海堤地基沉降预测方法研究

董志祥,董文丹,赵军

摘要：围垦、码头工程中的海堤, 及港口工程中的防波堤, 均建造在高含水率、高压缩性、高灵敏度、低强度的淤泥和淤泥质粘土上, 其工程地质条件极差, 属于软土地基的范畴。海堤工程因身处水域之中, 其堤顶高程的设计, 均需根据当地的潮位气象条件, 依据工程的重要性等级, 满足一定的防潮标准,故在海堤的施工期,及完工期的一定期限内, 其海堤堤顶高程需达到设计的标高, 以确保海堤的运行安全。海堤断面结构较公路工程复杂, 特别是其防浪墙的整体性,要求在其浇筑前就确定海堤沉降的预留量,对海堤在未完成部分荷载作用下的沉降量预测, 具有十分重要的意义。

关键词：地基；沉降预测；方法  

一、概况

海堤建造过程中设计为土石堤，海堤高度和宽度分别为  5.5m和31m，项目为现状海堤改造工程，海堤的总长度为3867m，呈东西走向。对现状海堤改造工程而言，新海堤的设计是非常重要的一环。设计环节直接关系着海堤工程的稳定性，也直接关系着主体工程和上部结构的安全稳定。在设计和施工环节都应该重视地基和海堤工程，保障海堤工程的稳定性、耐久性和安全性。

本工程桩号0+000～3+026段背海侧已经吹填成陆，称为陆域段；桩号3+026～4+050段背海侧未吹填，称为水域段。陆域段采用“隐形堤”设计理念，以生态设计加固海堤，建设沿岸带状公园。迎海前沿设计对现状围堤进行加高加固改造，迎海侧现状护坡栅栏板空隙填充碎石。其上布置块石理坡和平台，上部安装预制混凝土异形消浪块体，自西向东依次采用四脚空心块、扭王字块和扭工字块三种预制块体，堤脚块石放坡顺接现状；堤顶结构拆除后以山皮土加高，堤肩新建混凝土消浪挡墙，墙后设彩色沥青路面，背海侧采用浆砌石护坡衔接陆域地面。后方“隐形堤”设计采用混凝土直立防潮挡墙结构形式，挡墙基础采用预应力高强混凝土空心方桩，墙前铺设格宾石笼以防越浪淘刷，后期景观设计对防潮挡墙进行相应处理。陆域段工程内容包括现状围堤改造及新建隐形堤两部分。

二、海堤软基沉降监测

通过实际考察后发现，海堤工程的地基为深厚淤泥层，在施工过程中存在较大的难度和风险。在填筑工程竣工后的监测过程中发现，软基沉降监测对填筑进度进行了控制，保证土体强度的适应，为工程竣工做出了较大的贡献。工程项目建造于软土地基带，地基土的含水量较高、抗剪能力不足，同时地基土具有一定的压缩性，地质条件较差，工程项目的安全性也与地基土的地基强度有直接的关系。本工程中的围堰较高，施工难度较大，施工进度也受到一定的影响，因此软基沉降观测也成为软土地基施工中的重要环节。在海堤施工期间的原位监测，可以掌握施工过程中地基土的变化情况和周围土的位移状况，为项目安全性的评价提供依据，有利于对海堤设计和施工进行优化。

1、软基沉降监测的方法。根据海堤设计要求，本次监测过程中从 0+000 号桩开始，直到 4+050 号桩，长度约 3867m，呈南北走向。海堤监测过程中需要先明确地基表面的沉降观测、地基分层沉降观测和地基静水压力观测等八项内容。在地基表面沉降观测过程中，先在地基表面设置好沉降板，每个原位观测断面位置设置 6 块沉降板，共 12 块，标号 B1-B12，对地基表面的沉降量进行观测。在地基分层沉降观测过程中，先将 3 个标准测孔布置在观测断面上，共 6 孔，不同孔的观测位置不同，布置深度也不同，深度分别为 1m、2m、4m、6m、9m，借助分层沉降仪对淤泥层不同深度的垂直沉降进行观测，测孔标号为 F1～F6。在水平位移的观测过程中，将 1 孔测斜管布置在每个观测断面中，共设置 4 孔，应用测斜仪对地基深度水平位置的变化进行监控，测试深度为 9m，测孔标号 C1～C4。在孔隙水压力观测过程中，对不同深度的超孔隙水压力的变化情况进行观察，在不同的观测断面中设置 3 个水压力观测孔，共 6 孔，不同的孔内设置 6 个孔隙水压力计，埋设深度分别为 1m、2m、3m、5m、7m、9m。对应标号 K1～K6。

