廈門某大橋和擋潮閘工程結構水文基本情況調查

黃海宏 （集美大學，福建 廈門 361021）

1 工程概況

廈門某海堤開口改造工程地點位于某灣口的海堤上，海堤開口是某灣流域潮水進出灣和洪水外泄的重要通道。為解決該海堤開口改造工程擋潮閘干地施工條件，工程采用臨時圍堰止水的辦法。臨時圍堰分為外圍堰和內圍堰：外圍堰為現有某海堤，圍堰頂高程+7.5 m；內圍堰為新填圍堰，圍堰頂高程+4.4 m。

在施工過程中發現某大橋橋墩處邊坡出現了局部滑坡。相關部門認為本工程的施工和設計對于鄰近的某大橋可能存在安全風險問題。故文章針對某大橋和廈門某海堤擋潮閘工程進行基本情況調查，并給出相關施工設計建議和措施。

2 基本結構情況

2.1 大橋結構基本概況

大橋位于某港東端，橫跨某海灣，北端距某海堤約70 m，南端約40 m，橋梁全長1660 m（至臺尾），共有61孔27 m預應力混凝土簡支梁，每孔由11片T梁組成，梁高1.4m。橋面寬21 m，設雙向四車道，按城市一級主干道設計，橋面標高為6.50m~8.50m左右。

下部結構為鉆孔樁基礎，直徑為1.5m，雙柱墩頂應力混凝土蓋梁，圓柱墩直徑為1.2m。局部橋梁樁基之間設有橫系梁，底標高與海底平齊，在低水位時，系梁不露出水面。全線工程范圍K0+000～K2+654.73，主線全長2654.73 m，其中跨某海灣橋長1620m，道路長1034.73 m；此外起點處某平面交叉口，西環城路及杏濱路主線交叉長492.44m，終點處翁厝平面交叉口，翁角路與主線交叉長624.09 m。

2.2 廈門某海堤擋潮閘結構基本概況

廈門某海堤開口改造工程地點位于某灣口的海堤上，海堤開口是某灣流域潮水進出灣和洪水外泄的重要通道。為解決該海堤開口改造工程擋潮閘干地施工條件，工程采用臨時圍堰止水的辦法，臨時圍堰分為外圍堰和內圍堰，外圍堰為現有某海堤，圍堰頂高程+7.5m；內圍堰為新填圍堰，圍堰頂高程+4.4m。

圖1 某大橋

圖2 某海堤擋潮閘結構

圖3 某海堤擋潮閘工程全景圖

擋潮閘采用分離式閘室結構，在閘板上設順水流方向伸縮縫，將擋潮閘分為10個閘段，每個閘段呈T形，單孔閘室凈寬24m，閘墩長23.8m，厚均為3.0m。擋潮閘總長304m，總寬度246m。墩底板寬度16m，板厚2.0m～3.0m，中底板寬度11m，板厚0.5m。擋潮閘西邊為某大橋，兩者相距只有24.3m（中心線距離），基坑抽水、開挖區域基本在某大橋橋下進行。圍堰內總水域面積約為25000m2，潮位在-3.0m~+3.0m之間，總抽水量約為13×104m3。基坑內土方呈斜坡式，東面為靠近外圍堰的邊坡土，地面高程約為+3.0m，土質為粘性土和砂性土；西面為靠近內圍堰的原海底淤泥土，地面高程約為-6.0m~-8.0m。基坑開挖在圍堰內抽水完成后進行，基坑開挖底標高為-8.34m，總開挖量為21.5×104m3。

閘墩墩身采用C35鋼筋混凝土結構，為避免產生混凝土的收縮裂縫，以及提高混凝土的耐久性，在混凝土內摻有聚丙烯纖維。另外，按照《海港工程混凝土結構防腐技術規范》的規定選用抗氯離子擴散性能強的水泥，并添加適量的外加劑。閘室及閘墩底板均采用鋼筋混凝土結構。

本工程閘址選在海堤與某大橋之間狹長地段其地址情況復雜，地基表層存在原老海堤拋石層下的松散砂性土、軟粘土、淤泥等軟弱地基，此類地基土均具有標準貫入擊數小、承載力低、粘性土的天然含水量高、砂性土的天壤孔隙比大等特點，因此，閘墩選用沖孔灌注樁進行地基處理，每孔閘段共布置35根直徑1300mm的灌注樁，閘室底板采用天然基礎。

3 基坑工程

3.1 基本概況

擋潮閘及船閘施工基坑處于外圍堰和內圍堰之間，外圍堰為現有某海堤，長530m，頂高程為+7.5m；內圍堰為新填圍堰，長633 m，頂高程為+4.2m，某大橋位于其中，場地范圍狹小，且基坑開挖深度較大。基坑內土方呈斜坡式，東面為靠近外圍堰的邊坡土，地面高程約為+3.0m，土質為粘性土和砂性土；西面為靠近內圍堰的原海底淤泥土，地面高程約為-6.0m~-8.0m。基坑開挖在圍堰內集水抽完后進行，按照設計施工圖。基坑開挖共分四個階段進行，擋潮閘基坑開挖設計底標高為-8.34m；船閘基坑開挖設計底標高為-9.84m，基坑內總土方開挖量約為34×104m3。

