管樁和樁周拋石在海堤保灘治理中的應(yīng)用實(shí)踐

王曉虎， 于 雷

(1.濱?？h海堤堤閘管理所， 江蘇 鹽城 224500； 2.濱?？h北八灘渠船閘管理所， 江蘇 鹽城 224500)

1 工程概況

濱?？h南八灘閘以南海堤保灘工程位于南八灘閘下引河與淮河入海水道海中樞紐之間,該段主海堤無任何工程防護(hù)措施，多年來只有南八灘閘南側(cè)一線海堤對(duì)主海堤起保護(hù)作用，但是損毀嚴(yán)重，已經(jīng)失去了保護(hù)主海堤的作用，為保護(hù)主海堤的安全，在損毀的一線海堤內(nèi)側(cè)新填筑了一道海堤，但外側(cè)一線海堤隨時(shí)都有被完全沖毀的可能，經(jīng)多方面認(rèn)證，決定對(duì)該段新建海堤實(shí)施保灘工程，以抑制灘面的刷降速度。根據(jù)江蘇省水利廳蘇水管1997【80】號(hào)“關(guān)于印發(fā)《江蘇省江海堤防達(dá)標(biāo)建設(shè)修訂設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的通知》”文件精神，海堤防潮標(biāo)準(zhǔn)采用抗御50年一遇高潮位加十級(jí)風(fēng)浪，設(shè)計(jì)潮水位3.67 m。

2 海堤灘面水毀成因

濱?？h海岸是典型的侵退型海岸，長(zhǎng)期處于侵蝕狀態(tài)。南八灘閘至入海水道?？跇屑~段岸線是濱?？h海岸線的重要節(jié)點(diǎn)，侵蝕尤為嚴(yán)重，高潮時(shí)潮水直刷坡腳，堤坡越刷越陡。已威脅到岸線內(nèi)側(cè)濕地、魚塘和居民的安全，對(duì)鹽城濕地珍禽國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的生物多樣性造成了威脅。同時(shí)海岸進(jìn)一步后退必將使專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)劃界基準(zhǔn)西移，有損國(guó)家海洋權(quán)益。如岸線損毀，淮河入海水道北堤將成為長(zhǎng)達(dá)2.6 km的巨型港堤，直面大海，淮河入海水道北堤及?？诒遍l與?？谀祥l均位于十分危險(xiǎn)的境地。若遇入海水道泄洪及臺(tái)風(fēng)高潮同時(shí)到達(dá)，那么北堤的防洪防潮壓力及海口北閘與?？谀祥l將是很不安全的。

3 海堤灘面治理方案

為有效規(guī)避項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)、保證項(xiàng)目的科學(xué)性，省、市、縣水利局，鹽城市水利勘察設(shè)計(jì)院，海洋與漁業(yè)局，江蘇省海域使用動(dòng)態(tài)監(jiān)視監(jiān)測(cè)中心、科研機(jī)構(gòu)及有關(guān)院校的技術(shù)專家組成專家組對(duì)工程實(shí)施區(qū)域的地質(zhì)、氣候、水文和地形地貌等基本資料數(shù)據(jù)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)采集并對(duì)此岸段進(jìn)行了多種防護(hù)型式的試驗(yàn)，形成了完整、具體的可行性研究成果，為該項(xiàng)目的科學(xué)和有效實(shí)施提供了有力的技術(shù)依據(jù)。

河海大學(xué)龔崇準(zhǔn)教授等提出的透空樁式離岸堤保灘促淤工程是非常有效的一種海堤加固方案,這種結(jié)構(gòu)的主體為預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁,將其間隔排列距離海堤一定距離即構(gòu)成離岸堤可用于消減近岸區(qū)淺水波浪的波高,改變波態(tài)，以達(dá)到保護(hù)海灘的目的。但是所面臨的一個(gè)問題就是由于單排樁的打入，樁及樁前灘地即成為海浪沖擊的前沿，日積月累，海浪不斷淘空樁前海床，使得管樁受力不均從而引起樁的轉(zhuǎn)動(dòng)，甚至失穩(wěn)從而降低海堤的穩(wěn)定性。這是我們要工程實(shí)施過程中所必須解決的首要問題[1]。

