蘇申外港線（上海段）攔路港堤防護岸安全評價及對策研究

上海市堤防（泵閘）設(shè)施管理處

1 前 言

蘇申外港線攔路港是連接太湖流域的主要水系及重要排水通道，匯集了太湖及其下游平原河網(wǎng)來水，具有流域行洪、區(qū)域排澇、航運、供水、旅游等綜合功能[1]。攔路港兩岸堤防設(shè)施是上海市“千里江堤”的重要防汛體系之一，對保障城市防汛安全、通航安全、經(jīng)濟安全具有重要意義[2]。

蘇申外港線攔路港河道經(jīng)過歷史的變遷，由最初的斷頭河逐漸演變至目前重要的排水通道，河道流向數(shù)次改變，至90年代兩岸堤防建設(shè)以后，流向才基本固定下來。但是由于近年來工情、水情和航運功能提升等變化較大，局部岸段河床呈現(xiàn)大幅度刷深，出現(xiàn)“深泓逼岸”的情況，部分河段最深處達到-10～-15m，沿線護岸的運行安全情況已不容樂觀[3,4]。攔路港航道河勢變化目前缺乏系統(tǒng)性、持續(xù)性的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對于沿線堤防護岸整體的安全狀況和邊界條件的變化可能引起的風險未能有詳細的掌握，在防汛壓力和通航壓力日增的當下，不利于攔路港沿線堤防的風險管理以及預(yù)警體系的建立[5]。

鑒于此，本文綜合采用現(xiàn)場調(diào)查、歷史資料搜集、最新資料統(tǒng)計分析等方法，調(diào)查統(tǒng)計了攔路港堤防現(xiàn)狀情況，并通過風險因素識別與安全分析，對沿線堤防采用風險分級評價。針對不同風險因素及風險等級的堤防岸段，結(jié)合近年來攔路港和黃浦江上游堤防應(yīng)急搶險工程提出了建議化的改造加固方案及長效管理措施。

2 蘇申外港線攔路港堤防現(xiàn)狀情況調(diào)查

2.1 堤防護岸現(xiàn)狀

蘇申外港線攔路港堤防自攔路港段西起淀山湖，東至圓泄涇、斜塘交匯處的三角渡，河道全長約23 km，河寬一般在120～150m。兩岸共有支流50條，其中左岸24條，右岸26條，支流已全部建閘控制，位于上海市青浦區(qū)和松江區(qū)內(nèi)，如圖1所示，攔路港段堤防長度為57.465 km，按五十年一遇防洪標準設(shè)防。

現(xiàn)狀攔路港堤防主要在泖河、斜塘應(yīng)急段工程，泖河斜塘一期工程，泖河、斜塘二期工程，太湖流域擴大攔路港、疏浚泖河、斜塘工程期間實施。其中太湖流域擴大攔路港、疏浚泖河、斜塘工程于1999年11月開工，2003年12月主體工程建成，至2007年7月全面建成。泖河、斜塘應(yīng)急段工程、泖河斜塘一期工程、泖河、斜塘二期工程堤防基本為低護岸結(jié)構(gòu)型式，護岸結(jié)構(gòu)主要為新建重力式毛石砼擋墻結(jié)構(gòu)和貼壁加固式重力式毛石砼擋墻，典型護岸斷面見圖2。

圖1 蘇申外港線攔路港段堤防分布示意圖

圖2 攔路港擴大工程加高加固典型斷面

2.2 水位變化情況

蘇申外港線水位既受上游洪水影響，又受下游潮汐頂托。根據(jù)沿江及上、下游現(xiàn)設(shè)有水文站水位資料分析以及攔路港參照《黃浦江上游堤防技術(shù)規(guī)定》中設(shè)計水位確定，采用五十年一遇高潮位，采用百年一遇高潮位校核。原設(shè)計與現(xiàn)設(shè)計水位對比見表1。

表1 原設(shè)計與現(xiàn)設(shè)計水位對比表

2.3 堤防維修加固及出險情況

近十幾年來已對蘇申外港攔路港部分險情岸段護岸進行了維修改造，累計改造長度17.01 km，占比總岸段32.13%。其中由于墻前泥面高程改變引起的墻體外傾是目前維修加固最直接的原因，問題岸段累計長14.78 km，占比86.9%；墻體損毀岸段長2.23 km，占比13.1%，其主要誘因有違規(guī)堆載，船舶撞擊和違規(guī)停靠等。

