文/趙翔、石紫煜

1 陸域形成圍堰失穩(wěn)原理分析

深圳某沿海地區(qū)為軟土地基，主要由淤泥質土或淤泥質軟土組成，在場地地質狀況較差情況下，回填過程中產生的擠淤等問題必然會影響圍堰的穩(wěn)定性。引起圍堰失穩(wěn)破壞的根本原因是軟弱地基中某個面上的剪應力超過了它的抗剪強度，穩(wěn)定平衡遭到破壞。造成失穩(wěn)主要有兩方面因素：一是由于剪應力的增加，二是由于軟土地基本身抗剪強度的減小[1]。根據天然地基穩(wěn)定性分析，如果不采取任何地基處理措施，在原場地內回填堆載，填土高度僅為2～3m 時，回填邊坡便達到極限穩(wěn)定狀態(tài)，繼續(xù)填土極易造成邊坡失穩(wěn)[2]。

2 工程背景

本文依托工程為深圳市某回填造陸工程，為了接納棄土以緩解深圳市棄土堆積的問題，本次回填造陸工程將不采用吹填方式，而選用土方回填堆載。本次回填造陸工程區(qū)域現狀主要為養(yǎng)殖魚塘，魚塘內主要為流塑狀淤泥。養(yǎng)殖魚塘塘埂將本次圍填海區(qū)域同外海天然的分隔開來，但潮水漲落對魚塘埂穩(wěn)定性有一定影響。另外，養(yǎng)殖魚塘塘埂作為工程中臨時土圍堰結構，其穩(wěn)定性對工程質量及進度安排有較大影響，因此施工期間保持魚塘埂穩(wěn)定對工程施工有重要意義。

原狀塘埂主要由松散狀黏性土及回填的淤泥質土組成，局部用塊石、廢棄砼小船護坡，揭露厚度2.1～3.6m，平均2.8m，塘堤、河堤標高3.95～4.26m，堤底地層為流塑狀淤泥，堤上主要用于行人及運載輕質物料，現狀塘埂的臨海一側部分地段用塊石或廢棄砼小船護坡，除此無其他防護措施。

該回填區(qū)淤泥為飽和軟黏土，②1淤泥層厚度1.8～6.5m，平均4.61m，層底標高-0.12～-5.29m；②2淤泥層厚度1.6～13.2m，平均5.55m，層底標高-7.93～-11.35m，地下水位為2.03～2.42m。取流泥層及淤泥層若干樣品進行抗剪強度測定，測得其抗剪強度處于2.6～23.7kPa，靈敏度處于1.1～3.4。由此可知，該區(qū)域淤泥靈敏度較高，當受到擾動或震動時，其抗剪強度急劇下降，土體易產生滑移、沉陷，因此回填過程中塘埂極易發(fā)生失穩(wěn)破壞[3]。

3 影響土質圍堰穩(wěn)定性主要因素

根據本工程的實際情況，得出以下影響圍堰穩(wěn)定性的主要因素：

3.1 土質圍堰的內在因素

由庫倫抗剪強度理論可知，土體粘聚力和內摩擦角對土質圍堰穩(wěn)定性有較大影響。根據公式τ=σtanφ+c 可知，在其他影響因素不變的情況下，粘聚力c 越大，土體抗剪強度越大；同理，內摩擦角φ 越大，抗剪強度越大[4]。而原狀塘埂主要由松散黏性土和淤泥質土組成，流泥層和淤泥層內摩擦角及凝聚力都較低，同時由室內實驗測得的土體抗剪強度也較低，容易發(fā)生剪切破壞等問題。

3.2 回填施工的工藝和速率

在土方回填堆載施工過程中，必然會對圍堰產生擠壓作用，而土方對圍堰的側向應力，會導致土體剪應力增加，將直接影響到圍堰的穩(wěn)定，因此施工工藝和回填速率對圍堰穩(wěn)定性有很大影響。施工過程應控制回填速率，若回填速率過快，會造成回填土方對圍堰的擠壓力瞬間加大，使圍堰的受力狀態(tài)發(fā)生突變，改變圍堰的受力平衡，極易造成其失穩(wěn)破壞。

3.3 臨海河涌漲退潮的影響

由于土質圍堰將回填區(qū)域與外海和臨海河涌分隔開，因此圍堰直接受海水潮汐影響。漲潮時，圍堰土體內含水率變大，相應的孔隙水壓力變大；而處于退潮狀態(tài)時，土體內部水位下降速度會顯著滯后于外部，產生指向坡外的滲流。滲流的產生會使土體內部剪應力增加，極易產生滑動面，影響土質圍堰的穩(wěn)定性。

3.4 場區(qū)內打樁作業(yè)及其他工程行為的影響

場區(qū)中存在砂樁打設作業(yè)和排水板打設作業(yè)會對圍堰產生一定影響，另外砂樁作業(yè)和大型機械移動會產生擠淤現象，砂樁作業(yè)時會擾動軟土地基，且該區(qū)域淤泥靈敏度較高，受擾動后容易造成圍堰失穩(wěn)破壞。

4 圍堰失穩(wěn)破壞現象

由于回填場區(qū)內為流塑狀淤泥，在土方回填堆載過程中，回填土擠淤現象比較嚴重，加上機械推填擠壓作用，使圍堰產生了一定位移和沉降，進而產生了裂縫，如圖1。

圖1 土質圍堰施工中產生的細小裂縫

在后續(xù)回填施工過程中，回填魚塘南側圍堰在大雨過后出現了十余米段的劇烈變形，出現許多大型裂縫并產生巨大沉降，圍堰呈整體圓弧滑動失穩(wěn)破壞。

根據GPS 位移監(jiān)測結果可知，圍堰開始呈勻速變形，在后續(xù)回填施工及惡劣天氣影響下，位移發(fā)生劇變后呈加速變形狀態(tài)，位移變形到一個極限值后便發(fā)生失穩(wěn)破壞。這說明圍堰的滑塌是一個過程性失穩(wěn)，在工程施工中位移情況可以有效反應圍堰變形情況。