在静水压力观测过程中，利用测斜管在 2 个静水为观测孔内布置好观测设备，掌握地下静水位的变化状况，共设置 4 孔，标号为 W1～W4。在土压力观测过程中，及时监测海堤基底位置的土压力变化，了解土压力加载过程中的动态变化，将压力盒布置在不同的断面中，共 6只压力盒。标号 T1～T6。在地基十字板强度的检测过程中，及时在坝体中埋设测试套管，在实际应用过程中，需要在现场对地基强度进行检测，将测定的结果与初始强度进行对比，判断地基强度的变化情况，为海堤的稳定性分析提供可靠的依据。在不同的断面内设置 5 个测孔，共 10 孔，其中有两孔便于对地基的原始强度进行检测，其余 8 孔便于对地基加载过程中的强度进行检测。在加载前测试其中 1 孔地基的十字板强度，加载结束之后，对下一级的地基十字板强度进行测试。测孔标号为 E1～E10。在旧海堤位移和沉降的观测过程中，先在合适的位置设置好沉降和位移的观测点，观测施工过程中海堤的沉降和位移变化，同时保证施工阶段旧海堤的安全性。在实际应用中，在旧海堤上布置观测点，做好旧海堤的检测工作。

2、施工期和使用期的海堤沉降监测结果

（1）施工期海堤沉降监测。地基沉降的监测次数一般需要以实际情况为准，必须保证地基的稳定性，在施工加荷期间每日观测一次，在荷载停歇期间的第一周内，每日观测一次，之后结合实际沉降变化状况，可以每隔 3d 观测一次，在海堤堤身下级加荷之前，连续 3d 没填观测一次，如果相邻观测日的沉降量逐渐增大时，需要及时增加观测次数，每天观测 2~3 次。堤身接近设计标高时，必须适当增加观测次数，保证工程的安全，并且沉降观测的时间应设置在低潮位，沉降的最大累积量达到 12mm，原来设计计算的最大沉降量为 10mm，实测值和设计值之间存在一定的差异。造成这种差异的原因可能有以下方面：①没有按照严格的要求进行加载，存在填筑速率过快，停载预压时间不足的问题，在加载过程中时常出现 0.2mm/d 的沉降速率，瞬间沉降的比例较大，而固结沉降的比例变小，结果导致总沉降量过大，实测值大于设计值。②海堤位置受到进排水隧道的影响，基部土体的压缩成厚度减小，压缩性降低，海堤在沉降的过程中观测值不是最终的沉降值，导致实测值小于设计值。③应用的分层综合方法只是对实际沉降量进行了近似计算，精确度不高。

（2）工程使用期的沉降监测。海堤竣工后的地基存在较长时间的变形，建设单位委托资质单位进行长期的监测，竣工后的 1年内，每10天观测一次，海堤的最大累积沉降量和最小累积沉降量分别为8.5mm 和 6.0mm，平均沉降量每天 0.019mm，

通过该工程现状海堤改造，论述了地基的设计和施工方法，探讨了软基沉降监测方法，监测结果表明，最终的沉降量与设计值基本相同，该监测方法具有重要的现实意义。

参考文献

[1]殷建勇，杨莉萍.填海造地工程的质量控制方法探究[J].工程建设与设计，2018，21（3）：12.

[2]贾俊婷.软土地基沉降观测方法与效果分析[J].城市建设理论研究，2018，21（14）：120.