黃 超

(浙江廣川工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310020)

浙江省地處東南沿海，岸線曲折綿長(zhǎng)，由于特殊的地理位置，經(jīng)常遭受臺(tái)風(fēng)暴潮的襲擊。歷代浙江人民為了擋潮防浪，不斷修建海塘，有效保障了經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)，也推動(dòng)了海塘修筑技術(shù)的不斷革新與發(fā)展。本文側(cè)重就塘型、防沖、防滲、地基處理等海塘技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行疏理，以達(dá)到引古鑒今的效果。

1 海塘塘型

海塘修筑萌芽于漢，始筑于唐［1］。漢代時(shí)先人就有取土堆積、“版筑法”成塘的實(shí)踐，土塘成為歷史上最早的塘型?！鞍嬷ā笔莾蛇呌媚景鍔A峙，中間填土夯實(shí)的筑塘方法［2］。但是土塘僅可擋水漫溢，無法抵御潮浪沖擊和長(zhǎng)期作用。隨著浙江省沿海經(jīng)濟(jì)開發(fā)、人口增加，海塘也逐步由內(nèi)陸高地 (灘)向岸邊低地 (灘)推進(jìn)，海塘除了防溢還必須具有防沖、防滲等多重功能與要求。從五代開始，古代海塘歷經(jīng)吳越竹籠石塘→北宋疊砌石塘、陂陀塘→南宋縱橫石塘→明清魚鱗石塘等發(fā)展歷程，從直立石塘到斜坡石塘，從豎砌到橫砌、再到縱橫疊砌，每一類塘型都代表著一個(gè)時(shí)代或一定時(shí)期海塘技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，最后形成了現(xiàn)代廣泛使用的階梯式塘型。

五代吳越王錢镠修筑杭州海塘，剛開始也用前人的“版筑法”修筑土塘，但是屢筑屢潰，于是改用竹籠筑塘法［3］。即用竹片編織成竹籠，里面填塊石，石籠層層疊置，并用橫木連接成一體，堤前用木樁固定，塘前加打擋浪樁的方法。這種塘工穩(wěn)定性好，抗沖能力和整體性都有很大提高，而且適用于地基軟弱地區(qū)，對(duì)后世塘工技術(shù)影響深遠(yuǎn)［4］。但由于竹籠長(zhǎng)期浸泡水中，潮漲潮落，容易腐朽，石堤便會(huì)坍落，需要經(jīng)常維修。因此，人們又發(fā)明了用巨石砌成的石塘。北宋景祐年間，工部侍郎張夏在杭州修筑六和塔至東清門石堤時(shí)用的是條石，這是歷史上記載最早的條石塘［3］。到了慶歷四年，杭州知州楊偕、轉(zhuǎn)運(yùn)使田瑜在張夏經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增修杭州海塘，塘身全用條石砌筑，迎水面逐級(jí)內(nèi)收，呈臺(tái)階形，石堤背后則填筑厚土，土石相為膠固［4］。這種土石結(jié)合的條石階梯塘更加穩(wěn)固，具有一定的防滲性，抗潮能力也更強(qiáng)，因此得到廣泛的推廣與應(yīng)用。而此前的石塘，塘身外海坡均為直立式，正面受到潮水的沖擊力大，直到王安石任鄞縣 (今寧波市鄞州區(qū))知縣創(chuàng)建了“陂陀石塘”，塘身向外呈斜坡狀，這更加符合科學(xué)原理［1］。陂陀形石塘穩(wěn)定性好，堤前反射波小，能減少潮浪對(duì)塘身的沖擊力，但是波浪爬高值增大，需較高的堤頂高程，而且護(hù)面常常經(jīng)受不住潮流的沖刷，塊石容易剝落。人們?cè)趯?shí)踐中又不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，吸取陂陀塘和階梯塘的優(yōu)點(diǎn)，南宋定海 (今寧波市鎮(zhèn)海區(qū)、北侖區(qū))縣令唐叔翰創(chuàng)造了縱橫疊砌石塘。采用條石縱橫疊砌塘身，不僅能阻止海水在石縫中直進(jìn)直出，提高防滲性能，而且條石交錯(cuò)布置，相互牽制，增加了塘身的整體性和穩(wěn)定性，后世的直立式石塘基本在這個(gè)基礎(chǔ)上演進(jìn)發(fā)展而來［4］。明代黃光升的五縱五橫魚鱗石塘，清代朱軾的魚鱗大石塘，都更加講究條石縱橫疊砌之法，塘身高大堅(jiān)厚，結(jié)構(gòu)牢固，御潮能力很強(qiáng)，基本上做到了一勞永逸，直到今天，仍有部分堅(jiān)固的魚鱗大石塘屹立在海寧一帶。民國(guó)以后，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，混凝土等新型筑塘材料被應(yīng)用到海塘建設(shè)中，海塘建設(shè)工藝因此發(fā)生了翻天覆地的變化?；炷聊軜O大地增加堤塘的整體性、穩(wěn)定性、防滲性和抗沖能力，具有良好的工作性能，因此海塘工程中出現(xiàn)了混凝土塘、預(yù)制混凝土塊塘、鋼筋混凝土塘、灌砌塊石塘和干砌、漿砌石塘等，坡面型式也更加多樣化、合理化、科學(xué)化，現(xiàn)在一般采用斜坡式、直立式、復(fù)合式3種基本斷面型式。

