水岸景观提升建设对堤防稳定影响分析及处理措施探讨——以珠海某段海堤为例

秦茂洁

(广东省水利电力勘测设计研究院，广东 广州 510635)

1 概述

水岸为人们提供融入自然、体验历史、感受当地特色的优良场所，是公众开展漫步、跑步、骑行、垂钓等户外活动的公共空间。目前，全国各地正深入贯彻落实习近平生态文明思想，打造美丽河湖是其中一项重要的举措，广东省同步推进万里碧道规划建设，拟将省内水系打造成江河安澜的畅流水道、水清岸绿的生态廊道，两岸建成诗情画意的休闲漫道，着力对滨水空间进行利用与景观营造，因此，建设满足安全、生态的景观型水系，对水系景观进行提升势在必行[1]。

2 水系景观提升建设特点

水系景观提升按建设范围分为水岸及滩涂景观提升，水岸景观设施主要包括集散广场、绿地公园、游憩漫道、展览馆、综合服务中心、驿站及公共厕所等，滩涂景观设施主要为亲水步道、栈道、码头、绿化及小型游憩设施。按景观设施对防洪安全影响分析，水岸景观设施布设在堤岸上，场地需进行开挖回填整平，建筑物占地面积大、荷载大，负面影响为施工期及运行期堤顶整体稳定受影响；滩涂景观设施布设于行洪断面内，负面影响为设施阻水影响行洪、绿化植物改变水流造成局部冲刷等[2]。本文以珠海某段海堤为例，探讨分析水岸景观提升建设对堤防稳定的影响及采取的处理措施。

3 现状堤防稳定复核

珠海某段海堤拟进行景观提升建设，在堤防范围内布置公共卫生间、驿站、展示馆、运动服务中心、集散广场、运动场、停车场等，拟建场地现状海堤堤顶标高约3.60～3.80 m，现状堤后地面标高约1.50～2.70 m，需填土1.10～1.80 m，且海堤为软土地基，在海堤背水坡进行填土加载、建设各类设施，将可能对海堤稳定性造成一定影响，为评价景观提升建设对现状堤防的影响，首先需对现状堤防整体抗滑稳定进行复核。

3.1 工程地质条件

场地内埋藏的地层有：人工回填的①1素填土(松散—稍密，平均层厚为3.08 m)、①2冲填土(松散—稍密，平均层厚为1.94 m)、①3块石素填土(稍密)；海相沉积的②淤泥(流塑—软塑，平均层厚为26.29 m)；海陆交互相沉积的③1淤泥质黏土(流塑—软塑，平均层厚为14.84 m)、③2中粗砂(松散—稍密，平均层厚为3.81 m)、③3粉质黏土(可塑，平均层厚为9.19 m)；残积层④砂质黏性土(遇水易软化，平均层厚为9.14 m)；燕山期花岗岩风化带⑤1全风化花岗岩(芯样成坚硬土柱状，平均层厚为8.05 m)、⑤2强风化花岗岩(芯样成坚硬土柱—半岩半土状，平均层厚为7.60 m)、⑤3中风化花岗岩(岩芯呈碎块状，平均层厚为80 m)。

3.2 堤防典型断面

该段堤防堤顶宽度为7.00 m，堤顶面向内侧倾斜，横向坡度2%；防洪墙采用C20埋石混凝土重力式防洪墙；为防止墙脚被淘蚀，在防洪墙外侧抛一宽为5.0 m，高程为2.0 m的抛石平台。在抛石平台外侧填筑反压体，反压体宽为50 m，按1:20坡比放坡，反压体外海侧采用袋装砂防护；背水坡采用1:3斜坡衔接堤后现状地面，斜坡坡面采用植草砖护坡，背水坡堤脚设置浆砌石排水沟。

本次选取K0+929、K2+308、K4+445、K6+026等4个典型断面进行稳定复核，根据景观提升建设方案，这些断面需进行堤身培厚，填土高度为1.1～1.8 m，荷载加载较大，具有代表性，现状堤防典型断面如图1所示。

