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□ 戴金水 胡仁贵
1.西海堤的现状 深圳市西海堤位于珠江三角洲滨海海积平原河涌涌口滩涂地带，地形开阔平坦，从东向西微倾，地面高程(黄海)一般为-1.0m左右，其上小河涌较多。海堤沿线内侧是深圳著名的旅游度假名胜区“海上田园风光”和深圳国际机场，海堤外侧为浅滩红树林带、海产养殖水塘和水域蚝田。海堤按行政区域分为四段，即沙井镇段(4.6km)、福永镇段(6.7km)、机场段(6.3km)和西乡镇段(6.7km)。 旧海堤工程于1992年建成，当时按照广东省原颁布的海堤防潮设计标准设计，设防标准为历史高潮位加10级风浪爬高，海堤由土堤加堤顶浆砌石防浪墙组成。由于西海堤设防标准偏低，加上不少堤段沉陷变形，已多次出现台风暴潮漫堤致灾。随着深圳西部经济的高速发展，对其进行加高加固的要求日益迫切，按深圳新的防洪潮规划，需将西海堤加高加固至防御100年一遇高潮位加12级台风标准。整个加固工程技术难度大且投资巨大，因此按照轻重缓急的原则，采取先试验、再总结、再改进的方法逐段推进加固工程。 2.地质情况 根据勘探钻孔揭露，各段典型地质剖面简述如下：西乡、机场段海堤地基土主要为海积相淤泥和海陆相砂层和花岗岩残积土层，福永、沙井段地基土主要为海相冲积层淤泥和海相残积土组成。旧堤身全部为人工填土或碎石土，大部分由花岗岩残积土填筑而成，厚度为4.6～10.6m，填筑密度较高。堤身以下主要为下伏淤泥，淤泥层较厚，一般为3.0～15.0m，最厚甚至达28.0m。淤泥含水量较高，多呈饱和、流塑状。堤底淤泥由于受上覆堤身填筑土压密固结，堤下地基淤泥和堤外淤泥相比，含水量、孔隙比和压缩系数明显降低，密度和各种强度指标明显提高。西海堤堤基淤泥性状比较见表1。 表1 西海堤堤基淤泥性状比较表
从表中数据可以看出，海堤沿线地层结构简单，但堤下地基土主要为淤泥和淤泥质细沙或黏性土等流塑状软土。软土工程特性极差，表现为含水量高、孔隙比大、压缩性高、透水性弱、固结缓慢，抗剪强度和承载力极低，其工程地质条件复杂。软土不良特性给堤闸工程带来的主要工程地质问题是压缩沉陷量大，固结速度缓慢，且易形成不均匀沉陷，易产生剪切变形，从而导致侧向挤出破坏。 二、旧海堤的成堤方法及特点 旧海堤是由抛填开山石挤淤形成海堤基础，填土形成堤身。限于当时的技术力量和经济条件，采用此方法是比较适宜的，且具有以下特点： (1)施工程序简单。只需要简单施工机械进行填筑碾压等施工程序，且可大范围施工。 (2)工期短。由于抛土石挤淤只是将基底淤泥挤出去，和排水固结法相比节省了淤泥固结的时间，加快了施工进度。 (3)造价较低。由机场试验段提供的数据看，在标准断面情况下，采用塑料板排水固结等处理方法的造价约2500～3000元/延米，而抛石挤淤填土筑堤的造价仅为1300～1500元/延米，可大大节省投资。 此方法在当时的试验成功，使随后进行全线施工成为可能。但由于工程落在软基海堤上，经过十几年的运行，出现了沉陷变形等问题。抛石挤淤相当于地基置换，主要是抛石将地基浅层淤泥置换成土石地基并形成扩大基础，使堤身达到稳定要求。这种方法在地基淤泥较薄时，置换比较彻底，其效果也较理想。但在淤泥较深时，只能置换一小部分，整个堤身仍然坐落在淤泥地基上，即使能达到稳定，也与挤出来的淤泥和在坡脚的压重平衡有关，且将大部分沉陷变形留在施工期以后，给海堤留下了隐患，导致日后堤基会发生较大的均匀或不均匀沉降，从而引起堤身和防浪墙开裂、甚至滑坡，西海堤就曾发生此情况。 