近年來攔路港堤防出現(xiàn)傾斜或墻身受損情況，涉及岸段共19個，總長約321 m；出現(xiàn)違規(guī)行為，涉及岸段共9個，總長約651 m。2015年3月11日上午9點10分，攔路港右岸石湖蕩至滬杭鐵路橋段（攔路港右03+919～攔路港右03+955）發(fā)現(xiàn)地面產(chǎn)生1 cm左右裂縫，至9點55分板樁外移1 m左右，地面大面積沉陷。后將該段列入《2015年度攔路港堤防除險加固工程》，設(shè)計方案為前板后方高樁承臺結(jié)構(gòu)，樁長均為13.0 m。

3 堤防安全風險分析

3.1 安全風險因素識別

蘇申外港攔路港堤防護岸由于建成已久，且面臨的工情水情不斷發(fā)生變化，已逐漸顯露出墻體傾斜、墻身受損、結(jié)構(gòu)老化等一系列的安全隱患[6]，根據(jù)2018年以來堤防險工薄弱段安全隱患排查調(diào)研情況，分析目前堤防護岸所面臨的主要安全隱患及其誘因有：

（1）墻前水流沖刷、船行波淘刷引起泥面線降低

根據(jù)出險岸段分布情況，險情岸段主要集中在蘇申外港干流與支流交匯處附近，分析原因主要是由于支河水閘引排水期間局部水流流態(tài)較為不利，對附近河床產(chǎn)生沖刷。此外，由于堤防工程建設(shè)期間的條件制約，絕大多數(shù)岸段墻前并無護坡護腳結(jié)構(gòu)，墻前泥面易受船行波淘刷，成為影響堤防結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的主要因素之一。

（2）碼頭疏挖、采砂等造成河床泥面大幅浚深

隨著蘇申內(nèi)港線、長湖申線等航道的提標，為保證船只通行安全，2016年前攔路港等航道內(nèi)大型浮吊分砂船大幅挖深致使河道中心底高程降低，加之目前仍未規(guī)范的采砂行為，使得現(xiàn)狀河床泥面與堤防建設(shè)時期的泥面邊界條件已發(fā)生較大的變化。

（3）船舶撞擊、違章?？亢拖道|致堤防結(jié)構(gòu)受損

蘇申外港線攔路港和黃浦江上游部分船只在非碼頭區(qū)違規(guī)?？亢蛶Ю|作業(yè)，并頻繁的撞擊和拉拽，造成堤防損壞事件，據(jù)統(tǒng)計船只平均撞擊防汛墻的次數(shù)超過90次/年，損壞防汛墻面積超過500 m2。

（4）陸域違規(guī)堆載引起堤防傾斜、變形

現(xiàn)狀堤防多采用天然地基基礎(chǔ)，地基承載力接近承載力容許值，且有部分岸段地基應(yīng)力已超過規(guī)范允許值。墻后違規(guī)堆載、搭建廠房等各類建（構(gòu)）筑物很有可能會引起堤防的傾斜、變形乃至失穩(wěn)。

（5）護岸底板寬度不足，存在地基滲漏風險

根據(jù)滲徑計算，當遇內(nèi)河低潮位或外河高潮位時，滲徑需要5～11 m，而現(xiàn)狀護岸底板寬度在2.20～3.00 m左右，遠遠不能滿足防滲要求。此外，墻后回填土質(zhì)量較差、地基填土夯壓不實且局部存在孔隙、漿砌塊石墻身砌筑不密實等因素，均會不同程度地引起護岸地基滲漏。

（6）原堤防結(jié)構(gòu)老化嚴重

現(xiàn)狀堤防多為漿砌塊石及灌砌塊石擋墻結(jié)構(gòu)型式，由于建成時間較長，部分岸段結(jié)構(gòu)老化嚴重，出現(xiàn)脫縫、開裂、局部坍塌等現(xiàn)象。部分岸段防汛墻受不均勻沉降及老化影響，擋墻間沉降縫受損，造成墻后土體流失，進而對堤防的安全穩(wěn)定產(chǎn)生影響。

（7）防汛高程欠缺，存在漫頂風險

由于水情近20年發(fā)生了較大變化，現(xiàn)狀條件較堤防建設(shè)期相比高潮位普遍升高，2013年“菲特”臺風期間黃浦江上游米市渡水文測站實測最高潮位4.61 m，超歷史紀錄0.34 m。此外，考慮到堤防自身的沉降，目前部分岸段的設(shè)防高程與設(shè)防水位已不符合現(xiàn)實需求。

3.2 堤防安全風險分級評價

根據(jù)3.1小節(jié)堤防各類安全風險因素的識別及分析，結(jié)合歷年來堤防險情的具體情況，進一步提出了影響堤防安全的可定性判斷及定量觀測的安全風險評價指標：①墻體損壞、變形嚴重；②墻前泥面高程小于2.25 m，但不小于1.0 m；③墻前泥面高程小于1.0 m；④墻前泥面平臺寬度小于10 m；⑤河床岸坡坡比陡于1：2；⑥墻體結(jié)構(gòu)基本完整，但變形超過30 mm、墻體貫穿縫超過3條；⑦地基滲漏，基礎(chǔ)底部脫空；⑧設(shè)防高水位≤堤頂高程≤設(shè)防高程；⑨堤頂高程≤設(shè)防高水位。安全風險分級見表2。