图1 现状堤防典型断面示意

3.3 计算参数及工况

1)计算参数

堤防稳定复核采用的岩土参数结合原初设地勘资料及本次详勘资料中的物理力学建议值表进行选取，由于堤防下卧土层为深厚软土，堤防稳定系数计算结果受软土参数的影响较大，考虑现场堤身及堤后软土层固结程度的差异，软土快剪指标按堤身及堤后划分，并对参数进行反演修正[3]，反演选用有代表的剖面，反演工况取多年平均高潮位降落至多年平均低潮位，反演安全系数按0.95～1.05控制，经修正的岩土参数具体见表1。

表1 本次稳定复核采用的岩土参数

2)计算工况

工况一：设计低潮期，临海侧设计低潮位(-1.0 m)+堤内侧正常水位(0.6 m)，验算堤外侧坡稳定。

工况二：水位骤降期，临海侧设计高潮位(2.9 m)降落至滩涂面高程(1.0 m)+堤内侧正常水位(0.6 m)，验算堤外侧坡稳定。

3.4 稳定复核成果

采用理正岩土工程计算分析软件6.5中的边坡稳定分析模块进行整体稳定分析，稳定计算方法选择与初设相同的瑞典圆弧滑动法[4]，以便进行比较。

初设边坡整体稳定系数成果及本次复核成果详见表2。

表2 堤防加固达标初设及本次复核成果对比

将稳定复核成果与初设成果进行对比，验证稳定成果的可靠性，是下一步针对堤防加载情况进行加固设计的工作基础。根据对比情况，各堤防断面运行期的稳定系数较为接近，均符合规范要求[5]。

4 堤防加固方案及稳定分析

4.1 堤防景观提升加固断面

为减少填土加载、各类设施建设对现状堤防稳定的影响，根据堤后填土高度及宽度分别采用不同的地基布置方案。

1)加固典型断面1，对于堤后填土宽度较大(约20 m)，填土高度为1.1～1.8 m的堤段，拟在现状背水坡5～6 m的范围内采用Φ800水泥搅拌桩格栅式布置进行加固处理，处理深度约12～18 m，处理后再进行堤后的填土(见图2所示)。

2)加固典型断面2，对于堤后仅修坡或培厚宽度较小(4 m以内)的堤段，拟在堤后采用Φ800双排水泥搅拌桩进行加固，处理深度约6 m(见图3所示)。

图2 堤防加固典型断面1示意

图3 堤防加固典型断面2示意

通过分析加固方案施工期及运行期的稳定情况，确保堤防稳定满足规范要求，同时也要避免加固措施过度，增加不必要的投资，保障加固方案的经济合理性。

4.2 堤防施工期稳定分析

计算分析施工期进行填土对采取加固措施的堤防稳定影响，选取的计算断面为K0+905、K2+890、K6+026，断面的堤后填土及绿化覆土高度均较高，分析堤防稳定具有代表性，稳定计算结果见表3，施工期稳定满足规范要求。

4.3 堤防运行期稳定分析

通过计算采取加固措施及填土后堤防运行期的稳定情况，计算参数及工况等与3.3节相同，并与现状堤防的稳定情况进行对比，稳定计算结果详见表4，采取相应的加固措施后运行工况下堤防安全系数较现状降低约0～4.58%，但运行期稳定仍可满足规范要求。

表4 堤防运行期的稳定分析成果

5 景观建筑物对堤防稳定的影响探讨

从景观建筑物距离堤顶路面距离、建筑体型、基础处理方式、施工组织等方面，对堤防稳定的影响进行探讨分析。

1)小卖部、公共卫生间、驿站等建筑多为单体单层结构，建筑占地范围小、荷载小，且各设有管桩基础或有一定埋深的独立基础，可将荷载传递至土体，经分析对堤防运行期稳定影响较小。

