0m，其下以1∶4的坡度至涂面，即圖3陰影部分暫不實施。減少堵口前施工方量和強度，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實際施工需特別重視工程安全，按照進度要求，精密組織、科學(xué)合理地安排施工進度及強度；②堵口前需確保龍口段高程0.2m以下按照調(diào)整的截流堤斷面實施完成，并進行斷面測量驗收；③施工過程需特別加強原位監(jiān)測，除按照原施工圖布置觀測設(shè)施外，需增加2～3個原位監(jiān)測斷面，每個斷面布置3個沉降觀測點。原位監(jiān)測數(shù)據(jù)及時指導(dǎo)施工。

4 結(jié)語

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