第4章 海塘保灘工程損壞的修護

4.1 保灘工程損壞的種類與成因

上海市“千里海塘”分處長江口及杭州灣北岸。海塘設計、達標加固的前提是堤腳前沿灘地保持穩定。但潮流、風浪、長江上游來沙、大洪水造成的河勢變遷以及人類活動等眾多因素又致使海塘堤前灘地發生變化，進而危及海塘安全。因此密切關注堤前灘地的沖淤變化，采取切實有效的保灘措施，是確保海塘安全的必要環節。

對于長江口大河勢較穩定、漲潮優勢流的淤積岸段，灘地處于淤漲狀態，堤前一般不需采取保灘工程措施，且灘地蘆葦又能起到很好的保灘效果。

對于需要進行堤前保灘的岸段，則應分析造成沖刷的主要原因，區分是以對潮流作用為主還是以風浪作用為主，采用不同的保灘措施。長江口內以潮流作用為主的岸段以建丁壩群保灘（包括T形勾壩、勾壩或異形勾壩等，形狀如┃、┳、┏、┓、┣），局部岸段同時還受風浪作用（如橫沙北沿）還需加建順壩保灘工程；杭州灣北岸以風浪作用為主岸段則建順壩保灘工程，局部如南匯嘴、金山岸段因潮流向及潮流速較大，潮差大，也建有丁壩群保灘。保灘工程見圖4.1-1。

圖4.1-1（一） 保灘工程

圖4.1-1（二） 保灘工程

由于隸屬關系不同、建設年代不同、設計單位不同等原因，相鄰岸段的保灘工程結構可能有較大差異，而有些保灘工程是在發生問題后再進行工程建設的，運行時間不長，有些問題可能未全部暴露，存在隱患。

4.1.1 保灘工程的種類和結構型式

保灘工程種類分丁壩（含勾壩）、順壩，包括丁順壩壩田及護坎、拋石護灘、排體護灘及生物護灘等。

1.丁壩結構型式

一般為拋石壩芯，干砌、漿（灌）砌塊石護面，部分在干（理）砌塊石護面上加扭王塊體（或扭工塊體）護面。部分丁壩壩根灘地高程較高，采用填土（或吹泥管袋）壩芯；壩頭部位根據潮流流速及風浪情況加拋扭王塊體（扭工塊體、四腳空心塊體）；壩體兩側3～5m采用拋石護灘，壩頭外側護灘則根據水深、底流速情況，在土工布砂肋軟體排或土工布混凝土鉸鏈排、拋石基礎上加拋異形塊體、榪槎等。丁壩結構型式見圖4.1-2。

2.順壩結構型式

順壩結構一般為拋石壩芯，梯形斷面，背水面一般為干（理）砌塊石護坡，迎水面為干砌或漿（灌）砌塊石護坡，灌砌石壓頂（混凝土護肩），壩外設拋石護灘約10m，壩內一般設3～5m拋石護灘，壩底為土工布砂肋軟體排或土工布混凝土鉸鏈排護底或兩者結合。

圖4.1-2 丁壩結構型式圖

對于遭受風浪較嚴重地段順壩外坡至坡腳設扭王塊體或扭工塊體護面，單重根據風浪要求而定（0.5～2t，也有少數3～4t的）；壩頂如灌砌塊石壓頂重量不夠尚需加四腳空心塊體或扭王塊體（2～4t）。順壩結構型式見圖4.1-3。

（1）樁式順壩。這是一種建在風浪剝灘較嚴重、用于保灘結合促淤的順壩型式，保灘工程與海塘成為一個不可分割的整體。這種型式順壩是先根據風浪模型試驗成果按一定間距打入管樁，在管樁內側拋筑一定高度的梯形斷面拋石壩，壩底鋪設土工布排體。在圈圍時拋石壩按順壩設計，要求進行護坡護頂，斷面與前述順壩斷面相同。管樁壩典型斷面見圖4.1-4。

（2）護坎結構型式。護坎是一種過渡性保灘結構工程，是在某些岸段生物保灘灘面本來淤積良好，近期灘地前沿發生沖刷形成陡坎且發展又較快，為保持灘面不致再沖蝕后退而采取的工程措施，一般有兩種結構型式：①把灘面陡坎削坡成1∶2～1∶3，澆筑混凝土或砌石護坡、壓頂，坡底設混凝土埂護腳，外側土工布軟體排上拋石護灘（10m左右）；②直接緊臨陡坎前鋪設土工布軟體排、拋石形成梯形斷面及拋石護灘。此兩種型式一般用于陡坎高0.5～1.0m，且風浪不是很大的狀況，如陡坎大于1m，則應考慮建設順壩保灘工程，需上報列專項進行設計和施工。

圖4.1-3 順壩結構型式圖（單位：mm）

圖4.1-4 管樁壩典型斷面圖（單位：mm）

（3）拋石護灘。在灘坡上直接拋石形成防沖保護層。在不易建壩或不宜建壩、又不具備鋪軟體排的時候，拋石護底仍是一種較為合適的方法，常輔以柴排等。

（4）排體護灘。軟體排主要適用于堤前灘地低，對于低灘岸段是較為理想的保灘護底方式。軟體排護底是在傳統的柴排拋石基礎上進化而來，它對堤前灘地的保護機理主要是利用抗沖材料——軟體排直接鋪敷在堤腳一定范圍形成連續的覆蓋式護底，從而達到保護堤前灘地免受水流和波浪的沖刷。混凝土聯鎖塊軟體排具有較好的整體性和柔性，可隨灘地沖刷坑的形成而下沉。

