深圳沿海某地基工程土质围堰失稳破坏原因分析及应对措施研究

文/赵翔、石紫煜

1 陆域形成围堰失稳原理分析

深圳某沿海地区为软土地基，主要由淤泥质土或淤泥质软土组成，在场地地质状况较差情况下，回填过程中产生的挤淤等问题必然会影响围堰的稳定性。引起围堰失稳破坏的根本原因是软弱地基中某个面上的剪应力超过了它的抗剪强度，稳定平衡遭到破坏。造成失稳主要有两方面因素：一是由于剪应力的增加，二是由于软土地基本身抗剪强度的减小[1]。根据天然地基稳定性分析，如果不采取任何地基处理措施，在原场地内回填堆载，填土高度仅为2～3m 时，回填边坡便达到极限稳定状态，继续填土极易造成边坡失稳[2]。

2 工程背景

本文依托工程为深圳市某回填造陆工程，为了接纳弃土以缓解深圳市弃土堆积的问题，本次回填造陆工程将不采用吹填方式，而选用土方回填堆载。本次回填造陆工程区域现状主要为养殖鱼塘，鱼塘内主要为流塑状淤泥。养殖鱼塘塘埂将本次围填海区域同外海天然的分隔开来，但潮水涨落对鱼塘埂稳定性有一定影响。另外，养殖鱼塘塘埂作为工程中临时土围堰结构，其稳定性对工程质量及进度安排有较大影响，因此施工期间保持鱼塘埂稳定对工程施工有重要意义。

原状塘埂主要由松散状黏性土及回填的淤泥质土组成，局部用块石、废弃砼小船护坡，揭露厚度2.1～3.6m，平均2.8m，塘堤、河堤标高3.95～4.26m，堤底地层为流塑状淤泥，堤上主要用于行人及运载轻质物料，现状塘埂的临海一侧部分地段用块石或废弃砼小船护坡，除此无其他防护措施。

该回填区淤泥为饱和软黏土，②1淤泥层厚度1.8～6.5m，平均4.61m，层底标高-0.12～-5.29m；②2淤泥层厚度1.6～13.2m，平均5.55m，层底标高-7.93～-11.35m，地下水位为2.03～2.42m。取流泥层及淤泥层若干样品进行抗剪强度测定，测得其抗剪强度处于2.6～23.7kPa，灵敏度处于1.1～3.4。由此可知，该区域淤泥灵敏度较高，当受到扰动或震动时，其抗剪强度急剧下降，土体易产生滑移、沉陷，因此回填过程中塘埂极易发生失稳破坏[3]。

3 影响土质围堰稳定性主要因素

根据本工程的实际情况，得出以下影响围堰稳定性的主要因素：

3.1 土质围堰的内在因素

由库伦抗剪强度理论可知，土体粘聚力和内摩擦角对土质围堰稳定性有较大影响。根据公式τ=σtanφ+c 可知，在其他影响因素不变的情况下，粘聚力c 越大，土体抗剪强度越大；同理，内摩擦角φ 越大，抗剪强度越大[4]。而原状塘埂主要由松散黏性土和淤泥质土组成，流泥层和淤泥层内摩擦角及凝聚力都较低，同时由室内实验测得的土体抗剪强度也较低，容易发生剪切破坏等问题。

3.2 回填施工的工艺和速率

在土方回填堆载施工过程中，必然会对围堰产生挤压作用，而土方对围堰的侧向应力，会导致土体剪应力增加，将直接影响到围堰的稳定，因此施工工艺和回填速率对围堰稳定性有很大影响。施工过程应控制回填速率，若回填速率过快，会造成回填土方对围堰的挤压力瞬间加大，使围堰的受力状态发生突变，改变围堰的受力平衡，极易造成其失稳破坏。

3.3 临海河涌涨退潮的影响

由于土质围堰将回填区域与外海和临海河涌分隔开，因此围堰直接受海水潮汐影响。涨潮时，围堰土体内含水率变大，相应的孔隙水压力变大；而处于退潮状态时，土体内部水位下降速度会显著滞后于外部，产生指向坡外的渗流。渗流的产生会使土体内部剪应力增加，极易产生滑动面，影响土质围堰的稳定性。

3.4 场区内打桩作业及其他工程行为的影响

场区中存在砂桩打设作业和排水板打设作业会对围堰产生一定影响，另外砂桩作业和大型机械移动会产生挤淤现象，砂桩作业时会扰动软土地基，且该区域淤泥灵敏度较高，受扰动后容易造成围堰失稳破坏。

