王建華，王海禮，趙 凡，朱嫻嫻，陳 洲

(1.浙江省錢塘江流域中心，浙江 杭州 310016；2.浙江省錢塘江管理局勘測設計院，浙江 杭州 310016)

浙江省沿海地區(qū)一直受洪水、潮汐、涌潮、風浪、風暴潮的威脅，海塘是沿海地區(qū)防御洪潮災害的主要工程設施，對保護沿海人民生命財產(chǎn)安全、維護社會安定、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展起著重要作用。全省現(xiàn)有一線海塘2014 km，備塘931 km，大多為20世紀末和21世紀初建設的以混凝土、漿砌塊石為護面的斜坡塘或直立式標準海塘，錢塘江河口還有部分距今約300年的明清時期古海塘和近現(xiàn)代(民國時期和新中國成立前后)建造的混凝土塘。海塘工程是典型的線型工程，與水庫大壩和一般的堤防工程相比，形式更多樣，不同海塘結(jié)構(gòu)差異更大，圖1為錢塘江海寧段明清時期古海塘典型斷面。

圖1 古海塘典型斷面圖(單位：m)

近年來，隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，沿海地區(qū)大規(guī)?；A設施建設逐漸增多，取排水工程、管道管線工程、隧道橋梁工程、碼頭渡口工程、閘站工程等工程均會涉及海塘，或跨越或穿越或平行或搭設， 施工和運行期間均會不同程度影響海塘安全，尤其在海塘周邊近距離開展基坑開挖、頂管盾構(gòu)、重機行走等時，塘身周邊土層原始應力發(fā)生改變，土體平衡遭到破壞，從而對海塘安全產(chǎn)生一定影響。因此，作為項目審批監(jiān)管的重要環(huán)節(jié)和手段，為確保海塘安全，開展海塘安全監(jiān)測是必要的。

2012年水利部發(fā)布了《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》，針對土石壩提出了變形、滲流、壓力(應力)、環(huán)境量等指標的監(jiān)測要求。2020年水利部發(fā)布的《堤防工程安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》，對堤防工程的常規(guī)監(jiān)測提出了變形、滲流、土壓力與應力應變、環(huán)境量等要求，增加了根石探測和隱患探測兩個專項探測。這兩個技術(shù)標準針對工程本身日常運行情況進行監(jiān)測，而對涉堤項目對工程安全的影響沒有提出針對性的監(jiān)測措施。因此,有必要對涉河涉堤項目按照施工方式進行分類，分析不同方式對海塘造成的影響，同時結(jié)合海塘結(jié)構(gòu)特點，提出海塘涉河涉堤項目安全監(jiān)測方案，并按照“技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理”原則，規(guī)范海塘安全監(jiān)測設計，實現(xiàn)海塘動態(tài)實時監(jiān)測和預警，提升安全監(jiān)管能力，保障海塘工程運行安全。

1 涉河涉堤項目影響分區(qū)與安全監(jiān)測設計

涉河涉堤項目影響區(qū)是指項目施工時對周圍巖土體和周邊環(huán)境造成的影響區(qū)域，根據(jù)施工對周圍巖土體擾動和周邊環(huán)境影響的程度與范圍，可劃分為主要、次要和可能等三個影響區(qū)[1]。不同影響區(qū)對安全監(jiān)測的監(jiān)測項目設置、測點布置要求不同。海塘涉河涉堤項目一般分為基坑工程、穿堤工程、跨堤工程、其他工程等四類，不同類別其影響分區(qū)的計算方法及安全監(jiān)測布置有所不同。

1.1 基坑工程

基坑工程主要是指涉河涉堤項目中涉及的施工工作井、下沉式道路、管線溝槽等明挖工程，形成敞開式工作面，容易造成海塘滑坡、傾斜、沉降、裂縫、透水等安全隱患。基坑工程影響分區(qū)根據(jù)基坑深度確定，計算范圍見表1。海塘在基坑工程主要影響區(qū)內(nèi)，應開展豎向位移(沉降)、表層水平位移、深層水平位移、裂縫等監(jiān)測；在次要影響區(qū)內(nèi)，應開展豎向位移和裂縫監(jiān)測；在可能影響區(qū)內(nèi)，一般僅對沉降開展監(jiān)測。除上述必測項目外，可根據(jù)實際情況增加其他監(jiān)測項目。

表1 基坑工程影響分區(qū)

1.2 穿堤工程

穿堤工程主要是指采用盾構(gòu)、頂管或定向鉆施工方法從海塘塘身或下部穿越施工的工程，以隧道和管道最為常見，施工和運行期間容易造成海塘沉降、塌陷、傾斜、裂縫、透水等安全隱患[2]。穿堤工程影響分區(qū)根據(jù)底板埋深確定，計算范圍見表2。海塘在穿堤工程主要影響區(qū)內(nèi)時，應重點開展沉降、深層水平位移、土體分層豎向位移等監(jiān)測，在次要影響區(qū)內(nèi)應開展沉降監(jiān)測，其他可根據(jù)實際情況選測。

