盧文浩 周璠 林正友

1 浙江省圍墾現(xiàn)狀

浙江省大陸海岸線長,長江、本省6條入海河流和沿海內(nèi)陸架底質(zhì)為我省沿海灘涂帶來了大量泥砂,灘涂資源豐富。自解放以來到2004年年底,全省共圍成灘涂面積 282萬畝,相當(dāng)于 4個中等縣的面積,解決了300萬人口的生存空間。浙江省人多地少,矛盾突出,土地資源匱乏制約了經(jīng)濟(jì)發(fā)展,如《土地法》明確規(guī)定,經(jīng)濟(jì)建設(shè)占用大量耕地,要“占一補(bǔ)一”,實現(xiàn)耕地總量動態(tài)平衡,圍墾是解決該矛盾的主要有效舉措,如舟山市、慈溪市、蕭山區(qū)現(xiàn)有耕地的40%～50%來源于灘涂圍墾。此外結(jié)合江道整治規(guī)劃,將錢塘江河口灘涂圍墾與治江結(jié)合,以圍代壩,使主江道基本趨于穩(wěn)定,不僅減輕了洪潮災(zāi)害,提高了通航、排澇能力,而且增加了土地資源,綜合效益顯著。

根據(jù)圍墾總體規(guī)劃,浙江省圍墾造地主要規(guī)劃區(qū)為:錢塘江河口圍墾造地區(qū)、北侖、象山港圍墾造地區(qū)、象山東部圍墾造地區(qū)、三門灣圍墾造地區(qū)、臺州東部圍墾造地區(qū)、樂清灣圍墾造地區(qū)、溫州東部圍墾造地區(qū)、洞頭海島圍墾造地區(qū)、舟山市海島圍墾造地區(qū)。

圍墾已成為緩解人多田少矛盾的主要手段,拓展社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展空間的重要措施,造福子孫后代的功德工程。結(jié)合浙江省圍墾工程的形勢和特點(diǎn),進(jìn)行創(chuàng)新性研究,優(yōu)化海堤結(jié)構(gòu)并提出新的結(jié)構(gòu)形式是我省“十一五”科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的具體要求。

2 浙江省圍墾工程地質(zhì)概況

2.1 地形地貌

浙江省沿海地勢自西向東和東北傾斜,直至傾沒于東海,部分則成為島嶼。沿海主要山脈有會嵇山、四明山、天臺山和雁蕩山等,這些山脈的分水嶺相隔形成了錢塘江、甬江、椒江、甌江、飛云江和鰲江等,諸江分別注入東海;沿海有杭州灣、象山港、三門灣、樂清灣、溫州灣等較大港灣12個。大陸岸線全長1 840 km,沿海大小島嶼3 068個(面積 500 m2以上),這些地貌特征,使我省的海岸呈現(xiàn)出岬角、港灣眾多,大陸岸線蜿蜒曲折,沿海島嶼星羅棋布的地貌景觀。

大潮高潮被海水淹沒、大潮低潮出露的陸海過渡地帶是灘涂圍墾的主要區(qū)域,其岸灘地貌有如下三種類型:1)杭州灣淤泥質(zhì)河口平原岸灘地貌類型,杭州灣是潮差大,涌潮強(qiáng)的強(qiáng)潮河口,由于邊灘物質(zhì)抗沖力差,岸灘沖淤變化十分明顯。岸灘又可分為粉砂灘、粉砂～淤泥灘兩種;2)浙東淤泥質(zhì)和基巖岸灘地貌類型,浙東海岸斷裂發(fā)育,岸線曲折、港灣多,有椒江等河流入海,岸灘地貌分為河口平原海岸灘地貌、港灣岸灘地貌和浙東基巖海岸灘地貌,河口平原岸灘面積廣闊,泥砂來源豐富;3)浙江省沿海島嶼,具有以基巖為主的島嶼岸灘地貌。