4 围堰失稳破坏现象

由于回填场区内为流塑状淤泥，在土方回填堆载过程中，回填土挤淤现象比较严重，加上机械推填挤压作用，使围堰产生了一定位移和沉降，进而产生了裂缝，如图1。

图1 土质围堰施工中产生的细小裂缝

在后续回填施工过程中，回填鱼塘南侧围堰在大雨过后出现了十余米段的剧烈变形，出现许多大型裂缝并产生巨大沉降，围堰呈整体圆弧滑动失稳破坏。

根据GPS 位移监测结果可知，围堰开始呈匀速变形，在后续回填施工及恶劣天气影响下，位移发生剧变后呈加速变形状态，位移变形到一个极限值后便发生失稳破坏。这说明围堰的滑塌是一个过程性失稳，在工程施工中位移情况可以有效反应围堰变形情况。

5 围堰修复措施研究

围堰失稳破坏现象发生后，施工方积极调查原因并采取补救措施。其分析得出的原因大致是施工方为了打开后续施工工作面，不断从后方陆域推进回填，造成大量淤泥向围堰涌去，而并未对围堰采取相关保护措施；同时，在围堰的裂缝产生后虽设有GPS每日监测围堰的位移数据，但并未足够关注其变化。当围堰产生过量的位移时未采取持久有效的措施对围堰进行加固，也未严格按照回填施工要点进行施工作业，对围堰挤压过于频繁，在大雨的影响下，便造成了围堰的垮塌。

当围堰出现较大裂缝时，施工方立即暂停了那片区域的回填施工，并对部分区域临近围堰的位置进行减载开挖，开挖深度约为0.5m，并对较低的围堰进行加高。减载开挖是为了减少回填土对围堰的推挤力，降低滑动带来的破坏。但由于围堰失稳状态已经产生，后续施工及天气的扰动极易引起滑塌，在大雨过后围堰便发生了严重的滑塌。在围堰失稳破坏后，施工方立即安排工人在滑塌段进行修补，往滑塌塘埂上翻填淤泥，晾晒固结一段时间后覆盖一层土工布。由于淤泥的流塑性，固结时间较长，短期难以加高到原状高度，也很难形成原状塘埂的强度。同时，围堰失稳滑坡现象已经发生，滑动面也已经形成，盲目加高极易发生进一步滑塌。因此在一次大潮中，围堰再一次滑塌，海水直接淹过已破坏的围堰，进入回填施工场地。海水倒灌对施工场地产生较大破坏，影响了回填施工进度，同时加大了围堰修复的难度。施工方后续也进行了几次围堰加高处理，效果都不是很理想。为了不影响后续施工进度，需采取经济可行的措施尽快将围堰修复。施工方在反复实践和讨论研究后，在吸取前期修复措施的经验下，制定了以下修复措施：

在退潮后，挖设排水沟并用抽水泵配合将进入回填场区的海水排出后，将被淹过的场区加高至略高于设计高程，并打设塑料排水板进行固结，板间间距为1m。在临近围堰的场区开挖0.5m 深、0.5m 宽的隔离沟，为后续围堰修复加高预留足够的侧向挤出空间。

用土质较好且干燥的A 类土将围堰区域推填加高，并用小型推土机碾压推平，碾压时应注意不能造成围堰区域进一步失稳，同时在临海侧坡脚处下沉一些大型石块，并进行简单护坡处理。

为防止围堰再次产生失稳破坏，在围堰上打设若干根长度为十余米的毛竹（长度大于淤泥层最大厚度），按矩形排列的方式沿着塘埂方向打设，打设时要求毛竹底部穿过软弱淤泥层。同时，在加高修复后的围堰区域铺上一层土工布，减少潮汐对围堰的影响。

在采取上述措施并在停止附近场区施工一个月期间内，监测数据显示，围堰无明显位移，也未发生任何滑移现象。在逐步恢复施工后，该段围堰也未发生失稳现象，表明修复措施取得了较好的成果。

6 结语

本文根据深圳某回填造陆工程中发生的土质围堰失稳破坏现象，对其失稳的原因进行分析，同时探讨了围堰修复措施方面的问题，为今后类似工程提供借鉴。在回填造陆工程中，围堰的稳定至关重要。在回填施工作业中，临水围堰稳定性受多种因素影响，因此施工单位要选择合理的施工工艺、合适的施工强度，同时要及时对围堰进行针对性加固。

围堰失稳前，一般会产生一定的沉降并出现裂缝和侧向位移，然后裂缝个数及大小都会不断增大，同时围堰的侧向位移呈加速变化，当位移到一个极限值后，土体便沿某个滑动面急剧下滑，形成失稳破坏，因此施工过程要密切关注围堰的稳定情况。

施工中应设立适当的监测点监测其位移等变化，围堰出现大型裂缝或者位移监测出现异常时，应立刻停止附近区域大强度的施工作业，对围堰进行修复和进一步加固。当围堰失稳破坏情况发生后，由于失稳状态已经形成，不要盲目加高修复围堰，施工单位要针对失稳的原因及时采取有效措施进行修复。围堰修复施工应以便于实施、花费较小、效果良好为原则，尽量降低因围堰滑动失稳造成的影响，防止围堰再次发生失稳破坏。