淺談龍海市海堤工程除險加固技術

[摘要] 通過分析龍海市海堤（水閘）工程存在的問題及其造成的原因，提出相應的除險加固技術，供同類海堤加固時參考。

[關鍵詞] 海堤工程 存在問題 除險加固技術

1 基本情況

龍海市地處九龍江入海處，海堤長達153.2km，（其中保護千畝以上農田的海堤有10處，同它配套水閘有224座）。保護8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)109個行政村，5個鎮(zhèn)辦農場和1個軍墾農場，保護面積1.91萬公頃，保護耕地1.32萬公頃，保護人口31.89萬人，保護工農業(yè)產值104.5億元。這些海堤大多數(shù)運行多年，存在不同工程問題，每年都必須投入大量人力、物力予以除險加固。

2 工程存在問題

2.1 海堤存在問題

2.1.1設計標準偏低

據(jù)統(tǒng)計，龍海市多年臺風水毀的海堤大多數(shù)設計標準偏低，造成這種現(xiàn)象的原因主要有：①這類海堤原設計時參照的規(guī)劃標準偏低；②海堤原設計時選取的參數(shù)與現(xiàn)行標準不同，如設計高潮位原來是采用歷史最高潮位，現(xiàn)行標準采用設計頻率潮位；③設計標準應包括堤頂高程和結構兩方面，而以往的海堤僅突出對堤頂高程的要求，未考慮結構方面的要求，如消浪防沖結構和海堤“三面包”護砌。

2.1.2堤身單薄

據(jù)2006年統(tǒng)計，龍海市全市有126.1km海堤存在堤身斷面偏小，達不到設計要求。主要原因是大部分海堤為“三邊”工程，有些工程是群眾自發(fā)上馬的，普遍存在資金不足，未經(jīng)設計部門設計等問題。造成有些堤頂寬度不足2m，坡度只有1:1。

2.2 海堤水閘存在問題

由于資金缺乏，龍海市在海堤除險加固達標中，未能對海堤水閘進行同步加固。保護千畝以上海堤有224座水閘，大多已運行二、三十年，普遍老化失修，存在嚴重的隱患。主要存在以下幾個問題：

2.2.1設計標準偏低

龍海市海堤水閘大多數(shù)是上世紀六、七十年代興建，當時設計標準偏低，加上設計過程中調查洪水、潮水不準確，甚至缺少資料，造成設計單寬流量偏小，上、下游水頭差不準確等情況，設計出的結構滿足不了工程要求。

2.2.2防沖消能問題

由于運行調度不當，設計標準偏低，軟基處理不完善，運行方式改變，人為破壞，過量采沙等諸多原因，造成消能工破壞，危及閘基安全。這是龍海市海堤水閘普遍存在的工程問題，如龍海市角美東美南門水閘和顏厝鎮(zhèn)小浦南水閘。

2.2.3滲流穩(wěn)定問題

軟基或沙基上的水閘防滲在當時技術條件主要采用打板樁和粘土鋪蓋防滲，這種防滲措施有一定局限性，加上施工質量差，排水系統(tǒng)不完善，地基沉陷等綜合因素，極容易造成滲流破壞。個別水閘甚至形成閘基淘空現(xiàn)象。

2.2.4鋼筋混凝土碳化問題

從龍海市水閘檢測結果來看，沿海工程鋼筋混凝土腐蝕破壞方式和破壞程度隨所處的位置不同而有所差異，根據(jù)結構破壞特征，大致可分為以下幾種類型：(1)在水位變化區(qū)、浪濺區(qū)。其原因主要可分為混凝土抗干濕交替能力較差，引起表層開裂、鹽類在混凝土毛細孔中結晶膨脹造成脹裂，氯離子侵入引起鋼筋銹蝕膨脹造成混凝土結構破壞。(2)水中混凝土結構，由于自身密實度不夠，氯離子侵入引起鋼筋銹蝕膨脹，造成混凝土破壞。(3)全部暴露于空氣中的上部混凝土結構，因二氧化碳、氯離子隨風進入混凝土孔隙引起混凝土碳化及鋼筋銹蝕造成破壞。這種現(xiàn)象在結構迎風面尤為嚴重。(4)因混凝土設計等級、施工質量未達到要求，而造成破壞也占很大比例。

2.2.5啟閉系統(tǒng)及鐵件銹蝕問題

據(jù)初步統(tǒng)計，龍海市水閘大部分都已運行20年以上，由于運行年限長，維修更新改造的資金不足，管理不善等原因，尚有160多座水閘啟閉機及啟閉系統(tǒng)需要更新改造。鐵件和鋼閘門的銹蝕也很嚴重，如草尾水閘和上寮水閘等。

