淺談沿堤流發展過程及沖刷影響

傅偉榮 中交廣州航道局有限公司

1.工程概況

1.1 項目簡述

通州灣腰沙圍墾一期通道工程位于江蘇省南通濱海園區東側的規劃通州灣港區，工程總長為9500.739m，通道為東西向，南北向各一條，呈“L”型垂直狀。其中B標段由3段組成，分別為AK1+500～AK3+000、AK4+500～AK4+960.162和BK0+000～BK2+500，其結構組成分別包括土方工程、砌石工程、砼工程、排水工程和配套供電，擋浪墻頂高程5.7～6.5m，通道頂高程為4.1m。堤頂總寬28.2～30.7m，其中車道寬度為16m，采用30cm厚的C35砼路面，路面下設30cm厚的水泥穩定碎石基層和15cm厚的級配碎石底層。堤身采用沖灌袋裝砂型式，坡比為1:1.5，護坡結構為四角空心方塊護面或柵欄板護面，堤頂設漿砌塊石擋浪墻，堤腳設置60～100kg塊石壓腳兼護底。

施工總平面布置如圖1。

1.2 氣候及降水

本區屬亞熱帶濕潤季風氣候區，受海洋調節及季風環流的影響，具有四季分明，雨水充沛，時空分配不均的特點。本區多年平均降水量為1065.6mm，最大年降水量1502.1mm（1987年），最小年降水量673.0mm(1978年)。因梅雨和臺風的影響，全年約64.3%的降水量集中在5～9月份。6～7月間的梅雨和6～9月間的臺風雨常造成本地區的嚴重澇災。全年平均降水日數為122.7天。月降雨日數最多的是5月份，平均12.8天，最少在12月份，平均7.4天。

該地區多年平均氣溫14.9℃，最高月平均氣溫是7月的27.5℃，最低月平均氣溫是1月的2.1℃；極端最高氣溫39℃（1960年8月7日），極端最低氣溫-11.9℃（1977年1月31日）。該地區春夏多東南風，冬季多東北風和西北風，歷年平均風速3.4m/s，年最大風速26.3m/s（NE，1960年7月7日），瞬時最大風速30.4m/s（SW，1975年7月14日）。常風向E、ESE頻率為15%，次風向NE、ENE頻率為12%。長江水域終年不凍，陸域最大凍土厚20cm，年平均降雪6天，多集中于1～2月間，最大積雪厚度17cm。多年平均霧日天數為30.9天，年最多霧日數60天，最少霧日數5天，大霧平均為5.7天。

1.3 水文

本區屬不規則半日潮，每日兩潮，滯后45分鐘，一般漲潮時間為6小時，退潮時間為6小時22分鐘，最大潮差可達4 m，一般潮差2～3m。

2.沿堤流發展過程

2.1 沿堤流釋義

沿堤流即為沿著防波堤流動的水流。這是由于防波堤修建完成后，改變了原有的邊界條件，導致局部水流環境發生變化，引起水面坡降，從而產生了沿堤流，即筑堤的“工程動態效應”形成沿堤流的現象。

2.2 沿堤流產生條件

形成較強沿堤流必須具備以下條件：

圖1 施工總平面布置圖

②潮流強度較強,且不透空建筑走向與潮流向存在較大交角,從而在局區域改變了潮流的原來運動方向；

③建筑物與強風向存在較大交角；

從而在建筑物的受風面一側形成明顯的增水,而背風面局部區域的水位低于受風面水面的狀況。由于兩者的水位高差導致受風面水流沿堤向背風面轉移,從而產生沿堤流。

2.3 沿堤流發展過程

（1）在開始施工作業第3個月后即2013年6月，隨著東西向A1、B1、A2、B2砂肋軟體排及底層袋裝砂全線動工，在護底及堤身結構逐步推進堆高過程中，原有水流方向發生變化，受漲、落潮流水沖刷的影響，東西向圍堤北側、南側砂肋軟體排外邊線處逐漸出現沿堤流現象，且該流槽不斷加深加寬，并形成寬約3～6米，深約-0.4～-2米（國家85高程）的沿堤流。如圖2所示。

