海堤堤基沉降处理与稳定性分析——以东莞市交椅湾某海堤工程为例

陈嘉颖

(广东省水利水电科学研究院，广东 广州 510630)

基于我国浅海开发规模的扩大，各种大型海堤工程已建成或正在建设，其主要包括围海造地、海港建设、防波堤等。由于沿海广泛分布着软弱黏性土层，具有含水量高、压缩性高、抗剪强度低、承载力低等特点，基于此类软弱地基修建海堤工程极易产生较大的沉降，且沉降延续时间较长，直接威胁海堤运行安全。为此，在海堤工程施工期间，必须要加强海堤堤基沉降处理，将沉降变形控制在规范要求内，保证后期海堤工程发挥应有的防护作用。

1 工程概况

本工程为东莞市新建交椅湾板块段剩余南部约4.73 km段海堤，设计防潮标准100 a一遇，永久护岸工程(含水闸)的安全等级为1级，工程建设段临时护岸工程的安全等级为3级。本工程采用复式断面堤型(陡墙—斜坡式堤)，堤防前坡主要采用二级观海平台(宽5.0 m)+框格草皮护坡(坡比1∶3)。堤顶设置7.4 m宽道路，为C30混凝土路面结构，设计堤顶高程为4.5 m，二级平台顶高程为2.5 m，防浪墙顶高程为5.0 m。堤顶每隔50.0 m布置一道3.0 m宽的彩砖人行步道至二级平台。

本工程堤防下地基软弱层主要为淤泥，软塑为主，局部流塑或可塑。分布较连续，所有钻孔均有揭露。钻孔揭露厚度3.10～10.70 m，平均厚度 6.90 m，顶板高程-3.15～2.05 m，底板高程-9.20～5.98 m。淤泥层以下为黏土层，接着是淤泥质层，物理力学指标均较差[1-2]。

2 海堤堤基沉降处理措施

2.1 处理方案

为减少堤身及挡墙等结构的沉降，满足结构稳定要求，同时针对本工程中海堤堤线较长，地基处理范围广的特点，结合类似工程的经验，对堤身范围内的堤基采用塑料排水板作为竖向排水体，与堤身自重加载预压相结合进行处理。

堤身前期先采用施工平台预压，平台顶高程为2.20 m。同时为保证排水板的排水通畅性及基础沉降的均匀性，在排水板施打之前，在堤身位置先布置两层砂陂并设一层单向高强度土工格栅，然后填砂至排水板设计顶高程。考虑到平均低潮位时护岸坡脚处淤泥不露出水面，满足亲水岸线的景观需求等因素，迎水面抛石及混凝土格栅在砂被沉降稳定后，统一布置在平均低潮位以下。

2.2 处理措施

(1)竖向排水体选择。竖向排水体一般采用砂井或塑料排水板，本工程采用塑料排水板，其主要优点是材料质地均匀可靠，排水效果稳定，单孔过水断面大，排水畅通，质量轻、强度高、耐久性好，施工方便，是一种较理想的竖向排水体，应用越来越广泛[3]。

(2)施工平台建设。本工程在迎海面的堤身外侧抛填膜袋砂至2.20 m高程形成施工平台，利用平台在堤身填筑范围采用履带式插板机插打排水板，施工期平台迎海侧做好防护，且平台高程在平均高潮位以上，插打排水板施工基本不受风浪影响。

(3)塑料排水板打设。塑料排水板的打设深度与土层分布、地基中附加应力的大小、建筑物对地基变形及稳定性的要求以及施工期限等因素有关。根据本工程的地质情况，淤泥层厚度大部分在5～8 m，加上下层黏土、淤泥质土层厚8～15 m，插板穿透流泥/淤泥或淤泥混砂层并进入下卧中粗砂层0.5 m，排水板间距1.0 m，正方形布置。