海堤兩端分布有多條村莊和交通要道，海堤灣內灣外兩側有海產養殖區。海堤內側緊挨擬建的擋潮閘為連接海滄與集美的重要交通大橋——某大橋，開挖期間對某大橋的保護是本工程安全的重中之重。沿老海堤內側有高壓電纜及電纜塔架，現已改遷到老海堤外側，老海堤上現有軍用光纜（含有線電視、鐵通、聯通、網通、移動光纜及軍用光纜等）、10kV高壓電纜、工業氮氣管和自來水給水管等需要在基坑開挖中進行保護，施工的自然環境復雜。

根據“廈門某海堤開口改造工程巖土工程勘察報告”，閘底范圍地層情況如下：閘底標高以下分布有3m~7m的素填土，素填土之下有3m~6m的拋石及1m~9m的拋砂，拋石與拋砂分布不均，部分地段缺失。開挖深度為8m~11m。另在圍堰及擬建船閘范圍分布有0.6m~5.6m的淤泥。

工程區原始地貌屬濱海相的溝谷。某海堤走向近南北向，其結構為土石堤（底部為拋石、拋砂，中上部為粘土、塊石組成），靠外海一側為塊石混凝土結構護坡。堤頂標高一般在6.0m左右，海堤西側為某灣（水面標高為黃海標高-0.50m），東側為廈門西港（高潮位為黃海標高3.70m；低潮位為黃海標高-1.50m），實測各鉆孔孔口高程在黃海標高-12.36m~6.05m。

3.2 場地巖土層特征及分布

在鉆孔揭露深度范圍內的巖土層按成因、形成順序和巖性可分為：淤泥①、素填土①-1、素填土①-1a、拋石①-2a、拋砂①-3、填砂素填土①1-3a、淤泥質粘土②、砂質粘土～粘土③-1、含泥中粗砂③-2、淤泥質粘土③-3、殘積砂質粘性土④、全風化花崗巖⑤、砂礫狀強風化花崗巖⑥-1、碎塊狀強風化花崗巖⑥-2、中風化花崗巖⑦、微風化花崗巖⑧，共14層。

3.2.1 地表水體特征

某海堤西側為某灣，灣內水體水面相對穩定，平均黃海標高為-0.5m左右，水位波動幅度一般在0.5m左右；某海堤東側為廈門西港，根據廈門鼓浪嶼觀潮站資料，該海域高潮位為黃海標高3.70m，歷年最高潮位為4.35m；低潮位為黃海標高-2.50m，歷年最低潮位-4.08m；平均高潮位1.58m，平均低潮位-1.73m；實測最大潮差6.92m，平均大潮期間潮差4.95m，平均小潮期間潮差2.85m，歷年平均潮差3.98m。

3.2.2 地下水特征

場地地下水主要為賦存于素填土、拋石、拋砂、含泥中粗砂、殘積土中的孔隙水以及基巖風化帶中的孔隙裂隙水，水力性質一般為潛水，局部承壓。拋石①-2、拋砂①-3、含泥中粗砂③-2層為強透水層，水量豐富；素填土、強風化巖為中等透水層，水量較豐富；全風化巖、殘積土為弱透水層，水量較貧乏；淤泥質粘土、粘性土為微~極微透水層，水量貧乏；中微風化巖帶水量主要受裂隙發育程度及裂隙性質影響，在揭露深度范圍內一般屬弱透水層，水量貧乏。拋石①-2、拋砂①-3、含泥中粗砂③-2層等強透水層與海水相連通，其水頭高度大致與海平面相當，其水位受潮水影響，呈互補關系，大氣降水、地下徑流對其影響有限。

3.3 防滲帷幕布置情況

內圍堰迎水側布置防滲帷幕長度545m，外圍堰防滲帷幕布置在迎海側的堤身上，總長度573m。內外圍堰形成了一道總長1118m封閉的防滲帷幕。外圍堰（老海堤開口段）的防滲帷幕上部被開挖后，為了滿足外消力池基坑開挖時的防滲要求，在拋石棱體與現有海堤外側坡面連接處布置一層防滲土工膜，與袋裝土聯合形成一道防滲設施。內圍堰堤身迎水側采用粘土和復合土工膜，堤身下砂層采用高壓旋噴工藝進行防滲。外圍堰防滲帷幕拋石層為低壓灌稠漿，砂層為高壓旋噴，兩者豎向搭接2m。在老海堤與新填圍堰接頭部位的南北兩端各25m墻段（位于某大橋）及老海堤局部17m的試驗段防滲幕墻采用沖孔排樁。整個內外圍堰的防滲帷幕形成一道封閉的防滲帷幕。