（2）2013年12月，隨著工程全線啟動，水流形態及灘面再次發生較大變化，沿堤流對圍堤護底影響日益加大，隨著堤身袋裝砂逐漸堆高，B1段南、北側，B2段北側沿堤流沖刷更為明顯，而B2段端頭、B3段B端頭及其附近也有形成沿堤流的趨勢。

（3）2014年1月底，東西向圍堤除A2 龍口外基本達到設計標高，B3段全線護底及底層袋裝砂施工已全部完成，標高已達+1.0m以上，但漲落潮流水長期從B3段底層頂部漫過并逐步匯集至地勢較低處，使B3段以西對開的區域逐漸形成眾多細小的流槽。

（4）2014年4月開始組織B3段拋石施工，加強B3段的護底防護，截止5月中旬B3段護底散拋石工作基本完成，底層砂袋已全部完成。在A2段龍口封堵之前，圍堤內側積水在退潮時主要由A2龍口排出，如圖3。

（5）2014年6月底完成B3段流水槽封堵后，整個工程“L”型輪廓基本形成，由于A3段尚未施工，此時大量海水退潮時開始繞過B3段的端頭并直接沖刷B3段圍堤東側，B3段東側全線2500m、B2段端頭、B3段端頭等原灘面被不斷沖深多并出現沿堤流，如圖4。

然而，血脂中有些成分的升高在一定程度上是有益于認知的。在一項以101名年齡為60～70歲女性人群為基礎的樣本中，12年隨訪期間低基線水平的HDL-C較高水平HDL-C女性人群的記憶更差[43]；一項納入321名受試者，以社區為基礎的研究發現，具有較高水平HDL-C的受試者有更好的認知功能和認知狀態[44]。在一項老年人與輕度認知功能損害的病例對照研究中，與對照組相比，MCI組的HDL-C水平顯著降低；低HDL-C水平與更嚴重的白質病變有關[45]。

在漲潮時，水流則以退潮流向的反方向涌入施工場區，并先后對B3段內側、B2段內側及B1段內側圍堤護底造成嚴重破壞，水流方向如圖5。

2.4 施工期沿堤流對各部位破壞過程

（1）B3段端頭。隨著B3段堤身結構逐漸加高，施工區周邊泥面平衡狀態被打破，因A3段未實施，施工區場區內積水在退潮時全部由B3段南側排出，B3段端頭受繞堤流影響很大，在潮流作用下，逐漸演變形成了沿南北向通道兩側全線貫通以及B3段南側堤頭至小廟洪水道的潮流通道，兩股潮流在漲落潮時潮流強大、流速大，對通道工程的安全造成較大隱患，B3段端頭已拋護底塊石不斷被沖刷、塌陷。如圖6。

（2）B2段端頭。2014年5月23日隨著A2段龍口合攏，施工區周邊泥面平衡狀態被打破，施工區場區內積水在退潮時全部由B3段排出，并沿著南北向通道自南向北向外海排出，落潮時潮流強大、流速大，對通道工程的安全造成較大隱患。尤其是東側部分區域及B2段的端頭護底塊石出現持續坍陷狀況，嚴重威脅到海堤結構安全。如圖7。

圖2 2013年6月底沿堤流照片

（3）B3段東側。2014年6月底，在B3段全線基本完成后，B3段東側護底塊石出現嚴重坍陷，護底塊石存在-3m～-9m（85高程系統，下同）的沖刷坑，同時在漲落潮作用下護底塊石仍然不斷流失，B3段東側以及南側端頭護底塊石出現持續坍陷、沖刷流失等狀況，嚴重威脅到海堤結構安全。如圖8。

（4）B2段內側B3段內側。受內側沿堤流長期不斷沖刷影響，2014年7月10日B2段內側已完成的護底塊石、模袋砼、擋浪墻等前后被沖刷坍陷，該位置低潮位時水深已達到4米，附近區域的模袋砼底部同樣開始出現坍塌現象，對圍堤堤身結構安全性能已造成很大影響。

