温州市某围垦工程海堤施工监测及分析

金芳义，姚永新，汤明礼

（1.温州市瓯飞经济开发投资有限公司，浙江 温州 325000；2.浙江广川工程咨询有限公司，浙江 杭州 310020）

1 工程概况

海堤作为滩涂围垦的主体工程，不仅是围海造地的有效的工程措施，也是沿海地区防御风暴潮及防护工程体系中重要组成部分。温州市某围垦工程整个海堤座落在深厚的软土地基上，30.00 m以浅土层为淤泥、淤泥质土，是海堤沉降和稳定的主要控制层，其主要表现为高含水率、高压缩性、高灵敏度、低强度，工程地质条件差等特点[1-2]。本工程海堤地基采用塑料排水插板法进行堤基处理，即在处理区涂面上先铺放1层50 kN/m的有纺土工布，再在其上铺设厚1.00 m的碎石垫层，然后进行排水板插设。最后在碎石垫层顶面铺放1层土工格栅。插板深度30.00 m左右，间距1.20 m，正方形排列。

为了确保海堤地基加载安全，了解软基的沉降情况，控制施工加载速率，及时掌握软基固结效果，把握海堤加载的施工时机，设计布置了原位监测[3]。

2 监测项目布置及监测要求

2.1 监测项目布置

海堤监测主控断面沿海堤轴线 2 km左右设1个，每一断面监测项目包括地表沉降5点、水平位移2孔、孔隙水压力24孔。监测仪器布置见图1。

2.2 监测要求

（1）地表沉降控制指标：填筑高程在0.00 m以下，沉降速率大于等于30 mm/d时应立即停止加载，连续5 d平均沉降速率小于等于15 mm/d，允许加载。此阶段荷载填筑引起的沉降量，主要跟抛石挤淤有关，在加载时地基产生的瞬时沉降较大，宜以加载后沉降速率是否收敛作为控制指标；

填筑高程在0.00 ～ 3.00 m，沉降速率大于等于25 mm/d时应立即停止加载，连续5 d平均沉降速率小于等于10 mm/d，允许加载。此阶段地基的强度增长较快，控制此阶段的施工加载厚度，防止对塑料排水板处理地基造成破坏，加载前满足设计指标方可加载；

当填筑高程大于等于3.00 m，沉降速率大于等于20 mm/d时，应立即停止加载，连续5 d平均沉降速率小于等于5 mm/d，允许加载。此阶段地基的强度增长缓慢，须严格控制此阶段的施工加载厚度和间歇时间，加载前必须满足设计控制指标，护面结构施工前连续5 d平均沉降速率控制小于等于2 mm/d。

（2）水平位移控制指标：插板处理区，最大水平位移小于等于10 mm/d；非处理区，最大水平位移小于等于5 mm/d。水平位移控制主要集中在前几级加载过程，做到外坡领先，土方紧跟，均匀上升，防止外海侧滑坡或内侧子堤倾斜过大。

（3）超静孔隙水压力控制：超静孔隙水压力系数应小于等于0.6，当超出时应停止加荷。

图1 监测项目布置图

3 监测资料分析

本文选取该围垦工程中北堤k3 + 200 m典型主控监测断面进行资料分析与规律研究。

3.1 地表沉降

分析北堤k3 + 200 m断面外海镇压层至堤顶的地表沉降，分别作出沉降量过程曲线（图2）及ET3沉降速率、加载厚度与时间过程曲线（见图3）。

图2 k3 + 200 m断面沉降量过程线图

图3 k3 + 200 m断面ET3沉降速率、加载厚度与时间过程曲线图

从图2、3中可以得出：

（1）伴随填筑高度增加与时间的增长，软土地基的沉降量也是不断增加的。目前镇压层（ET1）实测累计沉降量为753 mm，堤顶（ET3）实测累计沉降量达2 233 mm。