2)展示馆、展示厅等成长条形布置，建筑高度约4～7 m，布置在距离堤顶路面15～25 m位置，位于水泥搅拌桩位置的内侧，且各设有独立基础，可将上部荷载传至深层土层，对堤防运行期稳定影响较小。

3)运动服务中心建筑高度为7.8 m，为双层结构，长约50 m，宽约9 m，因设有独立基础，对堤防运行期稳定影响较小，但由于建筑靠近堤顶路面，管桩施工及基坑开挖对堤防存在影响，应做好施工组织，避免打桩机及开挖运输车辆局部集中在该部位，并做好开挖支护及防渗处理。

4)集散广场、儿童广场等布置在堤后平台，与堤顶高程相同，主要考虑人群荷载及零星设施荷载，经分析对堤防运行期稳定影响较小；停车场、篮球场、排球场等位置采用了搅拌桩复合地基，停车场考虑车辆停放活载，篮球场、排球场考虑人群荷载，经分析对堤防运行期稳定影响较小。

5)景观、人行栈桥分别采用预制桩[6]、灌注桩，建成后对堤防运行期稳定影响较小，但打桩过程中可能对堤岸挡墙及抛石护脚等部位产生破坏，应选择合适施工工艺，减少施工期对堤防稳定的影响。

6 施工期措施优化建议

根据分析，堤后填土施工对现状堤防安全存在一定的影响，为降低对堤防的影响，同时满足景观提升建筑物的稳定及变形要求，对各建筑物地基处理方案及施工组织提出如下建议：

1)选定试验段先行填筑，根据填筑结果制定合理的填筑方案，包括填筑速率、填铺厚度、含水量、施工机械、碾压次数等，以保证填土质量。

2)完善填土施工组织设计，填土施工应在水泥搅拌桩施工完并具备相应设计强度后实施；填土加载等工艺避免在外江低潮期实施，填土加载速度应做好控制，采取分段实施，分层填土碾压。

3)做好施工分区，明确铺填推进方向，建议堤顶逐步向堤后填土；优化场内布置及交通规划，不利用的挖运设施在远离堤顶的位置堆放，重型车辆通行的纵向临时道路应布置在远离堤顶位置处。

4)采取必要措施提高堤防稳定，如在填土中布置土工格栅进一步降低填土对现状堤身的影响，在稳定系数富余较小、且局部堆载较高的堤段的堤外平台15～20 m范围内进行堆土反压[7]。

5)小卖部、公共卫生间、海滩服务站、展示馆、展示厅、运动服务中心等采用独立管桩基础的建筑物施工时，应考虑管桩施工及基坑开挖对堤防存在影响，避免打桩机及开挖运输车辆局部集中在该部位，做好开挖支护及防渗处理。

6)景观、人行栈桥分别采用预制桩、灌注桩，打桩过程中可能对堤岸挡墙及抛石护脚等部位产生破坏，应选择合适施工工艺，如避免采用冲击钻挖孔，宜采用回旋钻或者旋挖钻挖孔。

7)为有效观测施工期堤防及软土场地的稳定和变形情况，控制场地填筑速率，保障施工期安全，建议填筑区及堤身进行沉降、水平变形监测[8]，监测项目可包括堤身水平位移及填筑区的垂直、内部水平位移等，监测断面原则上按200 m一个断面布置。

7 结语

进行水岸景观提升建设前，应充分了解现状堤防稳定状况，选择合理的岩土参数复核稳定，并与已有成果进行对比验证，是下一步进行加固设计的工作基础；加固措施要以满足施工期及运行期的稳定要求为导向，确保设计方案的经济技术性；分析景观建筑物布置、结构体型及地基处理方案、施工组织并选择合理施工措施，可进一步提高方案的实施保障。

本次制定的堤防加固方案考虑全面，经济技术性较优，施工期措施建议合理，有效指导本段海堤的施工，实施效果符合建设要求。