（5）生物護灘。上海地區最常見的生物護灘品種是蘆葦，一定寬度的蘆葦帶可以明顯削減波浪，減少波浪對灘面的沖刷，促進灘地淤積。

4.1.2 保灘結構損壞的種類

如前所述，保灘工程由于其防護對象與功能的不同而有丁壩、順壩之分；而護坡結構又分為拋石理砌、干砌、漿砌、灌砌塊石；因所處位置及防護較大風浪又有在臨海側坡面（壩頂）砌石護坡上加拋異形塊體（扭王塊體、扭工塊體、四腳空心塊體）。在各種不同因素共同作用下又會產生各種不同類型的破壞。

（1）干砌塊石脫落、滾動、坍塌。

（2）漿（灌）砌塊石開裂、錯位、空洞、沉陷坍塌、滾動。

（3）土芯壩體局部土芯逸出，形成空洞，壩體坍塌。

（4）壩腳灘面沖蝕下降，壩腳拋石、護坡滾落引起壩體崩塌。

（5）法布混凝土開裂、脫空、下沉等。

（6）異形塊體蜂窩麻面、跑沙、缺損、斷裂等。

（7）異形塊體移動、滾動、甚至翻至壩內（順壩）。

（8）壩頂灌砌塊石壓頂、壓塊失穩、翻落或大部、全部翻動。

（9）丁壩壩頭前沿形成沖刷坑并加深，壩頭坍落或斷裂，進而導致大面積崩塌。

4.1.3 保灘結構損壞的原因

保灘丁壩、順壩護坡及壩頂發生損壞往往是一種或多種因素共同作用的結果，必須通過仔細觀測分析，才能找出其破壞的主要原因，這對于確定其修護措施是十分必要的。由于保灘工程所處的特定位置（高灘、中灘、低灘潮位影響區），因此其損壞可能是逐步累積加劇的，也可能是一次臺風、風暴潮或一次洪水過程形成的，若及時發現其損壞、并及時采取修復措施可阻止險情進一步擴大，把損失縮至最低限度。

分析丁壩、順壩護坡（頂）損壞的原因，主要有以下幾方面：

（1）人類對自然的認識不足，發生的災害性天氣超出設計標準范圍，導致出現大面積損壞情況發生；或潮流發生變化，潮流頂沖導致灘面快速沖蝕后退，丁壩壩頭塌落、護坡崩塌等；長江大洪水造成長江口河勢變化，進而影響沿岸灘勢的沖淤變化，也會對保灘丁壩產生影響。設計對護坡結構類型選擇不當，也可能造成護坡（頂）結構在風浪或潮流作用下的損壞。

（2）施工缺陷。

1）干砌塊石砌筑不緊密、空隙大塞小片石，砌筑時大面朝上追求美觀，互相結合不緊密，有架空現象，受風浪作用塊石松動而脫落、滾動破壞，或被涌浪吸出。

2）漿砌或灌砌塊石，不座漿或填漿不滿，灌漿不密實，或塊石表面泥濘洗刷不干凈，導致砌筑時砂漿（細石混凝土）與塊石黏結不牢固，遭遇風浪沖擊后塊石松動、開裂、脫落。

3）丁壩采用土芯壩體結構時，壩身填土不實導致壩身沉降，護坡（頂）損壞，或土芯與塊石護面之間反濾層未做好（土工布搭接不足或有損壞），塊石間隙過大，碎石反濾層被風浪吸出，土工布損壞，從而土芯泄漏、壩體淘空出現空洞，壩體沉陷坍塌。

4）異形塊體安放時未按設計排列或間隙過大數量不足，在風浪作用下移動或翻滾。

5）施工時選擇材料不符合設計要求，如塊石采用風化巖石或易溶解崩裂的沙質頁巖等，在風浪作用下磨蝕、溶解，造成護坡損壞。

6）拋石順壩表面理砌結構選用塊石單體重量不足，未達設計要求，遭遇較大風浪時翻滾，而內部塊石更小，以致被進一步打落，導致整個壩體坍塌。

7）管樁拋石順壩，管樁施工時間距不均勻，以致局部管樁間距過大超出設計要求，或受外力撞擊（船舶）導致斷樁缺口，在風浪作用下管樁以內側順壩護坡（頂）損壞，塊體移動。

8）順壩護底、護灘軟體排鋪設存在質量問題（搭接不足、排體受損、排體質量不符設計要求等），順壩外拋石厚度或重量不足，在強風浪作用下，護灘拋石滾落，排體下灘面土體被淘刷，進而導致順壩壩體坍落損壞。

9）順壩施工時，對現狀未仔細踏勘，對局部潮溝淤泥未處理，完工后落潮時壩內外形成水位差，潮水沿未經處理的潮溝自壩體底排以下泄出，帶走軟體排以下土體逐步淘空壩底土體，導致軟體排斷裂，壩體沉降或坍塌，護坡（頂）面層滾落。或壩體兩側余排過短，在潮流翻落壩體水流或沿堤流作用下導致排底泥面不斷被淘刷，致灘坡變陡、塊石滾落。

（3）由于天氣原因（如雨、霧、雪天視線差或風暴）致使航運船舶沖撞壩體導致損壞或人為船舶系纜造成。