北方某港工业区码头围堤局部塌陷治理设计

孙震，郭瑾（.中交第一航务工程局有限公司，天津　30046；.中交天津港湾工程设计院有限公司，天津　30046）

北方某港工业区码头围堤局部塌陷治理设计

孙震1，郭瑾2
（1.中交第一航务工程局有限公司，天津300461；2.中交天津港湾工程设计院有限公司，天津300461）

高桩码头一般由高桩承台和接岸结构两大部分组成，而码头结构安全的“生命线”是接岸处的整体稳定性。文章结合北方某港工业区围堤局部塌陷的治理实例，通过对施工现场实际情况调查并结合理论计算依据，对围堤局部塌陷原因进行分析，对围堤修复提出了设计指导意见，为以后解决类似工程问题提供参考。

高桩码头；接岸结构；整体稳定；围堤塌陷

0　引言

北方某港地处我国淤泥质海岸线，岩基均在百米以下，在工程地基影响范围内为海相沉积和陆相的河口三角洲沉积层，土层界面较清晰，在高程-13.0 m以上为淤泥类饱和黏土，高程-20.0 m以下是中密粉土和密实性粉砂，局部地区在-32～-45 m处有黏土和粉质黏土夹层，该地区以高桩码头为基本结构形式。

北方某港工业区码头后方围堤在岸坡挖泥过程中产生了局部塌陷。经设计分析原因是由于施工过程中护底块石堆砌在围堤肩台上加大了结构物局部的主动土压力，导致围堤肩台部位产生浅层小范围滑动引起的。根据围堤局部塌陷部位的复勘结果，制定了围堤修复方案，修复后监测结果表明围堤整体结构状况良好，可根据监测结果，适时开展下步施工工序。

1　工程概况

该工程区域勘察资料表明：自上而下为海相沉积层的粉土、①1淤泥、①2淤泥质黏土、①3粉质黏土混贝壳及②1粉质黏土、②2粉土和②3黏土；海陆交互相沉积的③1粉质黏土和③2粉土，海相沉积层的④1黏土、④2粉质黏土和④3粉土，陆相沉积层的⑤1粉质黏土、⑤2粉土、⑤3粉质黏土。

码头位于围堤北侧，码头采用连片引桥式布置[1]，连片式窄承台通过引桥与陆域连接，码头前沿线距离围堤轴线（原有围堤坡顶边线）50.8 m，码头结构宽11.98 m（图1），引桥长度为33 m，引桥宽度10 m。码头承台及引桥均采用高桩梁板结构。该工程建筑物结构安全等级为Ⅱ级。

2　围堤局部塌陷情况描述

2.1发生时间及当时潮位和天气

发生时间：2010年12月6日（阴历11月1日）晚间22:00—24:00。当时的潮位和天气：低潮0.5 m（当地理论最低潮面）；晴少云、偏北风5级。

2.2围堤使用情况

围堤作为造陆区回填土施工运输车辆主要通道，围堤后方吹填造陆区正在进行浅层真空预压处理，围堤海侧设计的码头前沿停泊水域正在进行挖泥施工。码头港池挖泥前10 m宽护底块石部分已挖除，但是并未及时外运而是临时堆放于肩台位置处。

2.3局部塌陷情况描述

12月6日22:00左右挖泥施工单位正在进行港池挖泥后削坡施工，施工过程中围堤堤身出现沉降并向海侧位移，塌陷位置平面位于的工作船码头3号泊位后方，围堤局部塌陷区域总长度约110 m（图2）。

1）纵断面：围堤堤身塌陷后，该处标高约为1.0 m，较设计断面降低5.0 m。

2）横断面：堤身建筑碎料、肩台、护底块石均滑入开挖后的港池中，港池中泥面标高由挖泥后-5.3 m涨至-3.3 m，根据水下探摸数据，块石往海侧滑落最远距离围堤轴线约40 m。

围堤的局部塌陷影响了工作船码头的整体施工，并对围堤结构安全和后方地基处理施工产生了一定的安全隐患，围堤塌陷部分应及时修复。

3　围堤局部塌陷原因分析

3.1原设计码头岸坡稳定安全计算

施工期及使用期码头岸坡稳定计算最小抗力分项系数统计如表1。根据JTS 147-1—2010《港口工程地基规范》第6.4.3条规定[2]，γR=1.1～1.3。对比表1，施工期和使用期码头岸坡稳定计算最小抗力分项系数均满足规范要求。

