樁西海堤防護能力分析與加固措施

陸新華（中石化樁西采油廠基建管理中心，山東 東營 257500）

樁西海堤防護能力分析與加固措施

陸新華
（中石化樁西采油廠基建管理中心，山東 東營 257500）

摘要：本文通過對樁西海堤基本自然條件以及工程設(shè)計、施工中存在的問題研究，綜合分析現(xiàn)階段樁西海堤的防護能力，并提出相應(yīng)的除險加固技術(shù)。

主題詞：樁西海堤；海域地形特征；加固防護

1　前言

樁西海堤位于山東省東營市，渤海灣西南部的黃河三角洲灘海海域，黃河入海口西北。20世紀(jì)80年代初，為了保護樁西油田，修建了樁西海堤。樁西海堤雖然近30年的建設(shè)與不斷加固，但其具體的防護能力尚需分析，而且堤前海況條件有日益惡化的趨勢，為此需要對防御能力進(jìn)行分析研究，為以后的維護和其它各段海堤防護加固工程的實施提供提依據(jù)和參考，同時也為防風(fēng)暴潮預(yù)案的制定提供科學(xué)依據(jù)。

2　自然環(huán)境與沖淤變化對樁西海堤防護能力影響

2.1氣象與水文影響。樁西海堤堤前海域的氣候類型為溫帶海洋性季風(fēng)氣候。在冬季，來自于西伯利亞的冷空氣對該海區(qū)的影響較大，氣候干冷，多偏北大風(fēng)；在夏季，該海區(qū)主要受到太平洋高壓邊緣影響，多偏南風(fēng)。一年四季都可受到風(fēng)暴潮增（減）水的威脅和危害。一般年份在1.0m~1.6m之間，極值增水平均為1.4m~2.3m之間。從20世紀(jì)60年代至今，風(fēng)暴潮曾多次侵襲過該海域沿岸，引起大幅度的水位暴漲，使得海水浸溢內(nèi)陸，釀成災(zāi)害。

2.2沖淤變化對海堤影響。樁西海堤堤前海域的沖淤變化與黃河改道和黃河來水來沙密切相關(guān)。近年來由于黃河水沙減少，樁西海岸開始蝕退，隨著蝕退狀況的日益加重，樁西海域海洋水文條件與地形也隨之發(fā)生了較大的變化。對自2000年以來連續(xù)8年的水深地形測量資料進(jìn)行分析，可以得出樁西海堤前海域內(nèi)平行于海堤的沖刷溝逐漸形成，并有不斷加深跡象。通過有關(guān)機構(gòu)的實測資料、數(shù)值模型實驗結(jié)果的分析，表明樁西海堤根部的侵蝕極限將達(dá)到7m~8m。

3　工程設(shè)計與施工對樁西海堤防護能力的影響

3.1海堤設(shè)計、施工存在的問題

3.1.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低。由于樁西海堤建設(shè)始于上世紀(jì)八十年代，大多數(shù)設(shè)計參照標(biāo)準(zhǔn)偏低，使得海堤的相關(guān)參數(shù)與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有著許多差距，如：現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的設(shè)計高潮位采用的是設(shè)計頻率潮位，而原來是采用歷史最高潮位；現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該包括堤頂高程和結(jié)構(gòu)兩方面，而原來的海堤只是突出了對堤頂高程的要求，并沒有考慮結(jié)構(gòu)方面的要求。

3.1.2護坡抗沖能力偏低。樁西海堤迎水坡大多是采用了干砌塊石護坡，但由于部分護坡選用的塊石厚度不足，重量偏小，并且存在砌筑不緊密、施工質(zhì)量差等問題，并不能很好地抗御風(fēng)浪的襲擊，除此之外，還有的護坡墊層級配差，甚至有的護坡不設(shè)墊層，根本起不到反濾層的作用，使得海水淘空了墊層、堤身，造成了垮堤或缺口等問題。還有些海堤僅僅使用草皮護坡，并沒有護砌，根本就是不堪一擊。在福建省，海堤未“三面包”造成的垮堤事故也是屢見不鮮。

3.1.3海堤基礎(chǔ)存在失穩(wěn)和漏水現(xiàn)象。樁西海堤的大部分是建在淤泥軟基之上的，并且淤泥層較厚，如果基礎(chǔ)處理不當(dāng)，竣工后，沉陷量會很大，很有可能引發(fā)護坡破壞和滑坡等現(xiàn)象，還有一部分的軟基采用的是拋石壓載處理，由于閉氣工程控制不嚴(yán)，引起堤基不同程度的漏水。