2 防沖技術(shù)

海塘防沖主要包括塘身、塘腳防沖，是直接關(guān)系到海塘安全穩(wěn)定的重要內(nèi)容。

塘身防沖取決于2個(gè)方面，即塘身材料強(qiáng)度和塘身修筑方法。一方面塘身材料由最初的土塘逐漸發(fā)展成塊石塘、條石塘到混凝土塘，材料強(qiáng)度提高，抗沖能力越來越強(qiáng);另一方面塘身由簡(jiǎn)單的土石堆壘發(fā)展成塊石砌筑、條石斜砌、條石疊砌、魚鱗石塘到混凝土復(fù)合斷面等不同型式，塘身更加堅(jiān)固與穩(wěn)定。

塘腳防沖是為了防止堤腳被掏空，塘身失去支撐而坍塌。古人就已非常重視堤腳防沖技術(shù)。北宋楊偕、田瑜筑塘?xí)r在潮流頂沖的地方布設(shè)裝石竹籠作護(hù)坦，以保護(hù)塘基。元代葉恒在唐書翰的筑塘法基礎(chǔ)上，發(fā)明在塘腳下深埋橫木和條石側(cè)置的方法來防御潮浪淘刷塘基［4］。另也有設(shè)置塘腳坦水，即在塘腳處用塊石堆壘或鋪砌，清乾隆初年大學(xué)士稽曾筠在海寧修魚鱗石塘?xí)r改用條石坦水護(hù)衛(wèi)塘腳，自塘腳向外逐漸低下鋪砌坦水2～3層，能很好的保證塘基穩(wěn)固［3］。現(xiàn)代多用混凝土異形塊來抵御潮浪沖擊，如混凝土四角空心塊、扭王塊、扭工塊及柵欄板等。

除重視塘身堅(jiān)固和塘腳防沖外，必須重視近塘灘地的保護(hù)，名為護(hù)灘，實(shí)質(zhì)上也是為了護(hù)塘［3］。岸灘防沖早在錢镠筑竹籠石塘?xí)r就已經(jīng)使用，就是在塘前設(shè)置“氵晃柱”，在淺灘上樹立密集的防浪樁，可以使潮水到達(dá)塘身之前先消耗一部分能量，減少對(duì)塘身的沖擊，同時(shí)也削減了流速，使泥沙沉積，達(dá)到促淤保灘的目的，提高海塘安全穩(wěn)定性［2］。這在海塘工程史上是巨大的進(jìn)步，也是后來古代修筑海塘常用的護(hù)塘方式，南宋唐書翰修筑鎮(zhèn)海石塘?xí)r也用這個(gè)方法。但是木樁長(zhǎng)期埋置水中，容易腐朽，費(fèi)用較大，人們通過種植蘆葦或蒲草等耐堿植物來護(hù)衛(wèi)岸灘，或在寬廣的灘地上釘以排樁，內(nèi)填碎石，通過這種“護(hù)灘壩”技術(shù)防御潮水沖蝕破壞灘地。

現(xiàn)代浙江水利工作者在歷經(jīng)多次風(fēng)暴潮災(zāi)害調(diào)研，尤其是通過對(duì)“9417”、“9711”2次超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)毀壞原因的調(diào)查分析，得出海塘迎潮面、塘頂路面及背水坡結(jié)構(gòu)必須同時(shí)加強(qiáng)保護(hù)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并在國(guó)內(nèi)率先提出“沖而不跨，漫而不決”海塘建設(shè)設(shè)計(jì)原則，創(chuàng)新性地提出按允許部分越浪確定塘頂高程和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，比之以往海塘不允許越浪設(shè)計(jì)，顯著增強(qiáng)了海塘的安全性和防御超標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)暴潮的能力。

3 防滲技術(shù)