表1　最小抗力分项系数统计表Table 1　Summary of partial factor of minimum resistance

3.2未按原设计施工后码头岸坡稳定安全计算

根据现场实际情况，围堤原设计10 m宽护底块石挖除后未及时外运，均倒运到原一级肩台上，顶标高5.0～5.5 m，形成的肩台底边线距离挖泥坡顶边线3.5～4.5 m，将原施工图设计断面施工期进行核算，施工期码头岸坡稳定计算在滑动层报告为-8.5 m，R=25 m时最小抗力分项系数为0.813。

由于护底块石临时堆砌在一级肩台上，使肩台局部荷载极剧增大，对岸坡稳定带来极大不利影响，施工期码头岸坡有失稳的危险，可能发生码头肩台至岸坡前沿的小范围圆弧滑动。

4　分析结果

4.1塌陷特征分析

此次局部塌陷不是堤身整体失稳，定性为岸坡区位移变形引起围堤堤身塌落的次生灾害。

1）通过现场实际探摸围堤堤身填筑建筑碎料和块石大量滑入已开挖港池中，这个特征显示围堤塌陷的不是围堤整体圆弧滑动破坏。

2）围堤塌陷后在围堤局部塌陷区域进行了十字板剪切试验，堤身下土体十字板剪切强度并无明显降低，表明堤身下土体基本未受到剪切破坏。

3）通过以上计算分析，不利工况主要是将护底块石堆砌在一级肩台上，可能发生码头肩台至岸坡前沿的小范围圆弧滑动。

4.2塌陷发生原因

1）当天发生局部塌陷时，恰逢低潮，可能触发了码头前沿存在的软弱土层小范围滑动。

2）围堤护底块石临时堆放在肩台上，是促使围堤发生局部塌陷的关键因素。

5　围堤修复方案

目前堤身材料大量滑落入港池中，抗滑阻力加大，围堤塌陷区域处在稳定状态，为防止再受侵蚀先停止挖泥施工，尽快按原围堤断面进行修复：将码头护底块石堆放在一级肩台上的部分挖除运走，卸除不利荷载；恢复堤身断面及一级肩台至原设计断面，重新埋设仪器加强观测。

6　围堤监测结果

根据监测资料显示围堤修复期间，由于施工的影响该区土体正负位移均有出现，位移较大属正常现象。围堤修复后，位移变化趋于正常，肩台下部土体强度逐渐恢复，但是在土体稳定前不宜再进行岸坡削坡挖泥施工。

7　结语

通常为了提高岸坡的稳定性，应满足的原则为：保持或加大土坡对结构物的被动土压力，设法减少对结构物的主动土压力[3]。

在码头设计过程中会有许多设计边界条件，尤其是高桩码头的岸坡设计尤为重要，设计过程中首先应准确分析地勘资料，在设计计算时应考虑可能发生的不利工况，其中最重要的是挖泥施工的规范性、岸坡后方的使用荷载以及挖泥后打桩施工工艺等。另外，必须将设计的限制要求在设计说明中明确提出，以便于业主单位重点落实，避免产生重大的工程安全隐患。

[1]JTS 167-1—2010，高桩码头设计与施工规范［S］.

JTS 167-1—2010,Design and construction code for open type wharf on piles[S].

[2]JTS 147-1—2010，港口工程地基规范［S］.

JTS 147-1—2010,Code for soil foundation of port engineering[S].

[3]吴红霞，邓先乔.高桩码头岸坡滑动位移原因及对策研究[J].中国水运，2011，11（11）：234-235.

WU Hong-xia,DENG Xian-qiao.Cause of displacement of shore slope of piled wharfs due to sliding and countermeasures[J].China Water Transport,2011,11(11):234-235.

Design of repair of partial collapse of a seawall for the Industrial Zone in a northern port

SUN Zhen1,GUO Jin2
（1.CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.Tianjin 300461,China; 2.Tianjin Port Engineering Design&Consulting Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300461,China）

High piled wharf is generally composed of two parts,the high pile cap and the shore connecting structure,and the "lifeline"of the wharf structure is the overall stability of the shore connection structure.In this paper,based on the repair of a locally collapsed seawall for an Industrial Park in a northern port and through the investigation of the actual situation of the construction site and combined with the theoretical calculation,the cause for the seawall's local collapse was analyzed,and the design guidelines of the seawall repair was put forward,to provide a reference for similar projects.

high piled wharf;shore connecting structure;overall stability;seawall damage

U656.113；U655.541

A

2095-7874（2016）08-0047-03

10.7640/zggwjs201608011

2016-03-02

孙震（1982—），男，天津市人，工程师，主要从事港口与航道工程水工建筑物的设计与项目管理工作。E-mail：yuchen_2@126.com