高梓旺，馬希磊，楊 玲

（1.天津市津堪巖土工程股份有限公司，天津300191；2.交通運輸部天津水運工程科學研究所，天津300456）

當充填袋式防波堤受外力作用發(fā)生滑動時，通常有以下3 種破壞形式［1］。

圖1 沿硬層頂面滑動Fig.1 Sliding along top surface of hard layer

圖2 沿充填袋頂面滑動Fig.2 Sliding along top surface of geotextile pack

圖中Pa為主動土壓力；TT為筋材拉力；PP為被動土壓力；FB為沿筋材表面的摩擦力；Wi為土條重力；bi為土條寬度。

當防波堤滑動后，需判斷滑動類型，以便正確確定后續(xù)處理方案。由于滑動后存在軟弱結構面，傳統(tǒng)方法一般采用鉆孔取土或現場原位測試方法，通過巖土參數的比較找尋滑動面，以確定滑動類型。本文通過對媽祖經貿園外圍海堤滑動案例的勘察和分析，采用地形測量的方法對滑動類型和滑動原因進行判斷和分析，取得了較好的效果。

圖3 深層滑弧滑動Fig.3 Deep circular sliding

1 工程概況

媽祖經貿園外圍海堤工程位于渤海灣西部的天津港北部海域，漢沽區(qū)營城鎮(zhèn)蔡家堡村灘涂海域，東臨天津中心漁港，南至渤海。西鄰航母主題公園圍海外海堤，北臨海濱大道。本工程海堤沿規(guī)劃道路內邊線進行布置，新建海堤總長約3 265 m，其中北側堤長約1 133 m，東側堤長約1 061 m,南側堤長約1 071 m。海堤采用袋裝砂被和塑料排水板的地基處理方式，塑料排水板長度10 m，正方形布置，間距1.2 m。堤體結構采用袋裝砂棱體，袋裝砂棱體與吹填堤心砂緊密結合，交叉同步施工。海堤水面上全面展開，層層推進，及時保護。斷面圖如圖4 所示。

圖4 堤體斷面圖Fig.4 Cross-sectional view of breakwater

圖5 滑動后堤體平面圖Fig.5 Planar graph of breakwater after sliding

2012 年10 月30 日（陰歷9 月16 日）夜間22：30 時，海堤南側S0+000-S0+270 范圍堤體發(fā)生水平滑移，變形范圍約270 m，向外側發(fā)生變形，變形段最大側向變形32.6 m。并在S0+030 和S0+90 處形成兩處缺口，分析為堤體滑動位移較大，導致袋體撕裂破壞所致。發(fā)生滑移時S0+000-S0+270 范圍內正在進行袋裝砂棱體施工，施工標高為+4.0，滑動時堤體高度為6.5～7.0 m?；瑒雍蟮腆w平面圖如圖5 所示。

2 工程地質條件

表1 地層巖性特征及土層分布規(guī)律表Tab.1 Stratigraphic and lithologic characteristics and distribution of soil

3 滑動后的地形測量及分析

3.1 地形測量方法

為了分析堤體滑移的原因及指導后續(xù)加固方案的設計和施工，對滑動段進行了探摸工作。探摸工作主要包括兩部分內容［2］：

（1）斷面釬探。每間隔30 m 進行斷面探摸，與地形測量斷面一致。探摸采用釬探法，選擇在低潮水時，由技術人員乘坐橡皮艇采用釬探桿按橫向間距0.5 m 進行探摸，以確定滑動后原堤體下是否仍有砂棱體存在及砂棱體輪廓線位置。

（2）地形測量。水下地形測量采用美國Odom Hydrotrac 型單頻測深儀進行測量。測量精度為0.01 m，測量誤差為H×5‰±0.05 m（H 為水深值）；堤身地形測量采用Trimble R6 GPS 進行測量。

變形段：每30 m 間隔進行斷面測量，包括滑移段的堤身、堤身兩側各50 m 范圍，以了解滑移后周邊地形變化情況。

其他堤段：每50 m 斷面測量，測量范圍為堤頂內邊線兩側各50 m 范圍。

3.2 測量結果分析

圖6 地形測量平面圖（1:1 000）Fig.6 Planar graph of topographic survey (1:1 000)

圖7 各滑動斷面水深圖(1:200)Fig.7 Bathymetric chart of each sliding section(1:200)

3.2.1 釬探結果分析

通過現場釬探，S0+060、S0+090、S0+120、S0+150 四個斷面在原堤體位置均存在砂棱體，滑動后袋裝砂棱體邊線與設計砂棱體外輪廓線位置基本一致，實際袋裝砂棱體外輪廓線已在“水深及探摸平面圖”（圖5）中標出。

根據探摸的實際堤體內側袋裝砂棱體所處位置，并結合水深測量數據繪制了地形測量平面圖（圖6），對比堤體內側探摸的實際袋裝砂棱體外輪廓線與設計袋裝砂棱體外輪廓線可知：兩條曲線相差不大，基本吻合，相差最大處在S0+000 處，實際袋裝砂棱體外輪廓線比設計的外輪廓線向堤體內側偏了3.2 m。此結果說明雖然堤體向外側發(fā)生了滑移，但在設計袋裝砂棱體外輪廓線附近仍有袋裝砂棱體存在，各滑動斷面水深圖（圖7）也較好的印證了這一點。