表2 穿堤工程影響分區(qū)

1.3 跨堤工程

跨堤工程主要指橋梁、渡槽、管道等建筑物跨越海塘施工的工程。臨近海塘的跨堤建筑物支墩施工，需基坑開挖時參照基坑工程監(jiān)測要求，支墩樁基施工時，施工期間容易造成海塘沉降、塌陷、傾斜、透水、裂縫等安全隱患?？绲坦こ逃绊懛謪^(qū)根據(jù)入土樁長確定，計算范圍見表3。樁基分為擠土樁和非擠土樁兩類，擠土樁對海塘的破壞力更強。海塘在擠土樁主要影響區(qū)內(nèi)時，應開展沉降、水平位移、深層土體水平位移、孔隙水壓力等監(jiān)測;在次要影響區(qū)內(nèi)應開展豎向位移、水平位移監(jiān)測，非擠土樁可適當降低監(jiān)測要求。

表3 跨堤工程影響分區(qū)

1.4 其他工程

其他工程是指除基坑工程、穿堤工程和跨堤工程之外的取土填土、采石爆破、打樁和真空(堆載)預壓等工程。填土、堆載和真空預壓等土體應力發(fā)生較大變化時，應對海塘沉降、水平移位和孔隙水壓力等進行監(jiān)測。采石爆破、打樁和機械運行等產(chǎn)生較大振動影響時，應對海塘進行振動專項監(jiān)測。

2 主要監(jiān)測項目與測點布置要求

針對海塘工程結(jié)構(gòu)特點，涉河涉堤項目安全監(jiān)測主要以垂直位移(沉降)、水平位移(包括表層水平位移和深層水平位移)、土體分層豎向位移、裂縫等變形監(jiān)測為主，輔之塘身浸潤線、滲透壓力等滲流監(jiān)測，特殊塘段如古海塘或遇特殊施工環(huán)境時還需開展土壓力、傾斜、振動等專項監(jiān)測。監(jiān)測點應布設在能反映海塘結(jié)構(gòu)變形特征的關(guān)鍵部位和受施工影響敏感的部位，具體要求如下：1) 豎向位移測點應沿海塘橫斷面布置，每個斷面布置3～5個測點，主要影響區(qū)每10～20 m布置一個斷面，次要影響區(qū)20～30 m布置一個斷面，可能影響區(qū)30～50 m布置一個斷面；2) 表層水平位移測點宜布置在擋墻、塘頂?shù)认鄬Ψ€(wěn)定結(jié)構(gòu)上，主要影響區(qū)每10～20 m布置一個，次要影響區(qū)和可能影響區(qū)可根據(jù)工程需要選測；3) 深層水平位移、土體分層豎向位移、地下水位以及孔隙水壓力測點宜沿海塘橫斷面布置，每個斷面布置1～2個測點，主要影響區(qū)每20～50 m布置一個斷面，次要影響區(qū)和可能影響區(qū)可根據(jù)工程需要選測合理布置；4) 裂縫、振動、土壓力等應根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況合理布置，裂縫監(jiān)測一般作為已發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)裂縫后的應急監(jiān)測措施使用；5) 遇海塘安全度較敏感、工程地質(zhì)條件特別復雜等情形時，應加密觀測。

3 監(jiān)測周期、頻率與預警控制值

3.1 監(jiān)測周期

海塘安全監(jiān)測一般分施工期和運行期兩個部分。施工期監(jiān)測是指涉河涉堤項目施工進入海塘次要影響區(qū)范圍時至項目施工結(jié)束期間，對海塘開展的安全監(jiān)測。運行期監(jiān)測是指涉河涉堤項目施工完成，進入運行初期仍需對海塘開展的安全監(jiān)測，直至監(jiān)測數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，一般為1年;大型的基坑開挖、穿堤管道等設施，可適當延長至2年。

3.2 監(jiān)測頻率

海塘安全監(jiān)測頻率設置遵循“可控、合理、經(jīng)濟”原則，根據(jù)施工方法、施工進度、海塘工程級別、地質(zhì)條件和周邊環(huán)境條件等綜合確定，能及時、系統(tǒng)地反映監(jiān)測對象的動態(tài)變化過程。人工監(jiān)測時不同工程類別的安全監(jiān)測頻率參考表4～表6，自動化監(jiān)測可根據(jù)數(shù)據(jù)分析需要確定，原則上不低于1次/h。

表4 基坑工程主要影響區(qū)海塘安全監(jiān)測頻率參考表[3]