4 工程施工工藝

4.1 施工準(zhǔn)備和條件

根據(jù)地質(zhì)資料及借鑒濱?？h及兄弟省市縣海堤治理的成功經(jīng)驗(yàn)決定采用：管樁加樁周拋石保灘及新建拋石丁壩。管樁采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，型號(hào)為PHC-500(100)AB-C80-9，該樁型特點(diǎn)為鋼筋分布比較密樁的抗壓值大，預(yù)制砼管外徑為50 cm，樁與樁之間凈間距為35 cm(透空率為41%)預(yù)應(yīng)力為6MPa。樁身管樁采用強(qiáng)度等級(jí)不低于42．5級(jí)的硅酸鹽水泥,生產(chǎn)過程中使用添加劑(嚴(yán)控氯離子含量)及離心工藝，強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C80。工廠化生產(chǎn)及其成熟的流水線工藝，使得樁的質(zhì)量得到保證。

(1) 樁號(hào)0+970～2+300段管樁全部在一線海堤內(nèi)側(cè)，此段海堤未沖毀，灘面多為魚塘且保存完好 ，灘面高程在▽1.0 m～▽1.5 m，因此本段設(shè)計(jì)保護(hù)灘面高程為▽1.0 m，樁頂高程為▽2.5 m，則管樁在灘面以上的懸臂長(zhǎng)度為1.5 m，采用管樁加樁周拋石順壩保灘，管樁中心線布置距海堤腳均為70 m，樁周前后分別拋?zhàn)o(hù)10 m和5 m拋石，拋?zhàn)o(hù)厚度為70 cm。

(2)樁號(hào)2+300～3+300段原海堤已被沖毀,灘面刷降較深,在▽左右,因此本段設(shè)計(jì)保護(hù)灘面高程為▽-0.7 m，樁頂高程為▽2.5 m，則管樁在灘面以上的懸臂長(zhǎng)度為3.2 m，采用管樁加樁周拋石順壩保灘，管樁中心線布置距海堤腳均為70 m，樁周前后分別拋?zhàn)o(hù)10 m和5 m拋石，拋?zhàn)o(hù)厚度為70 cm。

(3)樁號(hào)3+300～3+135段管樁布置在原海堤外側(cè)，同時(shí)處于一線海堤圓頭處，被海水沖毀嚴(yán)重，灘面高程被刷降在▽-1.0 m左右，樁頂高程為▽2.5 m，則管樁在灘面以上的懸臂長(zhǎng)度為3.5 m，采用管樁加樁周拋石順壩保灘，管樁中心線布置距海堤腳均為70 m，樁號(hào)3+300～3+115樁周前后分別拋?zhàn)o(hù)10 m和5 m拋石，樁號(hào)3+300～3+115段樁周前后分別拋?zhàn)o(hù)10 m和70 m寬的拋石與樁號(hào)3+135～3+285段已實(shí)施保灘相銜接,拋?zhàn)o(hù)厚度為100 cm。并在管樁外側(cè)(迎海側(cè))預(yù)制塊上拋置10 m寬的扭王塊。

4.2 丁壩的布置

樁號(hào)2+300處為灘面高差變化較大的地方，樁號(hào)0+970～2+250段海堤未被沖毀，灘面保存完好，灘面高程較高，樁號(hào)2+300～3+285段海堤已經(jīng)完全暴露在海潮下，灘面高程較低。

根據(jù)《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL-435-2008)和已實(shí)施工程經(jīng)驗(yàn)，為了在此段能與管樁順壩構(gòu)成完整的防潮消浪系統(tǒng)，設(shè)一道丁壩。丁壩從海堤坡腳到管樁中心線，丁壩壩頂寬3 m，外側(cè)頭頂高程1.5 m，從壩根到壩頭設(shè)縱坡，坡比為1∶100，丁壩內(nèi)外側(cè)坡比為1∶3，塊石均重不小于60 kg/塊，在壩身拋石的下面鋪一層350 g/m2有紡?fù)凉げ?。管樁順壩伸入并穿過兩端的丁壩壩身，這樣能構(gòu)成較封閉的壩田，對(duì)壩內(nèi)的流速減小有較大的益處，同時(shí)對(duì)丁壩的壩身防護(hù)也有較大的益處。同時(shí)也解決了前面提到的管樁失穩(wěn)的問題[2]。

5 岸線堤身防護(hù)工程

(1) 堤身設(shè)計(jì)。參照已實(shí)施的岸線防護(hù)土堤斷面，堤頂高程7.0 m、頂寬8 m，本工程0+000～0+800段現(xiàn)狀已有低標(biāo)準(zhǔn)土堤，需要將現(xiàn)有的土堤堤身斷面加寬、加高到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。岸線堤身防護(hù)工程的結(jié)構(gòu)型式，要滿足穩(wěn)定、消浪的要求，同時(shí)還要滿足施工要求。

