填海造地工程围堤失稳原因分析及应对措施

胡 铀，孔令臣，阚卫明

（1.中海油海西宁德工业区开发有限公司，福建 宁德 352100；2.中交天津港湾工程设计院有限公司，天津 300461）

0 引言

近年来，沿海城市港口建设突飞猛进，岸线和土地资源变得越来越珍贵，围海造陆工程随之迅速发展。

案例工程属于典型的开山填海造地项目，为进行后方回填，并防止海域污染及填料流失，首先需要在外部修建围堤。本工程在陆域场区回填基本达到设计标高时出现围堤失稳，围堤滑动破坏严重，失去掩护作用，如不尽快分析原因、制定修复方案，将给工程后方回填的继续施工造成极大困扰，先前的回填料将遭海水浸泡、淘刷，污染海域，并给周边鱼虾养殖带来较大经济损失。

本文以该工程为例，对工程施工中发生的围堤失稳进行分析并提出应对措施，可为其他类似工程提供借鉴意义。

1 工程概述

工程总平面布置如图1所示，工程规模主要为：修筑围堤1 447.7 m；开山（取土区） 造地16.1万m2，开挖方量约298.7万m3；填海造地45.5万m2，回填方量约247.1万m3。右上角为开山造地区，其余区域为填海造地区，填海区淤泥层较厚，南侧和东侧为新建围堤，南围堤长1 110.86 m，东围堤长336.84 m，在工程范围内布置3条临时施工通道，围堤和施工通道内回填开山土石形成陆域。

场内施工道路Ⅰ为环绕填海造地区西侧和北侧边线的施工道路，场内施工道路Ⅱ和Ⅲ为填海造地区内的施工道路，主要是为了将填海造地区划分成块，以利于多点多面展开回填施工。填海造地区内结合已有鱼塘（B区和D区）以及场内施工道路Ⅱ和Ⅲ，将整个区域划分成A~E共5个回填分区。

本工程围堤采用斜坡式结构，断面如图2所示，铺设砂垫层，打设塑料排水板加固地基[1]，堤心采用大型充砂袋结构，外侧为100~150 kg块石护面。

2 施工中出现的围堤局部失稳情况

2010年12月09日15∶00-17∶00期间，该围堤出现圆弧滑动破坏，特别是合龙口段破坏严重。

塌陷破损时的潮位为高潮（3.50 m） 落潮到原泥面（-0.5 m）时；晴少云、微风、微浪。

2.1 塌陷破损前的工程情况

1） 围堤整体结构已基本施工完毕，堤顶标高约为5.3 m。

2）围堤后方陆域已回填至标高5.0 m左右。

2.2 围堤破坏后的情况

围堤整体呈平面弧形向外滑动，围堤外侧肩台及护底处泥面明显拱起（见图3）。

原围堤堤顶滑动到了设计围堤肩台位置处，堤顶最大水平位移约8 m，最大沉降约3 m（见图4）。

围堤轴线后25～30 m位置陆域出现断层式裂缝，错层高度约为2.0 m。

2.3 围堤滑动的后果

本工程围堤滑动段长度约350 m，围堤位移量大，围堤破坏程度十分严重，原围堤基本失去掩护作用，围堤滑动引起的后果主要有：

1） 原围堤充砂袋堤心遭严重破坏，围堤护面块石被挤向外海，围堤复原修复工程量很大；

2）围堤滑动后，无法对内部回填区形成掩护条件，一旦潮水漫堤进入后方，将使后方填土被严重浸泡，大大阻碍回填区的后续施工；

3） 无掩护条件下，一旦高潮进水，后方填土将遭到浸泡、冲刷，大量填土将流向海域，对海域造成很大污染，对周边鱼虾养殖区将带来较大经济损失。

3 围堤滑动原因分析

1） 本工程合龙口施工时，因材料到货滞后，存在一定程度的施工过缓，另外，主要是本工程合龙口位置为该地区多年的河道位置，上游流水不间断，且量大，进一步加剧了施工难度。

该段围堤合龙口施工时，受水流影响严重，下方砂垫层全被冲走，塑料排水板也遭到破坏，塑料排水板破坏后，周边围堤已施工多层堤心，排水板打设机难以运至此处，补打板难度很大。最终导致合龙口（宽30 m）范围内的地基土未得到良好加固。

2） 因工程初期地质勘察点较少，导致山体的土石比及土体分层、埋深等情况无法明确。工程实际施工时，未达到预期的石料采出要求，致使围堤外护面的压护施工严重滞后，并间接导致围堤后方施工通道及临近陆域的回填工期被延误。

另外，当地雨季时间长，工期内降雨天数超过70 d，工程受降雨影响严重。

受上述情况影响，工程总体工期被严重压缩。为了满足年底完工的要求，赶工速度过快，施工单位不断从后方陆域推进回填，致使大量淤泥不断涌向围堤附近。特别是在施工临时通道Ⅱ时，直接将通道的端头位置推进到了距离围堤仅剩余20 m的距离，周边有大量淤泥涌向围堤，在施工通道两侧各有40 m宽的淤泥带推挤围堤（图5）。