2.2 地層分布情況

全新世以來,浙江省海面自-30 m左右上升到目前位置的過程中,曾經(jīng)歷過四次海進(jìn)、海退歷程,沿海自北至南發(fā)育了寬廣的海濱平原,主要由杭嘉湖、寧紹、椒黃、溫瑞等平原組成,第四系沉積物厚20 m～329 m。杭州灣及北部沿海會嵇山、四明山北麓的姚江平原,沉積物厚50 m～200 m,由西向東逐步增厚,淺表部以粉土為主,下臥淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土,厚度20 m～40 m;中部和南部沿海地區(qū)以濱海及淺海為主,沉積物最大厚度達(dá)130 m以上,淺表部以淤泥或淤泥質(zhì)黏土為主,厚度分布不一,約20 m～50 m;舟山群島地區(qū)濱海土層的分布,基本類同浙江沿海中部地區(qū)。

浙江省沿海灘涂一般為第四系沉積物所覆蓋,從總體上可分為兩大類:第一類為松散～稍密的粉砂、粉質(zhì)黏土和砂質(zhì)粉土類,主要分布于錢塘江河口和慈溪北部。第二類為淤泥質(zhì)土,為浙東南沿海地區(qū)灘涂主要土類,分布于寧波南部,舟山地區(qū)沿海以及浙中、浙南濱海。

從浙江省沿海地區(qū)有關(guān)地質(zhì)資料及部分圍墾工程勘察成果分析,錢塘江河口及杭州灣南岸灘涂表層以粉砂、粉質(zhì)黏土為主,承載力較高,工程地質(zhì)條件較好;其余地區(qū)廣泛分布有淤泥或淤泥質(zhì)黏土,含水量高,不易固結(jié),具有壓縮性高、承載力低、沉降量大的特性。在這類土質(zhì)上興建圍墾工程,主要工程地質(zhì)問題是深厚軟土的抗滑穩(wěn)定和沉降問題。

3 圍墾技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及主要問題

3.1 圍墾技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1)軟基處理方法。軟土地基處理技術(shù)取得了巨大的發(fā)展,如1973年開始用砂墊層處理軟土地基,1983年土工合成材料加筋成功用于軟基處理,后來土工布在防滲、隔離、加筋中得到廣泛應(yīng)用,1988年的爆破排淤處理軟基,1993年塑料排水板的應(yīng)用及近年來玉環(huán)縣漩門二、三期蓄淡圍墾工程,溫州半島淺灘圍墾等工程中創(chuàng)造的新技術(shù)為圍墾工程提供了更多的經(jīng)驗和指導(dǎo)。2)施工技術(shù)。1989年粉砂地基采用泥漿泵群水力沖填的研究成果,結(jié)束了錢塘江肩挑手扛的圍墾歷史,1985年研制的液壓對開拋石駁、1990年試制鋼架式土方筑堤機(jī)、1991年試制橋式土方筑堤機(jī)、1991年研制的海上打設(shè)塑料排水板船等施工機(jī)械,解決了低灘圍墾遇到的軟基處理、土方施工困難的問題;深水打設(shè)排水板,深水鋪設(shè)土工布,堵口合龍技術(shù)以及土方施工機(jī)械等新技術(shù)、新工藝不斷發(fā)展為海堤建設(shè)提供了技術(shù)保證。3)促淤技術(shù)。1970年大米草促淤的推廣,1976年丁順壩促淤工程的研究,1981年網(wǎng)壩促淤研究,1991年互花米草試驗研究成果,使我省工程與非工程措施在促淤保灘、消浪防臺方面取得了明顯成效。4)防浪消臺。1991年浙江省開敞式海岸波浪要素及波浪爬高的試驗研究;1995年浙東海堤抗浪性能試驗;1994年錢塘江尖山河灣南股槽整治研究成果等,為科學(xué)圍墾、保證圍墾工程建筑物抵御臺風(fēng)提供了技術(shù)保障,提高了圍區(qū)防災(zāi)能力;1982年系統(tǒng)工程在圍墾工程規(guī)劃中的應(yīng)用研究;1996年堵港蓄淡水庫水體淡化對策研究等成果提高了圍區(qū)開發(fā)的技術(shù)含量。