海塘防滲是保障海塘正常運(yùn)行的重要條件。隨著海塘向岸邊推進(jìn)，為防止潮水的滲入，古代先人因地制宜地創(chuàng)建了適宜的防滲技術(shù)。錢塘江海塘，北宋楊偕、田瑜創(chuàng)建附土石塘提高防滲性能;浙東海塘，元代葉恒用唐叔翰的方法疊砌石塘?xí)r，又在石塘背后附一層碎石再填土夯實(shí)，減少滲漏。明代周忱則對(duì)背后附土提出了更加具體的要求，即在石堤之內(nèi)筑5倍厚的黃土，使塘身更加穩(wěn)固。但古時(shí)海塘頂高有限，遇到大的風(fēng)暴潮，潮浪仍會(huì)越過塘頂，咸潮泛濫，嚴(yán)重影響人民的生產(chǎn)生活，為此南宋浙西提舉劉后土發(fā)明在海塘內(nèi)開一條河，再在河里面加筑一條土塘，用來擋住咸潮，保護(hù)農(nóng)田［1］。清代魚鱗大石塘更是用糯米汁石灰漿灌砌石縫，在條石與條石的合縫處抿以油灰，并用鐵鋦扣榫防止?jié)B漏散裂［2］。古代海塘前擋后堵、再挖護(hù)塘河、筑內(nèi)側(cè)土堤的防滲排水技術(shù)，無疑對(duì)現(xiàn)代海塘防滲處理有重大作用，直至現(xiàn)代還在應(yīng)用和不斷創(chuàng)新。在石堤背后用碎石、土工膜和閉氣土方來防止?jié)B漏，減少塘身滲流。而塘身后也往往有一條護(hù)塘河，以方便海塘漫溢后潮水的集中排除。

4 地基處理技術(shù)

浙江省沿海地基軟弱深厚，承載力較低，軟基處理成為海塘安全穩(wěn)定的關(guān)鍵。北宋陳堯佐、戚綸針對(duì)這一特點(diǎn)，在海寧一帶借用黃河河工中的埽工技術(shù)處理地基，這種層土層柴相間夯實(shí)筑成柴塘，既提高了軟土地基的承載力，又有效抵御了海潮的沖嚙［4］。到了南宋，定海 (今鎮(zhèn)海區(qū))縣令唐叔翰在石塘基礎(chǔ)上縱橫排列打木樁，使用樁基來提高承載力和抗沖性能，這是一項(xiàng)重大的技術(shù)突破。清康熙浙江巡撫朱軾修筑海寧魚鱗大石塘，在塘基是布置了密集的“梅花樁”和“馬牙樁”，對(duì)于提高地基承載力有重要意義。特別是前面雙排馬牙樁的布設(shè)，能夠部分的阻擋潮水侵襲基礎(chǔ)，防止塘基下的泥土被淘走搜空，從而有效的保證海塘基礎(chǔ)的穩(wěn)固性和承載能力［2］。近現(xiàn)代基礎(chǔ)處理則主要采用換填、排水固結(jié)、復(fù)合地基及鋼筋混凝土樁等方法進(jìn)行加固處理，以保障海塘基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

浙江海塘經(jīng)歷了土塘、石塘到現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)塘的歷史沿革。塘型從土塘到石塘，從直立到斜坡，從階梯到垂直、斜坡、復(fù)合并存;防沖從巨石抗擊到斜坡消能，從堤腳護(hù)坦到岸灘防護(hù)，從迎潮面防沖到“三面保護(hù)”結(jié)構(gòu);防滲從石方疊砌防滲到塘后附土防滲，從迎水面灌縫防滲到土工膜閉氣土防滲;地基處理從柴木加筋、木樁到排水固結(jié)等現(xiàn)代技術(shù)。修筑技術(shù)日趨科學(xué)與成熟，通過不斷總結(jié)海塘成功經(jīng)驗(yàn)、吸收失敗教訓(xùn)，浙江省現(xiàn)已成功創(chuàng)造出具有浙江特色的“矮胖型”海塘技術(shù)，為保障浙江省沿海經(jīng)濟(jì)、社會(huì)安全發(fā)揮了重要作用。

［1］朱偰.江浙海塘建筑史［M］.北京:學(xué)習(xí)生活出版社，1955.

［2］汪家倫.古代海塘工程［M］.北京:水利電力出版社，1988.

［3］張文彩.中國(guó)海塘工程簡(jiǎn)史 ［M］.北京:科技衛(wèi)生出版社，1990.

［4］張芳.中國(guó)古代灌溉工程技術(shù)史 ［M］.山西:山西教育出版社，2009.