樁西油田海堤隱患治理防護加固技術研究

周鵬生

【摘 要】受全球及海洋環境的不斷變化，海洋對海堤的影響與破壞也日益劇增，加強對海堤除險加固十分重要。本文通過分析樁西海堤的損壞成因和近年來海洋的氣候環境，在海堤隱患治理過程中，針對海堤防護薄弱環節進行高標準加固，以護底及堤腳加固、消浪防沖、抗滲、排水為主要指導方向進行建設工程技術管理，指導油田同類海堤排除安全隱患提供參考。

【關鍵詞】灘海海堤；隱患治理；防護；加固

1、基本情況

勝利油田淺灘海海域地處渤海灣南部，海底地貌主要為海、陸相交替沉積的濱海水下三角洲，整體地勢較平緩，局部起伏較大，為沖淤積形成的海底沖溝和海底小土島，地質條件由淤泥質土、粘性土、粉土及砂土構成；8級及以上大風天氣主要集中在秋冬季節，以偏北風、東北風對潮水波浪影響最大；潮位屬于不規則半日潮，平均潮差0.89m，最大潮差2.32m，在持續大風天氣下，在淺水區極易形成潮水重疊，造成潮位居高不下，造成強烈的風暴潮災害。

勝利油田淺灘海海堤自上世紀七八十年代陸續建成，是一道保護灘海地區油井安全和人民生命財產安全的重要屏障。自1994年以來，黃河來水來沙量急劇減小，海岸沖淤和堤前灘地蝕退平衡被打破（勝利油田海岸的沖淤平衡點為年入海泥沙量3億噸，小于該入海泥沙量則引起海岸沖刷），蝕退速度大于海岸沖積速度，導致海堤堤前水深持續增加，海洋波浪作用加劇，原來的建設標準，已達不到應對當前水深防護的要求。

2、海堤存在的主要安全隱患問題

2.1原海堤建設標準偏低，不能夠滿足當前防護要求

海堤的設計標準直接關系到海堤的安全和投資。樁西海堤在建設初期灘地高程比較高，海堤原建設頂高程和護面塊體厚度均能滿足規范要求，海堤無越浪。但是目前堤前海底高程大大加深（加深3-5m），海堤頂高程及護面厚度均不能滿足當前水深要求，同時也沒有應對當前水深條件的護底結構，加上堤后無任何排水設施且為土坡，風暴潮發生時將會出現大量越浪，越浪水流沖刷海堤背坡土體，勢必造成背坡土體大量流失，堤頂路面將從背坡開始塌陷，逐漸擴展至前沿，最終形成海堤決口，危及海堤安全。

2.2堤腳消浪塊體流失，護底結構不足

自建設初期開始，扭工字塊沒有隨著水深的增加而增加，加上沒有任何護底措施。在海底灘地蝕退，高程持續下降結合風暴潮的情況下，堤腳拋石大量流失，扭工字塊也隨之流失，消浪能力大為降低，致使作用在戧臺及以上護坡的波浪力增大，進一步加劇反壓平臺及以上護坡的破壞。由于目前海堤的整體穩定安全系數沒有富余量，拋石流失將致使海堤懸空高度加大，整體穩定安全系數減小，從而極易出現滑坡事故。

2.3反壓平臺損壞嚴重，護坡內土方流失

海堤原反壓平臺主要為砌石結構，它是護坡及堤內原土的重要防護體，隨著反壓平臺砌石的松動、脫落造成大量海水通過護坡底部掏蝕護坡內部土方，造成海堤護坡空洞、塌陷。護坡內部反濾結構的缺失也進一步導致了護坡內原土直接裸露在海浪沖刷下流失，嚴重部位直接導致海堤路面下土方被掏蝕殆盡、堤頂路面塌陷，危及海堤整體安全。