(2)施工方案。結(jié)合工程現(xiàn)狀，周圍為魚塘，施工的土方來源是開挖沿線魚塘取土，晾曬后上堤壓實(shí)。首先，根據(jù)設(shè)計(jì)紅線，測(cè)量放線確定堤身走向和復(fù)堆河的開挖范圍；分段施工，先將魚塘中的水排干，在魚塘取土區(qū)的周邊開挖龍溝，降低地下水位，根據(jù)降水的情況，清除魚塘和原土堤的障礙物；土體含水率達(dá)到上堤要求后，采用推土機(jī)將土方拖上大堤，土方上堤后采用推土機(jī)將土方整平、壓實(shí)，挖掘機(jī)修坡成形；隨著魚塘中符合要求土體的挖除，再在其周邊開挖龍溝，降低水位，開挖上堤，周而復(fù)始，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高，形成復(fù)堆河；筑堤后堤頂土方預(yù)留50 cm超高，即堤頂施工高程為7.5 m，堤頂修筑成微拱形，有利于降水排出[3]。

(3)岸線土方填筑工程充分利用原有岸線的走向，減少灘面的沖刷和波浪的正面襲擊，綜合考慮安全性與經(jīng)濟(jì)性，本次擬實(shí)施工程岸線布置由南八灘閘南港堤下游段，項(xiàng)目岸線再向東南方向至3+680，全長(zhǎng)3 680 m，堤頂高程按照50年一遇高潮位3.3 m(廢黃河高程，下同)，加十級(jí)風(fēng)浪爬高和安全超高，確定該段岸線堤頂高程7.0 m，頂寬8.0 m。采用兩級(jí)斜坡之間加消浪平臺(tái)，堤頂設(shè)反弧擋浪墻，堤腳設(shè)置伸齒坎的防護(hù)型式。與位于淮河入海水道海口樞紐北港堤已防護(hù)的北港堤相連接[4]。

6 效益分析

6.1 生態(tài)效益

該段岸線防護(hù)工程的實(shí)施，提高和恢復(fù)了沿海海岸帶整體生態(tài)環(huán)境，有效減小自然災(zāi)害帶來的威脅，為鹽城濕地珍禽國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的珍禽提供優(yōu)質(zhì)的生存空間，保護(hù)了沿海生物多樣性。同時(shí)有效保護(hù)了該段岸線資源、岸線至主海堤之間的濕地資源、水產(chǎn)養(yǎng)殖，從而實(shí)現(xiàn)人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展，具有十分重要的生態(tài)效益。

6.2 社會(huì)效益

通過本項(xiàng)目的實(shí)施，沿岸居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，岸線內(nèi)側(cè)濕地、水產(chǎn)養(yǎng)殖等土地得到有效保障，同時(shí)為濱海縣沿海經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供充足的土地后備資源，對(duì)于建設(shè)和諧社會(huì)、促進(jìn)沿海社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。另外還保障了淮河入海水道北堤、?？诒遍l、海口南閘的防汛防潮安全，具有十分重要的社會(huì)意義。

6.3 經(jīng)濟(jì)效益

通過該項(xiàng)目的實(shí)施，有效保護(hù)了岸線內(nèi)側(cè)近萬畝濕地(含6 000多畝魚塘)，對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展會(huì)起到直接的推動(dòng)作用。同時(shí)，使該段海岸的岸線資源、生態(tài)環(huán)境、濕地資源得到最大程度的保護(hù)，為該段岸線及其內(nèi)側(cè)土地今后的開發(fā)利用提供了有利保障，為沿海經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。保守估計(jì)，按照每畝5萬元估算，可以置換經(jīng)濟(jì)效益41 940萬元，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

實(shí)踐證明這種以單排樁為主體的離岸堤結(jié)構(gòu)對(duì)于加固海堤穩(wěn)定性的實(shí)際效果是明顯的，必將在海堤防護(hù)中得到更為廣泛的應(yīng)用。

7 結(jié) 語

通過管樁和樁周拋石在保灘治理的應(yīng)用實(shí)踐，此段海岸線防護(hù)工程對(duì)于提高南八灘閘至淮河入海水道海口樞紐段的抗臺(tái)防潮保安能力，確保沿海地區(qū)生態(tài)安全和人民生命財(cái)產(chǎn)安全及促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、沿海開發(fā)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)有著重要意義。