高樁碼頭接岸結構物滑移補救措施

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構物滑移事故，從挖泥作業(yè)對邊坡的影響、灘涂護底狀況、壩體下滲水情況、極

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

關鍵詞：接岸結構物 滑移 補救措施

高樁碼頭是軟土地基上最為常見的碼頭結構型式之一，大多為透空式結構，碼頭下方為斜坡式岸坡，對波浪反射輕，泊穩(wěn)條件好，施工進度快。但高樁碼頭也有它的不足之處，如上部結構適應工藝荷載變化或超載的能力差，特別是接岸結構處理較為復雜。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構，而且大多前方承臺為連續(xù)結構，后方承臺為簡支結構。因而極易受接岸結構型式和使用的變形影響。岸坡極易產生向臨水側位移、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，所以其碼頭結構多采用高樁結構。

工程概述

天津地區(qū)某高樁碼頭：碼頭承臺總長582.5m，寬度為11.98m，碼頭采用連片引橋式布置，碼頭承臺通過4座引橋（1#～4#）與陸域連接，引橋寬度為10.0m，引橋后方接岸結構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構，碼頭承臺及引橋均采用高樁梁板結構。碼頭頂面標高6.0m，碼頭前沿泥面頂標高為-5.8m。碼頭下岸坡從碼頭前沿泥面頂標高-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日晚十點零七分碼頭接岸結構處圍堤突然發(fā)生局部潰堤、向海側滑移事故，沿堤滑移范圍長度（東西方向）達110米，從挖泥上坡肩向陸側縱深（南北方向）達30～40米，而且在原堤頂滑塌兩側還有寬達10公分～2公分不等的多道裂縫，原堤陸側電線桿一根倒向海側滑塌區(qū)，滑塌區(qū)兩側砌石擋浪墻也發(fā)生了錯動裂縫，從堤頂?shù)揭鸦嗝娓卟?～4米，呈典型圓弧滑動跡象。碼頭接岸結構滑移現(xiàn)場情況如圖2所示。碼頭接岸結構滑移區(qū)平面示意圖如圖2所示。

圖2 碼頭接岸結構滑移現(xiàn)場情況

事故原因分析

事故發(fā)生后，建設單位立即會同原圍堤設計單位、施工單位、監(jiān)理單位；碼頭設計單位、施工單位、監(jiān)理單位以及碼頭施工變形檢測單位，并聘請了有關專家共同召開了潰堤事故原因分析與應采取的對策會議。科學的確定了補救對策與下一步施工安排及碼頭護岸結構進行核算與加固措施。

1、基槽開挖分析

發(fā)生滑坡時，碼頭還未進行打樁作業(yè)處于開挖階段，碼頭引橋處正在進行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，實際浚深只達-3.0米（設計底標高為-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，設計岸坡為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)實挖坡度多陡于1：2.7，設計上還清除了1/2壩體拋石護坦。

2、設計岸坡的穩(wěn)定性分析

圍堤原設計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，原建設單位、施工單位、監(jiān)理單位因搶工期在未征得原設計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)陸側正在進行軟土地基插淺板后覆水真空預壓加載中，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)陸側正在進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。海側灘涂局部有沖溝，與滲流通道相通，加大了滲流作用。

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

3、施工順序分析

建設單位安排的建設順序不合理，挖泥前岸上軟土地基應加固好，實際施工中，挖泥和軟基處理同時進行。并且軟基處理過程中施工單位施工順序也不合理，是從陸側向海側逐漸推進的，這樣海側的地基實際上還沒有加固相對薄弱。

4、其他原因

根據潮位資料顯示，當時正值天文大低潮潮位0.4米，加上西北風的減水效應實際水位低于0.4米，地下水位與臨海面水位差加大，超過了設計極值；另外圍堤頂上為施工行車通道，經常有重車通過，堤上行車及后方真空預壓加荷都增加了圍堤滑動力；而且現(xiàn)場變形監(jiān)測周期過大，未能及時發(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阻滑力小于圍堤的滑動力。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滑動的滑動力在不斷的加大中，當這種滑動力大于阻滑力時必然產生向海側的滑動，由于滑動位移帶動壩體的塌陷。而且本次滑塌是由局部開始向周圍擴展的，形成圓弧滑動的特征。

挖泥邊坡失穩(wěn)是第一個原因；灘涂護底因挖泥影響造成塌落是第二個原因；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原因；堤上行車及后方加荷增大了滑動力是第四個原因；2010年12月6日出現(xiàn)了設計極限低水位情況，構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，因而未能及時發(fā)現(xiàn)滑動跡象。

補救措施

1、碼頭設計方面

根據滑坡發(fā)生后的檢測單位探明的現(xiàn)場地形測量、土質調查和潛水探摸的資料，設計單位對原設計進行復核，確定此次滑坡事件對之后高樁碼頭的建設沒有造成大范圍的影響，為了增加接岸結構的安全度與防止滑動變形的長期影響，采納碼頭監(jiān)理單位提出在擋土墻基礎下打設灌注樁的建議，在擋土墻基礎下打設Φ800mm鋼筋混凝土灌注樁，間距5.8米，共打設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)測單位進行現(xiàn)場斷面測量與十字板檢測探明滑動面位置與范圍；原圍堤施工單位清除坍塌圍堤，并科學、慎重的恢復原圍堤：圍堤底部鋪設一層土工布，其上反壓10～150kg碎石約1.5米高，之后填筑建筑碎渣至設計高程。

滑塌區(qū)暫停挖泥作業(yè)，調整挖泥施工區(qū)間順序。設計挖泥邊坡改為1：3，在挖泥過程中勤對表，勤看水尺，增加水深測量次數(shù)，嚴格控制挖泥深度?；弁谀嘟Y束后監(jiān)理單位及時進行聯(lián)合隱蔽工程驗收。

陸上造陸區(qū)域真空預壓真空膜上覆水盡量少，嚴禁將水漏到壩體上，同時鋪設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，避免在打樁時岸坡里產生較大的水位差。同時限制每日打樁根數(shù)不超過10根，累計錘擊數(shù)不超過10000擊，讓土壤中因沉樁震動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度，使碼頭連成整體。

加強現(xiàn)場監(jiān)測，施工現(xiàn)場監(jiān)測委托第三方監(jiān)測單位負責實施，制定詳細的監(jiān)測方案，監(jiān)測內容包括：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)測范圍擴大到整個北圍堤。建立圍堤位移警戒值并能做到快速報警，確保恢復期與碼頭建設期的工程安全。

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議，并提出了碼頭擋土墻基礎下打設灌注樁的合理建議。嚴格監(jiān)督施工單位按照確定的擋土墻加固方案進行施工。督促監(jiān)測單位按監(jiān)測方案埋設監(jiān)測儀器、提取觀測數(shù)據，并及時上報，同時做好碼頭沉降、位移等觀測數(shù)據的分析，對碼頭施工工程的變形觀測進行監(jiān)督管理。

結語

此次高樁碼頭接岸結構物岸坡滑坡事故造成了一定的社會影響和經濟損失，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重力式擋土接岸結構物的風險性，而采用深基礎擋土接岸結構物，它使后方土推力不傳遞給后方樁臺，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，對施工的每個工序嚴格把關，安全、質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營，至今運轉正常。本碼頭的順利竣工投產為在吹填的軟土地區(qū)淺基礎擋土接岸結構加固積累了經驗，也對類似滑坡地區(qū)繼續(xù)高樁碼頭施工的補救提供了參考。

（第一作者單位：天津水運工程科學研究院）