3 海堤稳定与沉降计算

3.1 海堤抗滑稳定计算

(1)计算断面。从地质资料看，本项目堤线所在位置软土地层较为深厚，多数堤段淤泥、淤泥质等软土层深度超过13.0 m，最危险滑弧一般出现在深层滑动。本工程堤基软土层分层亦较为平缓，因此，按海堤结构型式类型选取典型地质横剖面计算。

本工程二级平台以下采用预制混凝土管桩支承，管桩深入至地基持力层(砂砾层)1.00 m，对海堤整体深层滑动稳定是有利的，可阻止滑弧入口往前推移。因此，计算时，对该区域软土的抗剪指标进行适当提高，以符合实际情况[4]。

(2)计算工况。本工程施工期安全稳定计算工况以地基土排水固结措施完成3个月以后的工况为准。另外，本工程新建堤与原有塘埂的距离约40.0 m，施工平台排水固结后新建堤与原塘埂区域可直接推填，堤后填筑高程为4.5 m，几乎与堤顶路面齐平，堤后坡不存在安全滑动隐患，无须再考虑堤身背海坡的抗滑稳定计算。

海堤整体稳定计算工况及水位组合见表1。

表1 临海坡稳定计算工况及水位组合 m

(3)计算方法。边坡稳定计算根据《海堤工程设计规范》 (GB/T 51015—2014)，采用瑞典圆弧滑动法。

(4)计算结果。各计算断面抗滑稳定计算成果如下：①海堤各计算断面抗滑稳定计算结果：临海坡安全系数K：施工期(堤基已完成固结措施)工况：1.430；运行工况：1.353；水位降落：1.348；地震：1.380。②海堤 2.20 m 施工平台各计算断面抗滑稳定计算结果：施工期工况：背海坡安全系数K：1.934；临海坡安全系数K：1.282。

3.2 海堤沉降计算

(1)计算方法。根据规范GB/T 51015—2014推荐的分层总和法,采用地基各土层的e～p曲线计算；同时按照《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》(JTG/T D31-02—2013)与《公路路基施工技术规范》(JTG/T 3610—2019)推荐方法计算任意时刻地基的沉降，由此可以计算各分级加载下的沉降量以及竣工后任意时刻的残余沉降量，并形成围堤盆形沉降曲线。

(2)计算工况。沉降计算应包括堤顶中心线处堤身和堤基的最终沉降量和工后沉降量。荷载计算条件取低潮位均值-0.543 m。

根据规定，公路软土地基路堤在基准期内的残余沉降量不应超过0.5 m。为满足工后残余沉降不超过0.5 m的控制标准，堤身地基采用打排水板加快基础固结，排水板的长度由计算确定。根据本工程的具体情况、用地性质，堤坝沉降按50 a设计基准期计算。

(3)计算断面。根据地质断面及堤身断面型式选择。

(4)计算成果。海堤断面沉降计算结果见表2。本次计算断面的堤身部位由于施打了排水板，能满足基准期残余沉降量<0.5 m和竣工期平均固结度>0.8的要求。堤身部位施工后残余沉降较小，根据计算结果，堤身部位预留沉降10 cm。

表2 海堤断面沉降计算成果 m

施工平台结束以后，由于桩体深入砂层，二级平台沉降减缓。二级平台后堤身沉降与施工平台存在一定的沉降差，施工过程中采取堤身分层填筑施工以及平台顶面预留施工口，后期填筑减少沉降差的影响。

实际施工时应加强对海堤施工过程的沉降观测，根据实际沉降观测成果修正计算，预测工后残余沉降和预留各部位超高。

4 结 语

在软土地基上修建海堤工程时，由于软土具有不均匀性、低强度、低透水性以及高压缩性，极易出现沉降变形问题，引发严重后果。基于此，在海堤建设时，必须结合区域工程地质特性，合理制定堤基沉降处理方案，落实相关工程处理措施与稳定性分析工作，为海堤工程后期安全稳定运行奠定坚实的基础。