浙江省圍墾技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題分析

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)濟發(fā)展,如《土地法》明確規(guī)定,經(jīng)濟建設(shè)占用大量耕地,要“占一補一”,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,進行創(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,涌潮強的強潮河口,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、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、1991年試制橋式土方筑堤機、1991年研制的海上打設(shè)塑料排水板船等施工機械,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)計標準、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,距離寧海縣城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),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.砌石護面。最常見的是干砌石護面受潮浪沖刷變形,塊石松散脫落,主要原因是:護面下沒有設(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,被波浪負壓力吸出,使周圍石塊失去依托,大片護坡石松散。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;另一種則是從護面開始,平時松散脫落的護坡經(jīng)受不住巨浪沖擊,首先垮塌,喪失防護的土堤隨之被沖平。b.護面。漿砌石護坡墻體外表理砌,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,主要因為該堤護面為干砌石,堤身填土以砂性土為主,未進行壓密,沒有導(dǎo)滲反壓處理,這是施工不當造成的,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)濟的斷面。

[1]陳吉余,戴澤蘅,李開運,等.中國圍海工程[M].北京:中國水利水電出版社,2000.

[2]王紹良,陳橋驛,李泰然,等.浙江省水利志[M].北京:中華書局,1998.

[3]潘家瑋,毛光烈,夏阿國.海洋:浙江的未來[M].杭州:浙江科學(xué)技術(shù)出版社,2003.

[4]徐承祥,俞勇強.浙江省灘涂圍墾發(fā)展綜述[J].浙江水利科技,2003(1):8-10.

[5]徐承祥,周柏水.浙江灘涂圍墾的現(xiàn)狀與展望[J].東海海洋,2004,22(2):54-58.

[6]浙江省圍墾技術(shù)開發(fā)中心.浙江省灘涂圍墾技術(shù)開發(fā)與研究展望[J].浙江水利科技,2005(6):1-2.

[7]徐承祥.《浙江省灘涂圍墾總體規(guī)劃》修編之思考[J].浙江水利科技,2006(1):8-10.

[8]裘江海.我國近代灘涂開發(fā)利用綜述[J].水利發(fā)展研究,2006(3):26-28.