4 橋梁基礎地質情況勘察

據本次勘探孔揭露，在鉆探深度范圍內的巖土層按成因、形成順序和巖性可分為：①-1素填土、①-2碎、塊石填土、①-3中粗砂素填土、②-1粉質粘土、②-2淤泥質土、③-1含泥中粗砂、③-2粉質粘土、③-3含泥粗礫砂、④殘積砂質粘性土、⑤全風化花崗巖、⑥-1砂礫狀強風化花崗巖、⑥-2碎塊狀強風化花崗巖、⑦中風化花崗巖、⑧微風化花崗巖等層。

4.1 地表水體特征

某大橋橋墩位于某海堤內，灣內水體水面相對穩定，平均黃海標高為-0.5m左右，水位波動幅度一般在1.0m左右；某海堤東側為廈門西港，根據廈門鼓浪嶼觀潮站資料，該海域高潮位為黃海標高3.70m，歷年最高潮位為4.35m；低潮位為黃海標高-2.50m，歷年最低潮位-4.08m；平均高潮位1.58m，平均低潮位-1.73m；實測最大潮差6.92m，平均大潮期間潮差4.95m，平均小潮期間潮差2.85m，歷年平均潮差3.98m。

4.2 地下水特征

場地地下水主要為賦存于素填土、填石、填砂、含泥中粗砂、殘積土中的孔隙水以及基巖風化帶中的孔隙裂隙水，水力性質一般為潛水，局部承壓。①-2碎、塊石填土、①-3中粗砂素填土及含泥中粗砂層為強透水層，水量豐富；素填土、強風化巖為中等透水層，水量較豐富；全風化巖、殘積土為弱透水層，水量較貧乏；淤泥質粘土、粘性土為微~極微透水層，水量貧乏；中微風化巖帶水量主要受裂隙發育程度及裂隙性質影響，在揭露深度范圍內一般屬弱透水層，水量貧乏。場地地下水動態主要受潮水影響，呈互補關系，大氣降水、地下徑流對其影響有限。

為了查明場地地下水與某灣潮水的波動關系，勘察時對部分鉆孔內地下水及潮水進行了同步連續觀測，地下水水位與潮水位基本同步，二者水位標高基本一致。

4.3 地表地下水對基礎的影響

大橋橋墩位于灣海堤內，地表水與勘探孔內地下水存在密切的水力聯系，地下水與某灣內地表水一樣隨潮水而升降。由于地下水對結構有中等腐蝕性；對鋼筋結構中的鋼筋在長期浸水情況下有弱腐蝕性，在干濕交潛條件下有強腐蝕性，因此設計需采取相應等級的防腐措施。

在擬建橋墩加固部位除地下水對建筑材料有一定的腐蝕性外，地下水對樁基礎施工的影響表現在預先成孔的情況下施工時受地下水影響上部土層（如①填土、②粉質粘土、②-2淤泥質土、③-1含泥中粗砂、③-2粉質粘土、③-3含粗礫砂、④殘積土～⑥砂礫狀強風化巖層）局部易產生塌孔、流砂等現象。

5 結 論

①本工程閘址選在海堤與某大橋之間狹長地段其地址情況復雜，地基表層存在原老海堤拋石層下的松散砂性土、軟粘土、淤泥等軟弱地基和強透水的砂層這些地質條件和因素對于保障工程安全十分不利。

②從某大橋結構基本概況，橋面較寬，圍堰范圍內的橋梁下部結構只設有兩個墩柱沒有系梁，某大橋上部情況現狀經檢測屬于三類橋；同時橋梁重載交通狀況嚴重，車流量大，超載車輛多，因此橋梁結構對于額外的施工安全影響將十分敏感。如擬在橋梁底部和鄰近區域進行諸如基坑開挖和沖孔施工，應事先進行詳細的勘察分析和安全評估，同時還應有專門針對保障橋梁安全的構造物設計、施工和監測方案，并嚴格按專項安全設計的方案和工藝實施結構加固后，才能進行相關的施工作業。

③地表、地下水對基礎有腐蝕影響，某大橋部分墩柱已出現不同程度侵蝕狀況，且對橋梁墩柱承載能力已產生削弱影響，必需對橋墩進行補強加固。

[1]GB50021-2001,巖土工程勘察規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2001.

[2]GB50287-99,水利水電工程地質勘察規范[S].北京:中國計劃出版社,1999.

[3]JTGD63-2007,公路橋涵地基與基礎設計規范.[S].北京:人民交通出版社,2007.

[4]JGJ94-2008,建筑樁基技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2008.

[5]GB50011-2001,建筑抗震設計規范（2008年版）[S].北京:中國建筑工業出版社,2008.