（5）B1段內側。隨著2014年7月份的大潮汛來臨，7月15-16日在B1段以南灘涂上出現一條沖溝，漲潮時潮水對B1段形成沖擊，并在B1段內側形成沿堤流，堤前水深已達到3m左右，同時沖刷內側已完成的石塊底部，造成不同程度的塌陷。7月17日內側護底拋石再次出現不同程度的塌陷（約2～4m寬度），其中樁號為AK1+820—AK1+840內側被沖刷的最為嚴重，僅一天的沖刷就出現巨大的變化，勢態發展日漸加劇，并存在繼續沖刷趨勢。

2.5 完工后沿堤流的持續影響

工程于2014年12月18日通過交工驗收，工程質量鑒定為合格標準，達到合同約定質量要求，工程進入保修期。工程保修期間，已完工程仍然因受沿堤流影響，多次出現沖刷損壞的現象，主要表現在：

圖3

圖4

圖5

因一期通道A3段、二港池南堤正在施工推進中，施工區域附近漲退潮水量增大、流向改變異常等現象仍繼續對B3段兩側拋石護腳產生沖刷。

2015年5月31日，B3段東側護底塊石在漲落潮水流作用下發生塌陷，出現局部護底塊石坍陷，B3段內側受漲落潮水流沖刷，內側沿堤流逐漸向通道堤身擴展，內側等位置出現護底塊石淘空、塊石坍塌現象，6月10日發現模袋砼防護層出現斷裂現象。如圖9，10。

2015年10月初，B3段西側受沿堤流沖刷影響，護腳均受到不同程度沖刷，部分區段擋浪墻出現裂縫，截止2015年10月底，圍堤內側沿堤流仍在不斷影響實體工程，內側護底時常出現沖刷坍陷。

圖6 B3段端頭沖刷照片

3.沿堤流原因分析

通州灣腰沙圍墾區為敞開式海域，海岸線及灘涂的形成與潮向、潮差、潮速以及潮水含泥砂量等因素有關，灘涂沉積是由漫灘潮水的漲落將泥沙輸送至淺灘沉淀而成，雖然整個“L”型海堤類似開放式的，但因本工程東低西高、南高北低的地形，海堤內形成一個相對閉合區域，從端頭起算，整個海堤低洼區域環抱形成的海水庫區容量達到500萬立方米，在整個海堤中未設置排水口，因此漲落潮水必然從B2端口處處涌入或流出，并沿著地勢低洼處流動。

A1-B1-A2-B3段施工區段海堤于合圍的過程中，一號港池圍區內的漲退潮水流在原由北向南的漲潮流向，改由南側的小廟洪水道向北漲退，漲退水流在B3段兩側不斷改變灘面的形狀，整個B3段兩側降低了將近5～6米，在B3段兩側各形成一條南北向的漲退潮水沿堤流，并在B3端頭形成繞堤流槽。

在通道施工前，退潮時水流為由南向北，漲潮時水流從東北側三沙洪水道由北向南進入腰沙圍墾施工區域，潮流動力條件在敞開水域均勻穩定；而通道實施時，漲潮水為改由南側的小廟洪水道向北進入、向南退出，潮流、水流動力條件發生了變化，漲退潮水流在施工區域不斷改變灘面的形狀，隨著潮水流沖刷的持續便出現了沿堤流和灘間橫流。

4.結語

綜上所述，沿堤流的形成是由多方面原因組成，沿堤流在前期可研報告及設計文件中均未有所體現，施工招標文件及施工合同中未涉及沿堤流的對應條款或說明，也未明確如何處理沿堤流沖刷引起的相關費用，是海堤施工中容易忽略的盲區所在。

圖7 B2段端頭沖刷照片

圖8 B3段東側沿堤流照片

圖9 B3段內側完工后沖刷照片

圖10 B3段內側完工后沖刷及拋石防護照片

在本工程沿堤流形成以后，進行每一次沿堤流沖刷的防護施工中實施非常困難，各項費用投入巨大。且在工程保修過程仍然存在很多不確定因素，沿堤流在海堤填筑及防護工程完成一段時間后仍然發生并呈現無規律性發展，本文對沿堤流問題進行專題討論，總結分析前期工程沿堤發展過程及成因，為工程建設提供參考。