5 圍堰修復措施研究

圍堰失穩(wěn)破壞現象發(fā)生后，施工方積極調查原因并采取補救措施。其分析得出的原因大致是施工方為了打開后續(xù)施工工作面，不斷從后方陸域推進回填，造成大量淤泥向圍堰涌去，而并未對圍堰采取相關保護措施；同時，在圍堰的裂縫產生后雖設有GPS每日監(jiān)測圍堰的位移數據，但并未足夠關注其變化。當圍堰產生過量的位移時未采取持久有效的措施對圍堰進行加固，也未嚴格按照回填施工要點進行施工作業(yè)，對圍堰擠壓過于頻繁，在大雨的影響下，便造成了圍堰的垮塌。

當圍堰出現較大裂縫時，施工方立即暫停了那片區(qū)域的回填施工，并對部分區(qū)域臨近圍堰的位置進行減載開挖，開挖深度約為0.5m，并對較低的圍堰進行加高。減載開挖是為了減少回填土對圍堰的推擠力，降低滑動帶來的破壞。但由于圍堰失穩(wěn)狀態(tài)已經產生，后續(xù)施工及天氣的擾動極易引起滑塌，在大雨過后圍堰便發(fā)生了嚴重的滑塌。在圍堰失穩(wěn)破壞后，施工方立即安排工人在滑塌段進行修補，往滑塌塘埂上翻填淤泥，晾曬固結一段時間后覆蓋一層土工布。由于淤泥的流塑性，固結時間較長，短期難以加高到原狀高度，也很難形成原狀塘埂的強度。同時，圍堰失穩(wěn)滑坡現象已經發(fā)生，滑動面也已經形成，盲目加高極易發(fā)生進一步滑塌。因此在一次大潮中，圍堰再一次滑塌，海水直接淹過已破壞的圍堰，進入回填施工場地。海水倒灌對施工場地產生較大破壞，影響了回填施工進度，同時加大了圍堰修復的難度。施工方后續(xù)也進行了幾次圍堰加高處理，效果都不是很理想。為了不影響后續(xù)施工進度，需采取經濟可行的措施盡快將圍堰修復。施工方在反復實踐和討論研究后，在吸取前期修復措施的經驗下，制定了以下修復措施：

在退潮后，挖設排水溝并用抽水泵配合將進入回填場區(qū)的海水排出后，將被淹過的場區(qū)加高至略高于設計高程，并打設塑料排水板進行固結，板間間距為1m。在臨近圍堰的場區(qū)開挖0.5m 深、0.5m 寬的隔離溝，為后續(xù)圍堰修復加高預留足夠的側向擠出空間。

用土質較好且干燥的A 類土將圍堰區(qū)域推填加高，并用小型推土機碾壓推平，碾壓時應注意不能造成圍堰區(qū)域進一步失穩(wěn)，同時在臨海側坡腳處下沉一些大型石塊，并進行簡單護坡處理。

為防止圍堰再次產生失穩(wěn)破壞，在圍堰上打設若干根長度為十余米的毛竹（長度大于淤泥層最大厚度），按矩形排列的方式沿著塘埂方向打設，打設時要求毛竹底部穿過軟弱淤泥層。同時，在加高修復后的圍堰區(qū)域鋪上一層土工布，減少潮汐對圍堰的影響。

在采取上述措施并在停止附近場區(qū)施工一個月期間內，監(jiān)測數據顯示，圍堰無明顯位移，也未發(fā)生任何滑移現象。在逐步恢復施工后，該段圍堰也未發(fā)生失穩(wěn)現象，表明修復措施取得了較好的成果。

6 結語

本文根據深圳某回填造陸工程中發(fā)生的土質圍堰失穩(wěn)破壞現象，對其失穩(wěn)的原因進行分析，同時探討了圍堰修復措施方面的問題，為今后類似工程提供借鑒。在回填造陸工程中，圍堰的穩(wěn)定至關重要。在回填施工作業(yè)中，臨水圍堰穩(wěn)定性受多種因素影響，因此施工單位要選擇合理的施工工藝、合適的施工強度，同時要及時對圍堰進行針對性加固。

圍堰失穩(wěn)前，一般會產生一定的沉降并出現裂縫和側向位移，然后裂縫個數及大小都會不斷增大，同時圍堰的側向位移呈加速變化，當位移到一個極限值后，土體便沿某個滑動面急劇下滑，形成失穩(wěn)破壞，因此施工過程要密切關注圍堰的穩(wěn)定情況。

施工中應設立適當的監(jiān)測點監(jiān)測其位移等變化，圍堰出現大型裂縫或者位移監(jiān)測出現異常時，應立刻停止附近區(qū)域大強度的施工作業(yè)，對圍堰進行修復和進一步加固。當圍堰失穩(wěn)破壞情況發(fā)生后，由于失穩(wěn)狀態(tài)已經形成，不要盲目加高修復圍堰，施工單位要針對失穩(wěn)的原因及時采取有效措施進行修復。圍堰修復施工應以便于實施、花費較小、效果良好為原則，盡量降低因圍堰滑動失穩(wěn)造成的影響，防止圍堰再次發(fā)生失穩(wěn)破壞。