土工布在渤海湾淤泥质海岸人造沙滩养滩中的应用实践

张燕通

河北省地矿局第八地质大队 河北 秦皇岛 066000

前言

海岸侵蚀是目前世界性的灾害之一，海滩养护作为抵御侵蚀的最佳措施在国外早已有所实践及研究。欧美砂质海岸资源众多，人造沙滩的建设主要集中在对受侵蚀的沙滩进行养护修护，而我国则不同，尤其是渤海湾沿岸，则是在淤泥质海岸上建设人造沙滩。由于淤泥质海岸的底质特征、动力环境及水体含沙量都与天然砂质海岸有所区别，所以养滩工程实施手段也就与砂质海岸养滩不同。淤泥质海岸底质沉积物颗粒较细、动力环境较弱、含沙量较高，直接在潮滩上抛沙养滩，填沙后会因没有防护措施而被冲散流失，并且会与下层细粒沉积物混合发生泥化，则最终致使养滩失败。因此，选择选择合适的养滩方式至关重要。

1 人造沙滩养护难点

海滩养护简称养滩，是按设计向海滩大量抛沙，或再辅以“硬工程”护沙，达到增宽和稳定海滩的目的，以营造生态海滩。据庄振业(2011)，根据沉积学，可将海滩养护分为同相养滩以及跳相养滩等类型。其中同相养滩是在原始天然砂质海滩基础上抛沙以拓宽、稳定原始海滩的工程，由于原始岸滩和抛沙养滩暴露于相似的动力环境，养滩很容易成功，

国外养滩多属此类。异相养滩(又称跳相养滩)，是在原非砂质海滩上抛沙改造成砂质海滩。通常根据原始海滩的类型划分成不同的类型如岩滩、砾石海滩、泥滩及生物碎屑养滩4种类型。因为原始海滩的动力环境明显区别于砂质海岸，养滩难度较大。现有成功案例如上海金山及天津东疆港人造沙滩均采用修建环抱防浪堤将人造沙滩与外海环境隔绝的手段进行养滩，此方法虽然可以营造稳定的动力环境，但是会造成沉积物细化，海水交流变差导致水质下降等问题。以上两例目前为止并没有出现较严重的问题，养滩效果理想。但是由于环抱式丁坝阻挡了人们的视线，景观效应较差，针对沙滩的旅游目的则不够理想。渤海湾地区人造沙滩属于异相养滩中的泥滩(粉砂淤泥质)养滩，面临抛沙细化的可能，同时更面临季节性风暴潮等强动力灾害。

2 土工布在泥质人造沙滩养滩中的应用实践

传统形式的海岸构筑物的建设和维护变得十分昂贵，更便宜的材料如土工合成物等使用越来越广泛。土工布袋已经在水力和海岸工程现场得到了多方面的应用，也被用在阻止海滩侵蚀和海岸保护上。Koerner、Welsh(1980)、Pilarczyk(1990，1995)、Heibau m(2002)De Bruin(1995)等人的研究已经证明是一种有效持久的治水方法。

由于渤海湾沿岸某人造沙滩为粉砂淤泥岸养滩，在工程中使用了大量土工布以解决淤泥质海岸养滩的独特问题，开始也在海滩剖面中设计有大型土工布袋埋设在剖面高潮线处，起到消浪保滩作用。土工布袋约10 m长、5 m宽、0.3 m厚，袋内填充当地粗粉砂至细砂沉积物。但是经过风暴潮灾害侵袭后，土工布袋遭受损坏，外层土工布被冲毁，填沙被冲散。加之渤海湾冬季、春季暴风浪发生频繁，波高较大，如遇风暴潮增水明显，波浪底部没有摩擦在近岸集中卷跃破碎，将土工布填充袋堆冲垮并向岸推移。同时土工布袋的组成材质为塑料薄膜，无法抵抗大型波浪而破坏，内部填沙则被冲散。工程所用土工布填沙袋内为原滩处粗粉砂或细砂，很容易受波浪作用而悬浮而随水流自由运动，这样填充物损失也无法起到保滩作用。

初期使用土工布及塑料格栅一起铺设在细粒吹填土及上层抛沙之间。人造沙滩地层设计为下层是就地取得吹填沙性土，颗粒较细，而上层为海滩填沙，颗粒相较下层较粗。这样下细上粗的结构在工程上是不稳定的，容易发生滑动而导致上层填沙泥化及沙滩整体下陷。使用土工布袋填充当地粗粉沙至细沙埋设在设计高潮线处铺沙下方阻挡波浪，起到近岸坝的作用；同时铺垫在抛沙与下层极细沙之间，防止上层填沙与下层细粒沉积物发生混合而泥化和下陷。而土工布有滤层及排水作用，其本身形成排水通道，因而在填土荷载作用下，土中的水可以通过土工布排出，土工布能承受一定的拉力起到稳定的作用。将土工布及塑料格栅铺设在人造沙滩下的细粒沉积物地基上。由于土工布的渗滤作用，使软地基中空隙水压力减小，加速土体的固结。这样土工布可以隔开粗细沉积物防止泥化并防止下陷。土工布袋起到稳定作用，沙滩剖面中部的土工布和格栅也就能保持稳定，分隔抛沙和下层细粒沉积物的作用，防止泥化，并促进下层沉积物固结。

养滩需要预测其稳定的寿命。通常养滩工程的寿命指抛沙被侵蚀到总抛沙量的1/2所用的时间。沙滩养护工程的寿命主要由安置沙量填补工程前剖面沙缺失的程度及填滩物在沿岸方向输运出工程区即横向传播损失率决定。养滩工程再养护的时间间隔为5～7年就可被认为是成功的，本土工布养滩工程中通过计算得到的人造沙滩预期寿命最高可达7.62年，那么由此可认为工程是成功的。

3 结束语

渤海湾沿岸人造沙滩建设在泥滩之上，人为形成沉积间断，工程建设中使用了厚土工布及塑料格栅隔层将下层较细粒沉积物与上层抛沙隔开解决了上层抛沙与原滩细粒沉积物发生混合而泥化以及沉积物上粗下细不稳定而导致上层抛沙下陷的问题。同时使用大型土工布填沙袋铺设在沙滩下层高潮线线附近，也起到了稳定沙滩的作用。土工布在养滩工程中的使用比较新颖，也解决了泥岸养滩的实际问题。我国淤泥质海岸分布较广，此养滩方法将有广泛的应用空间。