張亞敬　唐繼彬　王笑難　趙金祿

摘 要：文章介紹了天津地區(qū)某高樁碼頭擋土接岸結(jié)構(gòu)物滑移事故，從挖泥作業(yè)對邊坡的影響、灘涂護(hù)底狀況、壩體下滲水情況、極

端低水位等方面詳細(xì)分析了事故的原因，得出該滑移事故是由諸多不利因素共同作用下形成的結(jié)論。針對此次事故從設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測角度介紹了有利于岸坡?lián)跬两影督Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定的加固補(bǔ)救方案，該方案實(shí)施后經(jīng)實(shí)踐證明是成功的。

關(guān)鍵詞：接岸結(jié)構(gòu)物 滑移 補(bǔ)救措施

高樁碼頭是軟土地基上最為常見的碼頭結(jié)構(gòu)型式之一，大多為透空式結(jié)構(gòu)，碼頭下方為斜坡式岸坡，對波浪反射輕，泊穩(wěn)條件好，施工進(jìn)度快。但高樁碼頭也有它的不足之處，如上部結(jié)構(gòu)適應(yīng)工藝荷載變化或超載的能力差，特別是接岸結(jié)構(gòu)處理較為復(fù)雜。高樁碼頭一般建在水陸接壤的灘涂岸坡邊，即慣稱的連片或引橋式結(jié)構(gòu)，而且大多前方承臺(tái)為連續(xù)結(jié)構(gòu)，后方承臺(tái)為簡支結(jié)構(gòu)。因而極易受接岸結(jié)構(gòu)型式和使用的變形影響。岸坡極易產(chǎn)生向臨水側(cè)位移、變形甚至滑坡等破損現(xiàn)象。天津地區(qū)岸坡土體具有高密度、高含水量的特點(diǎn)，所以其碼頭結(jié)構(gòu)多采用高樁結(jié)構(gòu)。

工程概述

天津地區(qū)某高樁碼頭：碼頭承臺(tái)總長582.5m，寬度為11.98m，碼頭采用連片引橋式布置，碼頭承臺(tái)通過4座引橋（1#～4#）與陸域連接，引橋?qū)挾葹?0.0m，引橋后方接岸結(jié)構(gòu)物為軟土地基加固后的重力式鋼筋混凝土擋土墻，非引橋處為原有斜坡圍堤主體結(jié)構(gòu)，碼頭承臺(tái)及引橋均采用高樁梁板結(jié)構(gòu)。碼頭頂面標(biāo)高6.0m，碼頭前沿泥面頂標(biāo)高為-5.8m。碼頭下岸坡從碼頭前沿泥面頂標(biāo)高-5.8m以1：2坡度到-3.4m，從-3.4m以1：2.7的坡度過渡到原泥面（高程系統(tǒng)采用天津港理論最低潮面）。碼頭斷面如圖1所示。

圖1 碼頭斷面圖

2010年12月6日晚十點(diǎn)零七分碼頭接岸結(jié)構(gòu)處圍堤突然發(fā)生局部潰堤、向海側(cè)滑移事故，沿堤滑移范圍長度（東西方向）達(dá)110米，從挖泥上坡肩向陸側(cè)縱深（南北方向）達(dá)30～40米，而且在原堤頂滑塌兩側(cè)還有寬達(dá)10公分～2公分不等的多道裂縫，原堤陸側(cè)電線桿一根倒向海側(cè)滑塌區(qū)，滑塌區(qū)兩側(cè)砌石擋浪墻也發(fā)生了錯(cuò)動(dòng)裂縫，從堤頂?shù)揭鸦嗝娓卟?～4米，呈典型圓弧滑動(dòng)跡象。碼頭接岸結(jié)構(gòu)滑移現(xiàn)場情況如圖2所示。碼頭接岸結(jié)構(gòu)滑移區(qū)平面示意圖如圖2所示。

圖2 碼頭接岸結(jié)構(gòu)滑移現(xiàn)場情況

事故原因分析

事故發(fā)生后，建設(shè)單位立即會(huì)同原圍堤設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位；碼頭設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位以及碼頭施工變形檢測單位，并聘請了有關(guān)專家共同召開了潰堤事故原因分析與應(yīng)采取的對策會(huì)議?？茖W(xué)的確定了補(bǔ)救對策與下一步施工安排及碼頭護(hù)岸結(jié)構(gòu)進(jìn)行核算與加固措施。

1、基槽開挖分析

發(fā)生滑坡時(shí)，碼頭還未進(jìn)行打樁作業(yè)處于開挖階段，碼頭引橋處正在進(jìn)行2m3抓斗船挖槽作業(yè)，挖泥邊坡1：2.7分層開挖，2m為一層，自然坍坡處理，實(shí)際浚深只達(dá)-3.0米（設(shè)計(jì)底標(biāo)高為-5.8m），沒有超深問題。從挖泥施工圖上可以看出，基槽挖泥超寬范圍較多，設(shè)計(jì)岸坡為1：2.7（在天津地區(qū)常為-10.0m以上為1：3，-10.0m以下為1：2），在碼頭引橋區(qū)實(shí)挖坡度多陡于1：2.7，設(shè)計(jì)上還清除了1/2壩體拋石護(hù)坦。