3） 整个围堤砂垫层施工时，采用的砂质渗透系数偏小，对下方地基土孔隙水的排出造成不利影响，从孔隙水压力历时曲线（图6）分析得出地基的固结情况不理想[2]。

4） 由于围堤外侧护面的施工沉降预留量不足，造成外护面在沉降后，标高多处未达标，外侧压护存在不足，造成围堤的稳定力矩减小[3]。

5） 后方陆域的回填，要求被挤出的淤泥需清除，局部采用喂料的方式进行抛填，并要求淤泥上部的回填覆盖层不小于2 m，但实际施工时以上问题仍然存在并难以解决。

6） 围堤施工中，砂垫层卸料堆存过高，对围堤下方地基土造成一定扰动，塑料排水板打设设备对砂垫层有一定碾压破坏。

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7） 由于围堤施工受阻，为抢工期，围堤加载过快，沉降过大，导致局部地基不稳[4]。

基于以上原因，在堤身内外较高水头差的情况下，本段围堤发生了失稳。

4 事故处理方案及解决措施

围堤滑动后立即采取的主要措施是在原围堤轴线位置用开山土石进行回填，以修复围堤，防止高潮位进水。

4.1 修复方案初定

1） 原设计围堤内侧堤角位置处，开挖隔离排水沟，沟底标高1.0～1.5 m。若排水沟内出现淤泥，必须进行清挖。

2） 围堤继续进行修复，回填开山石，抛石挤淤，以围堤的主动破坏来达到最终平衡。

3）排水沟后侧做20 m宽的加固带，进行碾压，并在加固带后侧设若干集水井，及时排除孔隙水，确保加固带及加固带后侧已形成陆域的土体稳定。

4.2 修复方案实际施工中出现的问题

在抛石堤建设过程中，该段围堤外侧肩台破坏变形较严重，主要破坏形式为肩台裂缝、断层较多，肩台外侧不断拱起，内侧沉降较大，肩台内倾。

围堤外部大量块石超出规划红线，并且肩台、护底及外部淤泥拱起后标高在3.0 m左右。

原因分析：1） 新建抛石堤下仍有淤泥大量挤出，围堤还未达到稳定平衡，在淤泥推挤力和底部淤泥的挤出带动下，肩台外移，受到牵拉，出现大量裂缝并内倾，裂缝主要集中在肩台与围堤的接触地带。2）因现有肩台为原来的老围堤，本身滑动后标高在3.5 m左右，加上后期淤泥挤出引起的肩台拱起，造成肩台处本身的滑动破坏，内部出现断裂沟及围堤内倾。

处理方案：在围堤外肩台内侧围堤上层边坡外2 m，开挖深2 m、宽2 m的隔离沟，然后围堤堤顶继续加高施工至6.5 m，保证预留足够的后期沉降量，与此同时，对肩台外侧拱起带进行开挖整平，同时对外侧超红线的块石进行回挖。

开挖隔离沟的目的：1）为后侧围堤回填预留足够的侧方挤出空间，阻断对前方肩台的推挤力；2） 作为后侧围堤回填时的淤泥挤出通道，缓解淤泥对前方的推挤力和淤泥挤出带动力；3）对肩台局部产生的圆弧滑动破坏进行后方卸载，阻止进一步的滑动破坏。

4.3 最终滑动段围堤的修复方案

1） 对征地红线以外的场地勾挖表层块石用于后方围堤护面层的施工，但这部分场地勾挖后最终标高不得低于2.5 m，并须严格控制；

2） 围堤外坡控制如下：沿原设计围堤轴线外2.5 m为陆域边线，按照1∶2放坡到肩台，肩台标高根据现场情况取3.0～3.5 m，肩台宽度20 m，此时肩台外边线距征地红线2.5～3.5 m，此段根据最终外侧场区标高进行自然放坡。

4.4 修复方案实施

本工程制定的围堤修复方案总体来说，施工内容简单、易行，便于在短时间内组织实施。实际修复施工时组织土石方运输车辆20余辆，装载机4台，挖掘机3台，围堤加高防潮施工在5 h内完成，总体修复在48 h内完成，修复投资约为70万元。

经过围堤回填修复和外部肩台的整理，最终本段围堤的最终修复断面尺寸如图7所示。

5 结语

本文围绕围堤失稳的原因分析及处理方案进行了叙述，对围堤修复的实施及今后类似工程提供借鉴。

1） 本工程缺乏山体组成研究，造成块石材料供应不足，严重影响了围堤外部压护的施工，今后类似工程应在设计前期对海域、陆域布设足够的工程地质勘探点，对地质勘探情况做详尽了解，以求合理安排材料来源。

2） 工程工期的制定，应充分考虑气候等外部因素，制定切实可行的实施计划，以免原定工期被压缩，出现赶工情况，影响工程质量。

3） 本工程砂垫层的砂质渗透系数偏小，是围堤滑动的原因之一，施工中关键材料的取用一定要严格把控。

4） 围堤修复施工应以便于组织实施，投资较小，简单，易行为原则，尽量降低因围堤滑动造成的影响。

[1] 王新强，许佳，陈洁，黄湛威.围堤工程大型充砂袋高效施工技术[J].中国港湾建设，2010（2）：58-59.

[2] 方磊夫，杨如盆，乔建军.超孔隙水压力速效排水固结法在沿海地基处理中的应用[J].建筑施工，2012（2）：121-122.

[3]JTS147-1—2010，港口工程地基规范[S].

[4] 肖策，褚丝绪，姜云龙，李剑.塑料排水板堆载预压法在软基处理中的应用[J].施工技术，2012，41（356）：64-68.