表2 安全風險分級表

根據(jù)上述9條風險評價指標，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查情況統(tǒng)計分析各風險岸段占比（見圖3）以及各風險岸段分布情況（見圖4～7），攔路港高風險岸段長6 231 m，占比調(diào)查岸段14.14%，占比總岸段的10.84%；中高風險岸段長4 244 m，占比調(diào)查岸段9.63%，占比總岸段的7.39%；中風險岸段長15 654 m，占比調(diào)查岸段35.52%，占比總岸段的27.24%。

圖3 攔路港堤防各風險段占比總岸段圖

圖4 攔路港堤防風險等級分布（左岸樁號0+000～6+000）

圖5 攔路港堤防風險等級分布（左岸樁號6+000～12+000）

圖6 攔路港堤防風險等級分布（左岸樁號12+000～18+000）

圖7 攔路港堤防風險等級分布（左岸樁號18+000～24+000）

4 堤防安全風險對策建議

根據(jù)第3節(jié)中的堤防安全風險因素識別與分析，可以看出，攔路港整體防汛能力存在諸多隱患與不足，且在極端天氣日益頻繁的大背景下防汛和通航安全風險日益顯著，必須采取相應(yīng)的加固改造措施并建立有效的風險防控機制來積極應(yīng)對[7]。

4.1 堤防加固改造建議

（1）對于高風險岸段，應(yīng)盡快推進相應(yīng)岸段的安全鑒定工作，根據(jù)鑒定結(jié)果，按風險等級實施必要的加高加固或拆除重建工作，對于護岸前灘面沖刷較深、邊坡整體抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求的岸段宜采取整體保灘措施。

（2）中風險岸段中，對于護岸前泥面高程淘刷的岸段，建議優(yōu)先分析泥面抬高的可能性，恢復(fù)至原設(shè)計邊界（高程、平臺寬度），若無法恢復(fù)，再考慮改造擋墻結(jié)構(gòu)；若現(xiàn)狀邊界條件與原設(shè)計相差不大，僅墻體損壞的岸段，可考慮加固或重建墻身。

（3）對于低風險岸段，加強日常養(yǎng)護與維修，注意與高、中風險岸段銜接處的風險隱患。

4.2 風險管控機制

（1）加強隱患排查監(jiān)測力度和安全檢測工作，形成對堤防結(jié)構(gòu)沉降、位移變形和水下地形變化的常態(tài)化監(jiān)測，做好堤防風險預(yù)警工作，防患于未然。

（2）加大對利用護岸從事裝卸作業(yè)的行政管理力度，并加強對護岸后堆載、建（構(gòu)）筑物搭建等行為的監(jiān)管，及時杜絕違規(guī)行為。

（3）建立快速準確的信息反饋與應(yīng)急搶險體系，綜合利用信息技術(shù)、遙感技術(shù)、系統(tǒng)科學等先進手段于堤防安全管理中，提高堤防管理的動態(tài)模擬和實時監(jiān)控能力，從而確保堤防安全。

5 結(jié) 論

（1）蘇申外港線攔路港堤防存在的風險隱患有堤身結(jié)構(gòu)老化、破損、滲漏、外傾、失穩(wěn)等，主要誘因有護岸前水流、船行波淘刷、碼頭疏挖和采砂造成墻前泥面降低；船舶撞擊、違章停靠和系纜致防汛墻結(jié)構(gòu)受損；堤后違規(guī)堆載引起堤防傾斜、變形等。

（2）根據(jù)堤防安全風險因素的識別和安全評價，對現(xiàn)狀未改造堤防岸段進行安全風險等級劃分，結(jié)果顯示，攔路港高風險岸段長6 231 m，占比調(diào)查岸段14.14%，占比總岸段的10.84%；中高風險岸段長4 244 m，占比調(diào)查岸段9.63%；占比總岸段的7.39%；中風險岸段長15 654 m，占比調(diào)查岸段35.52%，占比總岸段的27.24%。

（3）針對堤防存在的風險隱患，建議根據(jù)不同風險等級，采取保灘、改建或新建墻體等加固改造措施；加強對護岸和水下地形的日常監(jiān)測，規(guī)范沿岸建設(shè)活動，建立有效的風險預(yù)警及應(yīng)急搶險體系，提升蘇申外港線攔路港堤防的安全保障能力。