2.4海堤堤頂及背側排水系統缺失

海堤堤頂主要為瀝青路面，背側主要為土體結構，每50米設排水溝，但隨著海堤越浪的增加及降水影響，在風暴潮天氣下，大量海水越過海堤沖刷背側土方，導致海堤背側土體流失嚴重，堤頂路面因沒有土體保護導致道路基層和面層局部損壞。

3、海堤除險加固技術

海堤的主要加固依據為當前海底高程、水深和風暴潮重現期（當前主要為二級堤防結構，設計潮位重現期50年）。主要加固技術措施為增加護底結構、增加堤腳消浪塊體防護、防沖反濾結構護坡、增加弧形擋浪墻、設置排水系統。

3.1增加護底結構

堤前增加護底壓載結構能有效保護海底土石，有效抵抗堤前海水紊流對灘地的沖刷力，減少因灘地蝕退而造成的海底高程下降。根據海域情況，具有滿足大型作業船舶施工的作業面和水深的，以混凝土聯鎖排護底上部壓設合金籠網兜裝石護底結構、管樁插打并補充大塊石護底結構為主；淺水區或作業面小的海域一般以大塊石護底、水力充填模袋為主要護底結構。

3.2增加堤腳消浪塊體防護

消浪塊體一般采用三級消浪結構，有效減小波浪的爬高，降低堤頂高程，而且能減輕波浪對堤身主體結構的沖擊力。一般在最下部采用扭工體安裝（根據水深情況可設置一層7排或一層9排等），保護堤腳拋石的同時作為第一級消浪體，可抵抗高潮位7級風浪的越浪；第二級消浪體一般以四腳空心方塊為主，有效防止高潮位下海浪涌流的沖刷；第三級消浪設置在反壓平臺下部，壓設在柵欄板上，有效防止反壓平臺受海浪直接沖刷。

3.3防沖反濾結構護坡

護坡結構是海堤迎浪側保護海堤的重要結構，主要受風暴潮天氣下海浪的沖擊力破壞，同時護坡滲水破壞也容易導致堤內土體流失。因此，在護坡混凝土面層內部設置反濾結構（以中砂一層、土工布一層、碎石一層組成），保證護坡積水能夠有效排除的同時保護土體流失。面層一般采用預制板、柵欄板進行防護，護面塊體厚度根據水深條件和波浪要素進行計算得來，護面塊體主要作用是消除或減弱海浪沖擊力，保護海堤護坡結構的穩定。

3.4堤頂增加重力式擋浪墻

在堤頂支設弧形擋浪墻增加海堤的迎浪高程，有效減少海堤越浪。在墻體迎浪側上設置弧形或梯形挑浪嘴，能夠有效地將來浪挑回海面，達到減少越浪量的目的，挑浪嘴向外側伸出一定的寬度，以一定傾角的斜面或反弧與下部直墻聯結。擋浪墻結構通過對波浪力、海堤滲水浮托力等進行設計，同時根據抗滑穩定驗算和抗傾穩定驗算校核。

3.5堤頂及海堤背側排水系統

在海堤堤頂及背浪側設置排水溝及泄水槽等排水系統，將大氣降水和越浪海水進行引流至固定位置統一外排，減少水流對堤背土方的沖刷，保護堤頂路面結構。一般沿海堤路面設置縱向排水溝，匯集堤頂水流；同時每隔相應距離（30-50m）設置橫向排水溝與總向排水溝連通，將水流引致海堤下游統一排走。排水溝結構通過年降雨量和風暴潮越浪來進行設計。

4、結論及建議

今后受全球及海洋環境的不斷變化，海洋對海堤的影響與破壞也日益劇增，海堤除險加固技術也應根據情況進行及時增加防護措施。一是要定期組織對海堤進行檢查，通過問題分析破壞原因制定加固方案，確保措施的有效性和針對性；二是對海堤的加固措施應結合方案和資金，重點確定設計標準，標準的制定是指導海堤加固周期性的重要指標；三是這是個長久的、需要不斷深入研究的課題，只有不斷推陳出新、采用新技術、新工藝，才能夠有效處理工程存在的問題，充分發揮海堤工程的作用。

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