三、地基处理试验与研究 1.不同堤段地基处理的试验研究 西海堤的加高加固措施是和堤基的地质条件和设计标准密切相关的。各段的地质条件不同，要求加固标准不同，相应采取的处理方式也不一样。 深圳机场段海堤加固工程，是西海堤试验的第一段。因被保护对象要求标准较高，与之相应的海堤设计标准也较高。该段堤顶设计高程也较高，堤身填筑高度较厚，在软基处理设计中，采用了插塑料排水板的方法，堤身填筑土石混合料。由于堤下淤泥较厚，且透水性差，淤泥排水固结自然缓慢，因此施工中曾因加荷速率过快，导致出现局部滑坡、塌陷的现象。后来施工中注意控制加荷速度，才保证了堤身施工中的稳定。加固工程竣工后，经过一段时间的运行，工程效果较好。 西海堤其他段的地基处理方法，也因其地质条件不同而采用不同的处理措施进行试验研究： 西乡段：该段由于淤泥层相对较薄，经过设计计算认为，加高时地基不作特别处理，可直接在旧堤坝上加高到设计高程，但须严格控制加荷速度。此段中有2.0km为试验段，施工方法为直接在原堤上加高填土30cm厚，再在其上铺筑沥青路面，同时对海堤迎水面采用钢筋混凝土护坡，并使护坡与防浪墙连成一体。本试验段已竣工一年多，路面未见有明显裂缝，运行效果也较好。 福永段：此段大部分段落地质条件也相对较好，基底下淤泥层较薄，观察旧海堤沉陷较小，经稳定复核，拟对堤身采取直接加高的方式，估计堤身能保证稳定。此段中有少部分堤段基底淤泥较深，经核算安全系数达不到设计要求，偏于不稳定。但考虑到由于经过旧堤的长期固结，基底淤泥强度的提高，可认为基本能保证稳定，故地基不作特别处理，但要求施工中必须严格控制加荷速率，并加强观测，必要时可采取在堤内侧打一到两排木桩作为临时施工措施，以提高堤基的抗滑稳定性。该段未进行加固试验。 沙井段：原堤身是由淤泥冲填而成，旧堤身低且窄，需加高2.0m多。经稳定复核计算后，认为此段堤基需进行特别处理，可采用插塑料排水板或其他加压固结的方法，且在施工中还应严格控制填土速度，从而不致因加荷过快导致基底发生剪切破坏。若因度汛要求施工进度加快的堤段，宜采用水泥土搅拌桩等方法进行加强处理。将本段中海上田园风光段(长1500m)作为试验段，2002年初开始施工，由于度汛要求，工期非常紧，后来采用水泥土搅拌桩对海堤基础进行加固处理，海堤外侧采用抛石形成反压平台配合的方法。水泥土搅拌桩处理宽度为6.0m，搅拌桩布置间、排距为1.5m×1.0m，桩径为500mm，桩深度为15m。水泥土搅拌桩的水泥掺入比为8%。由于此段淤泥含水量很大，在施工中海堤局部发生了滑移。后来增加了水泥用量，水泥掺人比增加到12%，并将原喷水泥浆工艺改为喷水泥粉工艺，同时海堤外侧增加了反压平台，平台设计总宽为24m，分为两级，每级宽12m，高差lm。搅拌桩施工完毕后，再在堤上填土1.4m。最后加固效果还比较理想。 2.海堤加高加固应注意的问题 因原海堤有其特殊的地理、地质及历史形成条件，海堤加高加固时应注意以下几个问题： (1)应预留沉降高度。海堤的设计高程应是堤身沉降稳定后的高程。由于堤身坐落在淤泥地基上，加固加高后仍然会有沉降发生，故设计中应对将来的沉降量进行估算。如果海堤在施工期未预留足够的沉降量，将来堤身固结沉降后，海堤高度仍然达不到防潮标准。 (2)采用淤泥冲填成的海堤，形成的高程较低，堤身较窄，海堤加高加宽时，应提出对超出旧海堤的堤基淤泥的处理措施。 (3)海堤护坡的护脚部分由块石砌成或抛石堆成，设计中应考虑堤脚保护措施。其堤身稳定计算应考虑滩涂隆起淤泥的影响，也应考虑这些淤泥的防海浪冲刷问题，一旦隆起淤泥被海浪冲刷将直接威胁海堤的安全。 (4)加固工程试验表明，筑堤的土石料来源很重要。海堤填筑需要的土石料数量巨大，其来源的可靠性及远近将直接关系到筑堤的成败及工程费用的高低。如沙井段海堤附近30km范围内据勘察无土石料场，需解决好其来源问题。 四、对海堤加固设计的建议 经对旧海堤十几年来的运行情况分析和对三个试验段的加固效果研究，我们认为基本摸清了西海堤加固的技术难点以及应注意的问题。为尽快使西海堤防洪潮达标，加固工程应系统设计分期实施，并应特别注意以下几点： 1.就地取材降低工程成本 海堤的筑堤材料，是决定工程投资高低的重要因素之一，其来源的可靠性直接关系到筑堤方案的可行性。沙井段海堤曾采用过淤泥冲填的方法筑堤，这是由于西海堤普遍缺少土石料来源。沙井田园风光段的可利用土石料场位于30km外的石岩镇境内，如采用外运土石料筑堤代价非常高。与此较近的茅洲河治理也面临同样的问题，堤岸填筑需土石量也较多。而与此同时，河底又需要开挖大量的淤泥并需弃走。设计中我们设想，如果能将茅洲河疏浚的淤泥加以利用，既可部分解决沙井海堤和茅洲河河堤的土料来源问题，又可解决茅洲河开挖淤泥弃置难的问题，必将带来巨大的经济效益。为此，应研究在淤泥中加入一定量的固结剂，以改善淤泥的性状，再利用固结改进后的淤泥成堤。这要求固结剂要比较经济且对淤泥的性状有显著的改善。此方法已在一些地方进行过实验，并取得一定的效果，如武汉大学研制的HEC高强耐水固结剂，在应用于堤防加固、围海筑堤、边坡稳定等方面都取得了成功。但还需研究利用大量已固结的淤泥作筑堤材料的施工问题。 2.海堤加固要预留工后沉降量 根据地质勘察报告中的地基淤泥压缩性指标，计算海堤加高后的总沉降及施工期的沉降量。按照计算得出施工后期的沉降量，结合在施工中观测沉降数据分析，以期尽量准确估算海堤预留沉降量，使海堤经过固结稳定后的高程仍能达到设计标准。 最终沉降量计算方法，采用沉降量公式，用压缩性指标参数进行估算。计算时由于堤身土体为碾压土，其压缩系数相对很小，沉降也较小，故计算中可略去不计，而只对淤泥层沉降进行计算。 3.海堤外侧隆起土的抗冲刷问题 海堤计算中考虑了两侧隆起淤泥对海堤稳定的影响，应该对这部分滩涂淤泥进行保护，防止海浪冲刷。比较稳妥的措施就是在隆起淤泥上抛碎石料形成镇压层，镇压层高度以可能遭遇的海浪大小而定，确定时需结合一定的经验因素。西海堤一般为40～60cm，宽度为6～10m。采用镇压层还能起到增强堤身反压的稳定作用。 另外还应结合一些植物性保护措施，如在滩涂上种植红树林等植物，这样既可起到消浪护滩的作用，又可形成景观，保护生态环境。 4.海堤设计的美化问题 海堤除主要发挥防洪潮作用外，还是城市海景的一部分。在深圳市总体城市规划中，深圳西部海岸是未来具有田园风光的水产养殖旅游区，故海堤的加固建设标准也应该高起点，使其与海岸总体发展规划良好衔接，对海堤的护岸形式、堤顶路面的结构类型以及防浪墙的造型都应考虑到与城市景观相协调。因此，防浪墙设计不宜过高，且应注意其装修形式及颜色，以利达到较好的视觉效果。 ■
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