陈敏仪

(广州市南沙区番顺联围管理所，广东 广州 510000)

1 工程概况

广州市南沙区万顷沙联围位于广州市的最南端、珠江出海口前沿,是珠江口比较大的沙岛,濒临伶仃洋,三面环海,总面积56 km2,由珠江大缶海口(蕉门水道和洪奇沥水道)冲积而成,围内河涌共39条,互相连通,总长159.3 km。现有防洪工程由外江堤防和42座水闸组成[1]。堤防未进行基础处理,堤身沉陷较大,并常受台风暴潮的破坏。岛上由于居民种植、养鱼等原因,有部分外江堤防外侧筑有居民堆砌的生产子堤,防洪标准较低,断面单薄。

本次加固达标堤段位于万顷沙联围十三至十五涌西段,总长共计4.79 km,其中十三至十五涌西加固达标工程始于万顷沙联围十三涌西闸口,止于十五涌西闸口处,加固堤防全长2.01 km。

根据《海堤工程设计规范》(SL 435—2008)，确定本工程堤防的级别为1级。十三涌西至十五涌西段堤顶高程定为8.80 m，防浪墙顶高程为9.30 m，堤顶宽度8.0 m。

万顷沙围十三涌西至十五涌西段。水闸均按200年一遇挡潮设计，如按原规划方案将按200年一遇潮水位设计，将对万顷沙围西北部的排涝不利(万顷沙堤围围内地面高程在4.50～6.00 m之间，设计洪潮水位为7.78 m)，对北堤进行加固，南堤按200年一遇潮水位设计，使整个万顷沙围西北部形一个封闭的200年一遇联围区域。

十三涌西至十五涌西段堤顶高程定为8.80 m，防浪墙顶高程为9.30 m，堤顶宽度8.0 m。本标段工程，主要包含的加固目标有：十三涌西至十五涌西海堤加固工程，长2.01 km(桩号X0+000～X2+010)。堤防堤线主要沿现有堤线布置，堤身结构主要在旧堤基础上加高、培厚，堤围布置后长度为4.79 km。

2 典型断面设计与稳定性计算

2.1 加固方案

十三涌西至十五涌西段堤防采用二级陡墙混合断面,十八涌南段堤防采用直斜结合断面(一级直墙、二级斜坡)。十三涌西至十五涌西段堤防设计提顶高程9.0 m，防浪墙顶高程9.5 m，提顶宽度(净宽)8.0 m，迎水侧坡比为1∶0.40，背水侧按1∶2.75放坡，采用草皮护坡。

十三涌西水闸至十四涌西水闸堤段工程，主要包括:堤外江抛石护脚及干砌石整平,钢筋混凝土护面及防浪墙,消浪平台钢筋混凝土框格,堤内坡清基和土方回填,坡脚混凝土挡墙及排水沟,腐殖土铺填及植草皮,堤顶清基,堤顶内边混凝土排水沟,堤顶级配碎石垫层和水稳层、沥青混凝土路面等。

在现有坝堤后增设反压防渗平台，通过渗漏稳定性计算后的顶部高程为9.5 m，在堤后设置排水沟与堤后坝坡相接，堤后坝坡比1∶2.75，同时作为压渗平台，压渗平台回填砂性土，坡面铺盖腐殖土和草皮护坡。排水沟后回填砂性土并做碎石挡墙反压。

在迎水面采用抛石护脚、干砌石整平、C35钢筋混凝土护面、消浪平台钢筋混凝土框格及植树、钢筋混凝土防浪墙。背水面采用回填砂性土加宽培厚、坡脚混凝土挡墙及排水沟、绿化工程。堤顶采用内侧排水沟、路基水稳层、沥青混凝土路面。十三涌西至十五涌采用西坡植树、种草等景观绿化工程。

2.2 断面设计

典型断面设计以规范为基础，海堤设计防洪标准为200年一遇，堤顶设计高程为9.5 m，顶部防浪墙设置转角消力，和坝体间由φ18的1.5 m长钢筋连接，间距0.6 m×1.0 m，设计洪水位7.78 m。迎水面设置二级平台，连接处7.5 m标高处设计消防平台，由C35钢筋混凝土护面、平面和防浪墙底做干砌石垫层基础。一级平台做500 mm 厚干砌石。迎水侧坡下部为抛石护脚，坡比为1∶3，与地面相连。顶部堤坝宽8 m，自下往上分层设置了0.2 m厚的级配碎石垫层、0.2 m厚6%水泥石屑稳定层、6 cm厚的中粒式改性沥青混凝土、3 cm厚的细粒式改性沥青混凝土。平台宽8 m。背水侧坡面与平台连接处设置排水沟。对坡面进行阶梯式削坡后回填砂性土。坡面覆盖腐殖土和草皮护坡。坡底设置排水沟，混凝土挡土墙反压坡底。对于堤后的地基处理，使用堆载预压排水固结的方法来进行[2]。增加新的压渗平台，充分排水功能作用通过进行堆载预压。

2.3 整体稳定性计算

根据规范SL 435—2008，使用瑞典圆弧法对海堤边坡稳定性进行计算，使用“理正岩土系列计算软件7.0版”[3]，分别计算加固后海堤在设计洪水期、洪水消退期、施工期三个最不利工况的稳定性。洪水期的设计水位为7.78 m，设计洪水消退水位为4.49 m,洪水位通过有效应力计算法，其他两工况为总应力计算法，岩土体的指标通过慢剪、固结快剪和快剪的方法来确定，计算结果如表1所示。