（2）沉降速率与荷载及施工节点是紧密联系的，加载时沉降速率有较大的增加，稳载后沉降速率收敛较快；施工前期加载较快，且间隙时间较短，由于原涂面主要为淤泥质软土，承载力很低，在加载时地基产生的瞬时沉降较大，在前两级荷载加载过程中，监测的最大沉降速率为41 mm/d，超过设计要求的控制标准30 mm/d，此阶段应严格控制加载厚度与间歇时间。在后续的加载过程中，每次填筑同样会使得沉降曲线骤然变陡，曲线出现拐点；在加载间歇期，沉降曲线逐渐平缓，沉降趋于稳定，沉降曲线整体呈现“台阶式”发展趋势，这反映软土地基对于荷载非常敏感。

（3）有时加载当天沉降速率虽有不同程度的超出控制标准，但只要间歇时间足够，速率均能较快收敛到控制标准内，说明地基强度能适应此加载强度，不会出现失稳等不利情况，目前沉降速率基本收敛到2.0 mm/d，逐渐趋于稳定。

3.2 水平位移

主断面k3 + 260 m设置2个测斜孔监测海堤施工过程中的水平位移， 图4及图5分别为海堤外海侧镇压层及内 侧子堤的水平位移随深度变化曲线图。

图4 外海侧镇压层水平位移图

图5 内侧子堤水平位移图

（1）由图4可知，外侧镇压层水平位移整体向外海侧倾斜，在0.00 ～ 5.00 m深度范围内，水平位移逐渐增大，5.00 m以下水平位移逐渐减小，最大值达到250 mm，影响深度为30.00 m以浅；

（2）由图5可知，在0.00 ～ 10.00 m深度范围内，水平位移逐渐增大，10.00 m以下水平位移逐渐减小，最大值达到380 mm，影响深度为33.00 m左右。

3.3 孔隙水压力

在堤身填筑过程中，孔隙水压力或超静孔隙水压力的变化过程反应抛石填筑后土体固结的过程，各级荷载作用下，地基各测点超静孔隙水压力的变化见图6及图7。其中P1位于海堤镇压层外侧平台，P2位于海堤堤轴线位置，埋设高程见表1。

图6 P1超静孔隙水压力变化过程线图

表1 P1及P2孔压计埋设高程表

图7 P2超静孔隙水压力变化过程线图

由图6和图7可知：

（1）各测点的超静孔隙水压力与荷载之间具有较好的相关性，加载时超静孔隙水压力迅速增加，停载后超静孔隙水压力缓慢消散。初期加载过程中超静孔隙水压力迅速增加至最大值，而后逐渐消散。在第四级荷载间隙期间，P1孔超静孔隙水压力逐渐消散至最小值，而后随着第五级加载逐渐增加。

（2）随着深度的增加，超静孔隙水压力先增加后减小，P1 - 4、P1 - 5在P1孔中最大，达到80 kPa左右，P2 - 4、P2 - 5、P2孔中最大，超过90 kPa。

4 结 语

在软土地基上修筑海堤，现场原位监测相当重要，通过对温州东南沿海某围垦工程监测数据的分析可知：

（1）对施工期间软基的地表沉降、水平位移及孔隙水压力的跟踪监测，所得的各项观测数据正常，与实际施工情况基本相吻合，把握海堤加载的施工时机，达到监控施工的目的。

（2）本工程海堤地基土体均为深厚的淤泥质软土，在前几级加载过程中，瞬时地表沉降加大，沉降速率陡增，此阶段应严格控制加载厚度与间歇时间，累计沉降曲线整体呈“台阶式”增长，软土地基对于荷载是非常敏感的。

（3）水平位移随着深度（5.00 ～ 10.00 m）的增加逐渐增加至最大值，而后逐渐减小，呈现“上大下小”规律，影响深度约30.00 m。

（4）初期加载过程中超静孔隙水压力迅速增加至最大值，而后逐渐消散。海堤镇压层外侧超静孔压达到80 kPa，堤轴线处超静孔压达到90 kPa。