2、設(shè)計(jì)岸坡的穩(wěn)定性分析

圍堤原設(shè)計(jì)下方是要施打排水板軟基加固處理的，筑堤材料采用充砂袋，原建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位因搶工期在未征得原設(shè)計(jì)單位的同意下而擅自取消了排水板施工，并且筑堤材料也改用了孔隙率大的工業(yè)廢渣棄土筑堤。該處又為原圍堤吹泥造陸泄水口處。挖泥區(qū)陸側(cè)正在進(jìn)行軟土地基插淺板后覆水真空預(yù)壓加載中，由于壩體材料孔隙大而形成了滲水通道，也造成壩體抗滑力薄弱。

挖泥區(qū)陸側(cè)正在進(jìn)行軟土地基插淺層排水板后覆水真空加載80kpa中，施工中沒有設(shè)置專門的排水管道只是挖排水溝，從現(xiàn)場情況了解因壩體滲流，坍塌處形成滲流通道。海側(cè)灘涂局部有沖溝，與滲流通道相通，加大了滲流作用。

設(shè)計(jì)挖泥邊坡1：2.7偏于冒險(xiǎn)（這是天津地區(qū)邊坡不穩(wěn)定的臨界狀態(tài)），并且設(shè)計(jì)清除了工作船碼頭引橋處1/2壩體護(hù)坦拋石，客觀上減小了阻滑力。

3、施工順序分析

建設(shè)單位安排的建設(shè)順序不合理，挖泥前岸上軟土地基應(yīng)加固好，實(shí)際施工中，挖泥和軟基處理同時(shí)進(jìn)行。并且軟基處理過程中施工單位施工順序也不合理，是從陸側(cè)向海側(cè)逐漸推進(jìn)的，這樣海側(cè)的地基實(shí)際上還沒有加固相對薄弱。

4、其他原因

根據(jù)潮位資料顯示，當(dāng)時(shí)正值天文大低潮潮位0.4米，加上西北風(fēng)的減水效應(yīng)實(shí)際水位低于0.4米，地下水位與臨海面水位差加大，超過了設(shè)計(jì)極值；另外圍堤頂上為施工行車通道，經(jīng)常有重車通過，堤上行車及后方真空預(yù)壓加荷都增加了圍堤滑動(dòng)力；而且現(xiàn)場變形監(jiān)測周期過大，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)滑塌前的傾斜跡象。

總之，圍堤滑塌的根本原因是圍堤滑動(dòng)阻滑力小于圍堤的滑動(dòng)力。此次圍堤滑塌有多種影響因素，而且是最不利因素的組合作用下造成的。首先是阻止壩體位移的阻滑力在不斷的減小中而使壩體向海側(cè)滑動(dòng)的滑動(dòng)力在不斷的加大中，當(dāng)這種滑動(dòng)力大于阻滑力時(shí)必然產(chǎn)生向海側(cè)的滑動(dòng)，由于滑動(dòng)位移帶動(dòng)壩體的塌陷。而且本次滑塌是由局部開始向周圍擴(kuò)展的，形成圓弧滑動(dòng)的特征。

挖泥邊坡失穩(wěn)是第一個(gè)原因；灘涂護(hù)底因挖泥影響造成塌落是第二個(gè)原因；壩體下未打排水板及泄水口的滲水影響造成壩體的抗力薄弱是第三個(gè)原因；堤上行車及后方加荷增大了滑動(dòng)力是第四個(gè)原因；2010年12月6日出現(xiàn)了設(shè)計(jì)極限低水位情況，構(gòu)成極端條件受力過程與該處有沖溝消弱了斷面才在該處誘發(fā)了局部滑坡潰堤事故。

由于軟土地基受力與變形有一個(gè)能量積聚與突然釋放的過程，因而變形監(jiān)測單位在事故前一日現(xiàn)場檢測時(shí)未能發(fā)現(xiàn)過大變形的跡象，加上現(xiàn)場監(jiān)測周期過長，因而未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)跡象。