與當(dāng)前灘涂圍墾工程建設(shè)如火如荼的大好形勢相比,特別是面對灘涂圍墾工程建設(shè)當(dāng)中出現(xiàn)的新情況、新問題、新要求,圍墾技術(shù)的研究開發(fā)與推廣應(yīng)用還存在一定的滯后現(xiàn)象。灘涂圍墾工程的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、軟土地基處理、閉氣土方施工技術(shù)、灘涂圍墾與環(huán)境關(guān)系、圍區(qū)規(guī)劃與開發(fā)、灘涂促淤技術(shù)、加強(qiáng)灘涂圍墾前期工作和有關(guān)行業(yè)規(guī)范規(guī)程規(guī)定的修訂等方面是今后圍墾技術(shù)的研究與開發(fā)的主要內(nèi)容。

3.2 主要存在的問題

3.2.1 施工期間破壞

施工期間破壞主要是由于地基處理措施不當(dāng)或者施工措施不合理引起,如雙盤涂海堤三次滑坡。雙盤涂海堤位于寧?？h三門灣的西北端,距離寧?？h城15 km,雙盤涂海堤一期工程圍涂面積為3 618畝,海堤長2 396 m,建設(shè)期兩年半。海堤地基屬第四系地層,為海陸相交互沉積的軟土地層,大多為淤泥質(zhì)土,淤泥質(zhì)土層厚度在15 m左右。

雙盤涂海堤共發(fā)生三起滑堤,滑動情況分別為:

第一次滑動:發(fā)生在西堤0+910～0+970堤段。當(dāng)石壩高程從3.0 m加高到4.0 m時,石壩頂寬5.0 m,靠外海側(cè)沉降20 cm,內(nèi)側(cè)土石交界處沉降80 cm～90 cm,堤頂向內(nèi)傾斜。外海涂面隆起20 cm～40 cm,范圍4 m～5 m;

第二次滑動:發(fā)生在東堤 0+625～0+725,石壩達(dá)3.9 m～4.0 m高程,閉氣土方緊跟加高1.0 m(土方高程幾乎與石壩頂相平),將石壩推出30 cm,外堤腳明顯隆起;

第三次滑動:發(fā)生在西堤0+420～0+580堤段160 m范圍內(nèi),1997年1月14日～1月17日(此時石壩鎮(zhèn)壓層剛剛做好僅半個月),閉氣土方從1.8 m高程加高至3.9 m(最高點(diǎn)),一次平均加土厚1.5 m左右,于1月21日傍晚發(fā)生滑動,滑動中心處,堤中心線外移2.0 m多,堤外涂面隆起1.0 m左右,范圍4 m～5 m,最嚴(yán)重堤段在0+500～0+525。

經(jīng)過斷面測量,查看施工記錄。加荷施工比設(shè)計工期提前8個月～10個月,由此判斷加荷速率太快是發(fā)生滑動的主要原因。其次,加荷方式和施工順序不合理,也是發(fā)生滑動的原因之一,加荷方式要薄層輪加、均衡上升,一次加荷不能太高,施工順序要先加足鎮(zhèn)壓層,后填筑堤身,先筑石壩,后填土方,要求土方經(jīng)石壩遲緩一個施工期。實際施工采取閉氣土方與石壩同時進(jìn)行,一次加土高度超過1.5 m,第二、第三次滑動就是這樣造成的。這是海堤滑坡的外因,內(nèi)因則是海堤地質(zhì)條件太差。