3.2針對性除險加固措施

3.2.1提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。要想對海堤進(jìn)行徹底的除險加固，就需要以最新的規(guī)范為基礎(chǔ)確定海堤的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)主要包括兩個方面：“三面包”護砌與海堤消浪防沖。其中消浪防沖通常采用的都是三級消浪。“三面包”護砌是防止越浪破壞十分有效的措施，它是將海堤內(nèi)、外坡和堤頂都進(jìn)行護砌，內(nèi)坡多種草皮、干砌條和塊石，外坡護坡采用消浪防沖，堤頂使用砌石或素砼。在該結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要多注重護坡下反濾層的設(shè)計，使用土工布代替?zhèn)鹘y(tǒng)的砂礫料做反濾層是近年來應(yīng)用較為廣泛的反濾層設(shè)計。

3.2.2防滲補強。海堤堤身防滲補強主要有以下三種防滲措施：（1）堤身灌漿。高壓噴射灌漿與充填灌漿是堤身灌漿常采用的兩種形式。高壓噴射灌漿先要使用工程鉆機鉆孔至設(shè)計處理的深度，然后通過安裝在鉆桿桿端置于孔底的特殊噴嘴，使用高壓泥漿泵將高壓漿液噴射到周圍墻體；與此同時鉆桿以一定的速度，一邊旋轉(zhuǎn)一邊提升，致使一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)被高壓射流所破壞，并且土體被強制與漿液所混合，混合物凝固之后會在土體中形成具有一定形狀與性能的固結(jié)體，能夠起到防滲抗?jié)B的作用。充填灌漿利用的是漿液自重，通過鉆探孔向堤身隱患處注漿，充填灌漿是防止堤身局部滲漏十分有效的措施，充填灌漿的漿液較多采用粘土漿，并且可以在漿液中可摻入適量的水泥來滿足不同的需要。（2）水力開槽土工膜垂直防滲。該項技術(shù)先是采用射水法造孔機機具在海堤的外港側(cè)開出一定深度與寬度的溝槽，然后再利用垂直鋪膜機在溝槽的內(nèi)部鋪設(shè)土工膜，最后回填溝槽，從而形成一個隔水體是土工膜的連續(xù)防滲帷幕，用來垂直防滲。施工中要注重連續(xù)造孔開槽，擋土保護、槽內(nèi)擋水、接頭處理、土工膜鋪設(shè)和槽溝回填等方面的工藝。該技術(shù)速度快、投資少、適應(yīng)性強、施工簡單，推廣應(yīng)用前景十分廣闊。（3）外坡土工膜防滲。外坡鋪設(shè)土工膜防滲具有施工簡便、經(jīng)濟、可靠等優(yōu)點，是堤防防滲十分有效的一種措施，該技術(shù)是先在海堤處坡鋪設(shè)一層下墊層，然后要鋪上一層土工膜在該墊層地上，最后在土工膜上鋪設(shè)保護層與上墊層。下墊層通常采用沙載土，并且土工膜厚度至少是0.3mm，上墊層采用厚0.15m~0.3m的碎石墊層，砌石或砼預(yù)制塊通常被用于防護層上。土工膜防滲建成后要對其進(jìn)行膜后排滲能力校核和穩(wěn)定性驗算。

3.2.3地基加固。由于樁西海堤大多數(shù)是于淤泥層軟基上建立的，為了確保海堤工程安全，所以必須先解決地基加固的問題，傳統(tǒng)的海堤地基加固方法有強夯法與振沖法，除此之外的加固方法還有排水固結(jié)法與擠密砂樁法等。（1）排水固結(jié)法。排水固結(jié)法有加壓系統(tǒng)與排水系統(tǒng)兩個部分，它是解決軟粘土地基沉降與穩(wěn)定等問題的有效措施。（2）擠密砂樁法。擠密砂樁法是先在軟基中打孔成樁，用的是沖擊法或振動法打孔，然后往樁中灌入大量的砂子，最后搗實，從而提高地基的承載力，進(jìn)行地基加固。

結(jié)語

（1）影響樁西海堤防護能力的包括自然環(huán)境、地質(zhì)條件、水文氣象、沖淤造地等多方面因素，在此只是針對部分影響因素作了初步分析；（2）相關(guān)除險加固處理的措施有很多，選用前必須進(jìn)行綜合分析比較，選用適宜、有效的措施，特殊情況下甚至需要多種措施并用，才可以排除隱患，取得較好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]趙金生，等.海岸河口動力學(xué)[M].北京：海洋出版社，1993.

中圖分類號：TV66

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A