表5 穿堤工程海塘安全監(jiān)測頻率參考表

表6 跨堤工程(樁基類)海塘安全監(jiān)測頻率參考表

3.3 預警控制值

海塘安全監(jiān)測的目的是及時發(fā)現(xiàn)和控制涉河涉堤項目對海塘造成的破壞，因此，合理確定安全監(jiān)測項目的預警控制值較為關(guān)鍵。海塘安全監(jiān)測項目預警控制值應在調(diào)查分析海塘結(jié)構(gòu)形式、修筑年代、地質(zhì)條件等基礎上，結(jié)合海塘與涉河涉堤項目的空間位置關(guān)系，并參考規(guī)范規(guī)定和類似工程經(jīng)驗，由設計單位提出。若設計未明確的，可參考表7確定。

表7 涉河涉堤項目海塘安全監(jiān)測參考預警控制值

4 自動化監(jiān)測與實時預警

海塘安全自動化監(jiān)測是海塘安全管理的重要手段，能更好地實時預警，防止隱患和險情擴大，提高應急快速反應能力[5]。涉河涉堤項目符合下列情況之一時，海塘安全監(jiān)測應以自動監(jiān)測為主，人工監(jiān)測為輔：1) 海塘處在涉河涉堤項目主要影響區(qū)內(nèi)；2) 在古海塘周邊實施的；3) 施工工期涉及一個以上主汛期的；4) 涉河涉堤項目次要和主要影響區(qū)內(nèi)的海塘地基結(jié)構(gòu)復雜、地質(zhì)條件較差的；5) 觀測數(shù)據(jù)分析需要高頻次監(jiān)測的；6) 受周邊環(huán)境影響，人工監(jiān)測難以實施的；7) 管理需要需開展自動化監(jiān)測的。

自動化監(jiān)測儀器技術(shù)指標滿足相應的國家或行業(yè)標準要求，應從設備產(chǎn)品耐久性、穩(wěn)定性、精度、維護方便等方面綜合選用。監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、傳輸、分析處理、可視化展示及數(shù)據(jù)安全保密應符合相關(guān)管理部門的規(guī)定。自動化監(jiān)測平臺應具有實時圖表展示、自動分析預警和監(jiān)測報告自動生成等功能[6]。

海塘安全監(jiān)測采用“四色”管理與預警機制，即根據(jù)海塘安全情況分為綠、黃、橙、紅四級:1) 綠色狀態(tài)；累計變化量、變化速率“雙控”指標均小于監(jiān)測項目預警控制值的70%；2) 黃色預警；累計變化量、變化速率“雙控”指標均大于等于監(jiān)測項目預警控制值的70%，或“雙控”指標之一達到預警控制值的85%；3) 橙色預警；累計變化量、變化速率“雙控”指標均等于或大于監(jiān)測項目預警值的85%，或“雙控”指標之一達到預警控制值；4) 紅色預警；累計變化量、變化速率“雙控”指標之一超過預警控制值。海塘管理單位和涉河涉堤項目法人應根據(jù)預警等級建立相應的警情報告、應急響應和消警制度。監(jiān)測過程中，當發(fā)現(xiàn)下列狀況之一時，按紅色預警管控：1) 涉河涉堤項目出現(xiàn)突發(fā)情況，危及海塘結(jié)構(gòu)安全；2) 海塘出現(xiàn)明顯沉降或較嚴重裂縫、坍塌、滑移等跡象；3) 海塘坡腳出現(xiàn)涌沙、涌土、管涌、較嚴重的滲漏水、突水等情況；4) 發(fā)生其他對海塘安全影響較大的事件。

5 結(jié) 語

1) 目前，針對海塘安全監(jiān)測的技術(shù)規(guī)范較少，又缺乏可操作性，因此在充分了解涉河涉堤項目與海塘之間關(guān)系的基礎上，針對海塘特有的結(jié)構(gòu)特點，提出安全監(jiān)測方案，加強對涉河涉堤項目海塘安全監(jiān)測工作的指導，確保海塘安全，具有重要意義。

2) 分析涉河涉堤項目對海塘結(jié)構(gòu)安全的影響特征，分基坑工程、穿堤工程、跨堤工程和其他工程四類，提出主要、次要和可能影響區(qū)，不同影響區(qū)提出相應的安全監(jiān)測要求，為涉河涉堤項目的海塘安全監(jiān)測提供了合理可行的解決方案。不同涉河涉堤項目的影響區(qū)設定、海塘安全監(jiān)測項目設置、監(jiān)測頻率和預警控制值確定等仍需在實踐中不斷總結(jié)提煉。

3) 為進一步加強海塘安全管理，開展海塘安全自動化監(jiān)測是必要的。對海塘安全狀態(tài)采用綠、黃、橙、紅四色顯示和實時預警，為海塘安全實時動態(tài)監(jiān)控提供了方法，進一步提升了海塘安全管理應急反應能力。