表1 典型剖面稳定性计算表

通过计算可以得知，三种工况下安全稳定系数均满足计算要求，施工期的允许安全稳定性系数为1.15，洪水期和消退期安全稳定性系统为1.25,均满足规范要求。

3 关键步骤施工工艺控制方法

3.1 土方开挖

十三涌西至十五涌西堤段总共淤泥开挖2940 m3，石方开挖1800 m3，清表土约1.9万m3。开挖量较小，石方开挖主要是拆除干砌石和浆砌石就近利用抛石护脚，淤泥开挖及清表土直接弃运。

开挖程序分三步进行,把堤内结构边线及清挖范围测量放线后先清除植被土、杂填土、淤泥等无用料,然后按图回填砂性土至砂垫层底高程后，再填筑中粗砂垫层,完成塑料排水板及堤身填土堆载后，二次开挖内坡脚混凝土挡墙和排水沟基础。水闸开工后，利用破堤开挖土方填筑内外围堰,抽干基坑水后将水泥搅拌桩打桩范围基坑一次开挖至设计高程,开挖土方就近堆放,以便结构完成后利用回填。其施工程序如下:

(1)表土和淤泥开挖。开挖中应对含细根须、草土植物、碎石杂填土等覆盖表层有机质无用土层与下部有用土层分别开挖,采用推土机集料1 m3反铲挖掘机配10t自卸车施工,深度根据开挖土层的性质确定,挖至符合填堤土质要求为止,开挖后的表土弃运至弃土场。

(2)二次开挖。堤身堆载填土至设计高程并满足设计要求的堆载时间后，开始堤顶和堤内坡脚混凝土挡墙基础和排水沟基础二次开挖，开挖时应遵循由深到浅、由远及近的原则，开挖土方除部分就近堆放用于挡墙结构完成后的背侧填土外[4]，其余土方就近回填至迎水坡和转运到十三涌西至十五涌西堤段背水坡回填(含腐殖土)。

3.2 土方填筑工法

根据试验确定的参数进行大堤土方加培填筑。料场土料的含水量，每天都要测试，根据既有的复查资料，在施工指导过程中还要分析颗粒或者进行击实试验，对大量含水的料土进行提前翻晒，然后利用推土机将翻晒好的土料拢堆集料[5],进行保护。如果料土水分小，还要洒水润湿。

(1)利用推土机将运到现场的土料整平，厚度达到试验厚度后按照规定遍数进行碾压，以环刀试验进行干容重的测定并计算压实度。

(2)过长的堤线，根据大约的均等原则划分为三个工区，组织施工人员进行三个工区的同时施工。根据工作面大小进行大堤加培填筑，施工方式以分段分层流水施工为主，每个填充段可划分为200～300 m长，也就是控制每次填筑土层长度200～300 m左右。

(3)为了避免发生漏压、碾压不到位或者过分碾压的现象，可以在各段土层间安设标识，尽量错开上下层分段位置，回填完第一工作面，马上回填第二工作面，同时碾压第一工作面，回填完第二工作面后，马上回填第三工作面，同时取样试验第一工作面，碾压第二工作面，实现作业的流水化[6]。

(4)利用推土机摊铺填筑的土料，确保均匀的厚度，检测要按照相关要求及时进行，控制合理的填土厚度。碾压机的碾压必须与堤轴线平行，针对上堤的施工机械，为了避免重复碾压，上堤的路口和行进位置要不断更换。

(5)在分段碾压过程中，临近两段交接带的碾压痕迹必须沿着碾压方向相互搭接，搭接长度要超过0.3～0.5 m：在进行垂直方向的跨缝搭接碾压时，必须确保1.0～1.5 m以上的搭接宽度。

(6)要不间断地进行铺料与碾压作业，在短暂停止或者是因为过于干燥导致表面水分被快速蒸发的情况下，要定期洒水湿润风干土层，以确保需要的含水量，在长久停工的情况下，要考虑气候情况采取保护措施，复工时要清除保护层，同时确定填筑面合格方可继续施工，并进行相关的记录。

(7)为了确保大堤的压实干容重指标在设计断面内满足设计要求，在堤坡铺土工序中要超填需要的宽度，并在结束圩堤施工后根据设计断面进行削坡。大堤接缝的横向结合坡度不能超过1∶3，高差控制在1.5 m范围内，如果在某种特别情况下有必要让结合坡度更陡、高差更大，就要通过监理和设计批准。可以进行纵向接缝的合理设置，如果利用平台与不同高度斜坡结合的模式，平台高差必须控制在1.5 m之内。

3.3 改性沥青混凝土路面施工方法

堤顶沥青混凝土路面全长4.79 km，其中十三涌西至十五涌西堤段长2.01 km，路面净宽度8.0 m。路面类型为改性沥青混凝土路面，分两层铺设，底层为AC-20中粒式改性沥青厚6 cm，面层为AC-13细粒式改性沥青厚4 cm，路基为级配碎石垫层20 cm厚，6%水泥石屑稳定层厚20 cm。

进行首次摊铺时，当达到10 cm厚度时，要仔细进行摊铺面横坡和标高的检查，如果与设计标准不符，就要进行横坡和熨平板高度的合理调整，达到标准后再继续施工。正常摊铺时，每隔10 m要记录虚铺的厚度，摊铺后要利用人工清除石块以及碎石中的杂物，然后进行回填。

4 结 语

海堤加固技术是随着沿海城市岸堤工程建设不断地发展，随着经济社会的发展，海堤加固不仅仅再是对堤坝提进行技术加固，更要兼顾生态环境和城市美观设计。在传统的地基土的挖换填，注浆加固，堤坝坝坡的混凝土硬化，路基的铺设基础上，往往还应重视坡面的景观设计。本文通过南沙南堤十三至十五涌西段的海堤加固实例，介绍了海堤加固的综合生态安全治理的设计和施工实践，为相似的海堤加固工程提供了经验。