3.2.2 使用階段破壞

1)正常使用狀態(tài)下的破壞。a.砌石護(hù)面。最常見的是干砌石護(hù)面受潮浪沖刷變形,塊石松散脫落,主要原因是:護(hù)面下沒有設(shè)置濾層或濾層設(shè)置不合理,起不到應(yīng)有的反濾層作用;護(hù)坡塊石較小或砌筑質(zhì)量不好,塊石大面朝外,小頭朝里,形成外塞石,被波浪負(fù)壓力吸出,使周圍石塊失去依托,大片護(hù)坡石松散。b.水流沖刷。在水流量大、流速快的堤段,堤腳常受到不同程度的沖刷,容易造成土體流失,目前大多采用拋石護(hù)腳。c.滲漏。主要發(fā)生在一些砂基堤段,經(jīng)常發(fā)生滲水現(xiàn)象。d.土體流失。沒有防護(hù)的后坡土體流失,堤頂及后坡被雨水或高潮位涌浪水流沖出一道道沖溝,在砂堤或以砂質(zhì)含量較高的土填筑的堤段最為明顯。土體流失使得堤身斷面減小,遇臺風(fēng)來襲,海堤難免失事。e.堤身裂縫。即堤身沿縱軸方向出現(xiàn)裂縫并不斷發(fā)展,當(dāng)裂縫發(fā)展到一定程度時,堤身發(fā)生滑坡。f.人為破壞。主要是由于管理不善,如撬開護(hù)面塊石抓蟹、在堤上開挖通道方便出入等人為破壞現(xiàn)象。

2)臺風(fēng)、暴潮造成的破壞。a.決口。決口是最嚴(yán)重的破壞,決口處堤身夷平,土石方損失殆盡,且往往伴有深度不等的沖坑,修復(fù)時需將堤線前推或后移以避開沖坑,修復(fù)工程量大。決口段多位于臺風(fēng)主方向。決口破壞過程有兩種:一種是從后坡開始,破壞發(fā)生在數(shù)分鐘至半小時的極短時間內(nèi),其過程與模型試驗結(jié)果一致;另一種則是從護(hù)面開始,平時松散脫落的護(hù)坡經(jīng)受不住巨浪沖擊,首先垮塌,喪失防護(hù)的土堤隨之被沖平。b.護(hù)面。漿砌石護(hù)坡墻體外表理砌,中間亂石堆填;漿砌塊石水泥砂漿用量不足,施工質(zhì)量不好,當(dāng)臺風(fēng)來臨時最容易受損,導(dǎo)致大塊塌陷并大面積出現(xiàn)裂縫。c.滲漏。9615號臺風(fēng)中,北海白龍堤圍背水坡面出現(xiàn)大面積滲水,局部發(fā)生管涌流砂,主要因為該堤護(hù)面為干砌石,堤身填土以砂性土為主,未進(jìn)行壓密,沒有導(dǎo)滲反壓處理,這是施工不當(dāng)造成的,其他堤圍發(fā)生滲漏的主要原因是涵閘與堤身結(jié)合部處理不好,土方流失,形成管涌通道。d.滑坡。外坡土體不同程度出現(xiàn)滑坡較為多見。“人工高濕塊狀填筑法”修筑土堤,經(jīng)歷自然風(fēng)干,收縮固結(jié)后,堤土表面形成帶有裂隙的硬殼層,其強(qiáng)度參數(shù)c值可超過100 kPa。在風(fēng)暴潮來襲,長時間高潮位作用下,海水漫溢,浸泡堤后土體含水量迅速升高,強(qiáng)度降低,穩(wěn)定性下降,退潮時外坡土體出現(xiàn)不同程度的滑坡,滑弧以坡面圓為主,浸泡時間越長,滑區(qū)越大。

4 結(jié)語

浙江省圍墾歷史悠久,圍墾事業(yè)方興未艾。具有典型性和代表性,同時具有較大的實際應(yīng)用和推廣應(yīng)用價值,建議主要開展如下工作:1)研究粉砂土地基和軟土地基的各種地基處理方式,及對應(yīng)的海塘上部結(jié)構(gòu)形式。2)對比分析各種地基處理方式、海塘上部結(jié)構(gòu)形式等,提出切實可行的設(shè)計斷面形式:應(yīng)具有最好消能效果、具有最小沉降和不均勻沉降以及具有最經(jīng)濟(jì)的斷面。

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