3.2.2 地形測量結果分析

選取了滑移量較大的S0+030、S0+060、S0+090、S0+120 四個斷面進行了水深斷面圖（圖7）的繪制及分析（高程基面：天津港理論最低潮面），通過地形測量平面圖和各滑動斷面水深圖可以得到以下信息：（1）通過比較設計堤頂內側線與滑移后實際堤頂內側線，可以從斷面圖5 中得出四個斷面的滑移量分別為：3.23 m、26.26 m、32.60 m、28.79 m。（2）砂棱體滑動后的殘留面（斷面圖中為堤體內側設計袋裝砂棱體外輪廓線至滑動后堤底內側線范圍）基本為一平面，S0+030 斷面、K0+60 斷面、K0+90 斷面、K0+120 斷面的殘留面最大高差分別為0.2 m、1.0 m 、0.9 m、0.3 m。（3）堤體外側基本為一平面，高差均在0.3m 范圍之內。（4）設計袋裝砂棱體外輪廓線內外兩側存在高差，平均高差0.4 m 左右。此位置與現場釬探所得滑動后砂棱體外輪廓線位置基本一致。

3.2.3 地形測量結論

堤體圓弧滑動具備以下3 個特點：（1）滑動面為圓弧面，滑動后堤體軸線應為一弧線。（2）滑動后內側應有滑動切入點；外側應有溢出點，也即隆起點。（3）滑動后堤體內側至滑動切入點之間會形成一斜面。平滑具有以下4 個特點：（1）滑動面為平面，滑動后堤體軸線為一不規(guī)則折線；（2）滑動后外側不形成隆起；（3）滑動后堤體內側至滑動切入點之間形成一平面；（4）滑動后，有時會留下與原堤體軸線平行的一段堤體［3］。

通過對地形測量平面圖（圖6）和各滑動斷面水深圖（圖7）及現場數據分析，可以總結此次堤體滑移具有以下特點：（1）滑動后堤體軸線為一折線；（2）滑動后內側未找到滑動切入點，外側未找到滑動溢出點；（3）滑動后堤體內側為一平面，且有砂棱體存在；（4）滑動后在滑動段中間位置形成一段仍與原堤體軸線平行的堤體；至此可初步判斷此次滑動不符合圓弧滑動的特征。此次滑動應為沿底層砂棱體表面發(fā)生的平滑，中間位置先發(fā)生平滑，兩側堤體在中間堤體的牽引作用下發(fā)生滑動，由于中間堤段和兩側堤段存在滑動位移的差異，在中間堤段兩側發(fā)生剪切作用，并最終在滑動距離最大堤段兩側形成對稱的兩處缺口。

分析滑動原因為，滑動時正值大潮時期（陰歷9 月16 日），晚上22：30 分為最枯潮，潮高為81 cm，而當天最高潮位為372 cm，最高潮和最低潮相差291 cm。由于潮汐作用導致堤體內外產生較大水位差，而滑動段處于整個區(qū)域的陰角位置，且距離排水口較遠，退潮時，海水排出不及時，堤體內外產生極限水位差，堤體在內外水位差的推力作用下，沿底層砂棱體表面發(fā)生平滑［4］。

圖8 （S0+150）斷面深層水平位移曲線圖Fig.8 Horizontal displacement of deep soil (S0+150)

4 監(jiān)測結果分析

滑動段內S 0+150 處設有一監(jiān)測斷面，通過對10 月30 日之前的深層水平位移監(jiān)測數據的分析［5］（圖8），可以看出，堤體滑動前一段時間，深層水平位移變化量較小，在5 mm/d 的限差范圍之內［6］，此事實可說明堤體發(fā)生滑動時，滑動前深層土體并未發(fā)生大的變化，以此可認為深層土體在滑動前并未發(fā)生過大塑性變形，深層土體是穩(wěn)定的，此結果與地形測量結果所得到的結論相吻合，說明地形測量所得結論是合理的。

5 結論建議

通過對媽祖經貿園外圍海堤工程滑動后的地形測量，通過對地形數據的分析總結，正確的判斷了此次滑動的滑動類型，確定了滑動原因，為下一步制定正確的施工補救措施提供了可靠的數據資料。用地形測量的方法進行海堤滑動勘察方法實用可行。通過對此次海堤滑動的勘察分析，在下一步的充填袋結構海堤的施工過程中提出以下建議［7-8］：

（1）將排水口設計成上下多排的形式，可通過開、堵上下排水口，隨施工進程調整排水能力。

（2）由于工期較長，下層充填砂棱體和上層充填砂棱體存在較長的施工間隙，在上層充填砂棱體未施工之前會在下層充填砂棱體上淤積一層薄泥。造成兩層砂棱體之間的摩擦系數降低，增加滑動的可能性。建議在下一步的施工中，在上層砂棱體未施工前先采用水沖等方式將下層砂棱體上的淤泥層清除掉。

（3）如果充填砂棱體的充填料含泥量較高，應適當延長兩層砂棱體施工的間隔時間，待下層砂棱體充分密實后，再吹填上層砂棱體。

（4）外側護面及時進行護面土工布鋪設和進行拋石反壓。

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