浙东沿海某海塘工程沉降特性及影响分析

夏玉立，黄锦来

（1.浙江省水利发展规划研究中心，浙江 杭州 310013；2.金华市九峰水库管理中心，浙江 金华 321000）

1 问题的提出

土是固、液、气三相体，受沉积历史和外荷影响，液、气形体产生变化并逐渐排出土体，而土骨架体积不变，但其有效应力产生变化，可见土体变形主要是液、气变化造成的。天然软土一般处于饱和状态，变形主要是由含水率变化引起的，而沉降是变形的主要方式之一，是软土的固有特性，但沉降过大对安全稳定不利，易对生命财产安全造成威胁。浙东沿海软基工程一般地质条件差，土层含水率高、孔隙比大、土体强度较低，软基深厚，加载后沉降量大，且长期沉降显著[1-2]。文章对浙东沿海某海塘工程典型测点沉降进行分析，为类似软基工程提供参考。

2 工程概况

浙东沿海某海塘工程在软基上建设，海塘地基土层主要为Ⅰ1淤泥、Ⅰ2淤泥质黏土和Ⅱ黏土等，Ⅰ1层厚约20 m，Ⅰ2层厚8～10 m。海塘长约1.2 km，塘轴线处海涂涂面高程约0.00 m。海塘地基土层物理力学指标见表1。

表1 土层物理力学指标表

海塘工程设计塘顶高程6.80 m，地基用砂垫层+排水板处理，砂垫层厚度0.8 m，排水板处理深度约25.0 m，排水板打设完成后开始进行沉降观测。海塘加载分为3 个阶段，2008 年12 月一次性加载2.5 m，2009 年5—10 月连续加载5.0 m，2010 年8 月最终一次性加载1.5 m，加载结束时塘顶高程约7.80 m，预留超高约1.0 m。

3 施工期沉降分析

3.1 沉降曲线特点

由图1 海塘工程海塘轴线典型测点原位监测沉降过程线图可见，曲线存在4 个特点：一是曲线有明显折点，折点一般由外力引起，外力主要是指海塘加载，因此折点是加载产生附加沉降的体现，如第2 次和第3 次加载初期存在明显折点；二是加载后曲线斜率由陡逐渐趋缓，说明沉降速率逐渐减小，土体逐渐趋于稳定；三是持续加载期间曲线斜率一直较陡，主要是由于持续加载期间一般45 d 左右加载1 次，沉降速率一直保持较高水平；四是软基工程工后沉降期间曲线虽在逐渐变缓，但过程十分缓慢，说明工后沉降在一定时间内将长期存在，对工程的防风御潮能力提出严峻考验。

图1 典型测点原位监测沉降曲线图

3.2 施工期沉降

2008 年8 月第1 次加载，历时161 d 沉降量为667 mm，平均沉降速率为4.14 mm/d。2009 年5月—10 月持续加载4 次，每次加载约间隔45 d，直至2010 年8 月未再加载，历时457 d 沉降量为1 344 mm，平均沉降速率为2.94 mm/d。2010 年8月中旬第3 次加载后92 d 内沉降量为193 mm，平均沉降速率为2.10 mm/d，可见平均沉降速率逐渐减小（见表2）。

表2 加载完工后沉降量汇总表

3.3 工后沉降

2010 年12 月—2013 年11 月，历时1 100 d 工后沉降量为490 mm，塘顶高程约7.10 m，大于设计高程约0.30 m；2016 年12 月—2019 年12 月，历时1 100 d 工后沉降量为186 mm，塘顶高程已低于设计高程，工后沉降量见表3。完工后1～3 a 平均沉降量约163 mm，平均沉降速率为0.45 mm/d；完工后7～9 a 平均沉降量约62 mm，平均沉降速率为0.17 mm/d。

表3 工后沉降量汇总表

4 沉降使工程防御能力下降

由图2 工后沉降速率散点图可见，工后沉降速率总体呈现波动衰减趋势，从最大1.0 mm/d 逐渐减小到最小0.10 mm/d，工后2 a 内衰减较为明显，工后3～9 a 呈现缓慢衰减态势。根据工后沉降速率的衰减变化态势，年限越长沉降速率衰减越慢，预计未来仍将发生较大次固结沉降。

图2 工后沉降速率散点图

据《浙东海塘安全状况评估报告》所述[3]，浙东海塘工程建成并运行多年之后，80%以上的海塘出现不同程度的沉降，部分海塘塘顶高程差值甚至超过60 cm，塘顶高程远低于设计值要求。本工程塘顶高程低于设计高程，海塘的实际防潮能力已达不到设计标准，对生命财产安全造成威胁。

目前的规范设计方法[4]或理论计算方法都难以反映沿海软基的沉降发展特点，建议按规范方法进行安澜海塘工程设计时，适当加大塘顶预留沉降或塘前增加消浪措施，使海塘工程长期满足设计标准要求，保障生命财产安全。

5 结论

（1）海塘加载时产生较大沉降使沉降曲线产生明显折点，加载后沉降速率逐渐减小使沉降曲线斜率由陡逐渐趋缓，软基工程工后期间的沉降曲线虽在逐渐变缓，但过程十分缓慢，说明工后沉降在一定时间内将长期存在，对工程的防风御潮能力提出严峻考验。

（2）工后沉降速率总体呈现波动衰减特征，工后2 a 内衰减较为明显，工后3～9 a 呈现缓慢衰减态势。根据沉降速率的衰减变化态势，年限越长沉降速率衰减越慢，预计未来仍将发生较大沉降。

（3）在工程完工一段时间后，海塘工程塘顶设计高程将低于设计标准，海塘的实际防潮能力降低，对生命财产安全造成威胁。而目前规范设计方法或理论计算方法都难以反映沿海软基的沉降持续发展特点，建议根据浙东海塘实际工程经验，安澜海塘设计时适当加大塘顶预留沉降或塘前增加消浪措施。