補(bǔ)救措施

1、碼頭設(shè)計(jì)方面

根據(jù)滑坡發(fā)生后的檢測單位探明的現(xiàn)場地形測量、土質(zhì)調(diào)查和潛水探摸的資料，設(shè)計(jì)單位對原設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)核，確定此次滑坡事件對之后高樁碼頭的建設(shè)沒有造成大范圍的影響，為了增加接岸結(jié)構(gòu)的安全度與防止滑動(dòng)變形的長期影響，采納碼頭監(jiān)理單位提出在擋土墻基礎(chǔ)下打設(shè)灌注樁的建議，在擋土墻基礎(chǔ)下打設(shè)Φ800mm鋼筋混凝土灌注樁，間距5.8米，共打設(shè)52根。有效的減小引橋使用后期不均勻沉降影響。 碼頭與擋土墻斷面圖如圖4所示。

2、施工階段

事故發(fā)生后施工單位、監(jiān)測單位進(jìn)行現(xiàn)場斷面測量與十字板檢測探明滑動(dòng)面位置與范圍；原圍堤施工單位清除坍塌圍堤，并科學(xué)、慎重的恢復(fù)原圍堤：圍堤底部鋪設(shè)一層土工布，其上反壓10～150kg碎石約1.5米高，之后填筑建筑碎渣至設(shè)計(jì)高程。

滑塌區(qū)暫停挖泥作業(yè)，調(diào)整挖泥施工區(qū)間順序。設(shè)計(jì)挖泥邊坡改為1：3，在挖泥過程中勤對表，勤看水尺，增加水深測量次數(shù)，嚴(yán)格控制挖泥深度?；弁谀嘟Y(jié)束后監(jiān)理單位及時(shí)進(jìn)行聯(lián)合隱蔽工程驗(yàn)收。

陸上造陸區(qū)域真空預(yù)壓真空膜上覆水盡量少，嚴(yán)禁將水漏到壩體上，同時(shí)鋪設(shè)排水管道做好下管引流工作。

合理安排打樁施工，盡量減少打樁震動(dòng)對岸坡的影響，采用順排間隔沉樁，低潮不打，高潮打，大潮汛不打，小潮汛打，避免在打樁時(shí)岸坡里產(chǎn)生較大的水位差。同時(shí)限制每日打樁根數(shù)不超過10根，累計(jì)錘擊數(shù)不超過10000擊，讓土壤中因沉樁震動(dòng)引起的孔隙水壓力得以消散，避免超孔隙水壓力的集中，以利于岸坡穩(wěn)定。加快樁帽與梁板的施工進(jìn)度，使碼頭連成整體。

加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)測，施工現(xiàn)場監(jiān)測委托第三方監(jiān)測單位負(fù)責(zé)實(shí)施，制定詳細(xì)的監(jiān)測方案，監(jiān)測內(nèi)容包括：岸坡沉降、位移、孔隙水壓力和測斜等，加密壩體變形檢測，監(jiān)測范圍擴(kuò)大到整個(gè)北圍堤。建立圍堤位移警戒值并能做到快速報(bào)警，確?；謴?fù)期與碼頭建設(shè)期的工程安全。

施工監(jiān)理，監(jiān)理單位積極參與事故的處理，派出專家參與事故原因分析及對策會(huì)議，并提出了碼頭擋土墻基礎(chǔ)下打設(shè)灌注樁的合理建議。嚴(yán)格監(jiān)督施工單位按照確定的擋土墻加固方案進(jìn)行施工。督促監(jiān)測單位按監(jiān)測方案埋設(shè)監(jiān)測儀器、提取觀測數(shù)據(jù)，并及時(shí)上報(bào)，同時(shí)做好碼頭沉降、位移等觀測數(shù)據(jù)的分析，對碼頭施工工程的變形觀測進(jìn)行監(jiān)督管理。

結(jié)語

此次高樁碼頭接岸結(jié)構(gòu)物岸坡滑坡事故造成了一定的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失，該工程沒有臨近建筑，沒有引起較大范圍的事故。事故發(fā)生的原因是多方面的綜合影響，說明軟土基地上淺基礎(chǔ)重力式擋土接岸結(jié)構(gòu)物的風(fēng)險(xiǎn)性，而采用深基礎(chǔ)擋土接岸結(jié)構(gòu)物，它使后方土推力不傳遞給后方樁臺(tái)，有突出的優(yōu)越性。

在該碼頭施工中，合理的安排了施工順序，采用了有利于岸坡穩(wěn)定的施工措施，通過施工單位和監(jiān)理單位的不懈努力，對施工的每個(gè)工序嚴(yán)格把關(guān)，安全、質(zhì)量和工期管理措施到位，管理規(guī)范，工程資料齊全、可信。碼頭于2011年9月26日竣工并正式投入運(yùn)營，至今運(yùn)轉(zhuǎn)正常。本碼頭的順利竣工投產(chǎn)為在吹填的軟土地區(qū)淺基礎(chǔ)擋土接岸結(jié)構(gòu)加固積累了經(jīng)驗(yàn)，也對類似滑坡地區(qū)繼續(xù)高樁碼頭施工的補(bǔ)救提供了參考。

（第一作者單位：天津水運(yùn)工程科學(xué)研究院）