3 除險加固技術

海堤、水閘的除險加固技術有很多種，一般應根據(jù)形成破壞的原因，海堤、水閘的運行情況及洪水、潮水等相關因素，綜合考慮，因地制宜地選擇。現(xiàn)將龍海市近年來幾種常用的除險加固技術論述如下。

3.1 海堤除險加固技術

3.1.1提高設計標準

要對海堤進行徹底的除險加固，就必須按有關規(guī)范確定海堤設計標準，包括海堤堤頂高程和結構設計標準。

堤頂高程的設計首先應按海堤保護的范圍和重要性確定其設計頻率，然后按公式“堤頂高程=設計高潮位H+波浪爬高R+安全超高A”確定，設計高潮位采用設計頻率潮位，風浪爬高采用莆田公式計算，安全超高根據(jù)海堤是否允許越浪予以選取。

3.1.2消浪防沖

海浪沖擊是危及海堤安全的主要因素，建立完好的消浪防沖結構是抵消波浪沖擊的有效措施，消浪結構不僅能削減波浪的爬高，降低堤頂高程，而且能減輕波浪對堤身主體結構的沖擊力。由于龍海市海堤大多數(shù)是座落在淤泥或沙基礎上，且堤前灘底水深，因此適宜采用“三面包”護砌方式。三面包護砌是將海堤內、外坡和堤頂都進行護砌，是防止越浪破壞的有效措施，外坡護坡采用消浪防沖結構，堤頂采用砌石，內坡采用干砌條石、塊石或草皮護坡。該結構應注重護坡下反濾層的設計，近年來多采用土工布代替?zhèn)鹘y(tǒng)的砂礫料反濾層。在海堤外坡較高部位設置漿砌石重力式擋土墻能夠有效抗擋波浪的沖擊，擋土墻設置的關鍵是要確保基礎穩(wěn)定，擋土墻上部通常作為防浪墻，高0.8～1.0m。

3.2 水閘除險加固技術

3.2.1水閘下游沖刷破壞處理措施

水閘下游沖刷破壞是龍海市海堤水閘普遍存在的一個主要工程問題，通過多年來工程實踐，已經(jīng)形成一整套有效的處理措施。

如水閘下游沖刷破壞形成沖刷坑不大，可采用砂回填沖刷后，設置完善的消能措施，包括消力池、海漫和防沖槽。先通過水力計算確定各種消能工的結構尺寸，其中消力池部分如破壞不嚴重或與計算尺寸相差不多，可通過設置尾檻、齒坎或消力墩等輔助消能工，用來提高消能效率；反之則應按設計尺寸重新設置，常用漿砌條石或鋼筋砼護砌，厚度為0.5～1.0m；海漫部分則應因地制宜選取適宜護砌材料，通常有干砌石、漿砌石、鋼筋砼海漫等；防沖槽則一般采用拋石防沖槽。

3.2.2閘基加固

閘基存在的工程問題主要有兩大類，一類是軟基礎沉陷引起閘基沉降，另一類是閘基滲流造成閘室淘空。

3.2.2.1 閘基沉降處理

對已建水閘閘基沉降控制最有效的處理措施是采用高壓旋噴灌漿處理，通過在閘基中高壓旋噴灌漿形成水泥土摩擦樁，提高閘基承載力，達到控制沉降的目的。龍海市角美壺嶼港水閘由于軟基不均勻沉陷，閘基沉降最大達到0.63m，加固時采用單管高壓旋噴灌漿處理，每個閘墩上、下游側和中間各設5個灌漿孔，沿閘墩軸線兩側布孔，灌注水泥漿，成樁直徑0.5m，伸入閘基礎10.5m，采用灌漿壓力為20MPa，經(jīng)過處理后閘基沉降基本得到控制。

3.2.2.2 閘室淘空處理

對閘室淘空處理通常應通過水閘上游防滲，如設置水平鋪蓋或垂直防滲控制閘基滲流，然后再對閘室進行灌漿處理。龍海市紫泥新港口水閘由于閘基滲流造成閘室底板多個部位被淘空，加固時采用每孔閘縱軸線加密每閘打三孔三排呈梅花布設灌漿孔，孔深5米以上進行帷幕灌漿防滲。然后對閘室淘空部位采用鉆孔灌漿處理，先灌細砂，不吃砂后，再灌水泥砂漿，最后灌水泥漿。

3.2.3鋼筋砼碳化處理

由于長期受海水的腐蝕，龍海市沿海水閘鋼筋砼構件大多碳化嚴重，有些已影響到工程安全運行，需要進行防止碳化處理，目前采用的方法主要是舊的鋼筋砼結構受到局部碳化，還未影響到結構受力的，采用表面涂刷防腐材料（乳化環(huán)氧沙漿）處理。龍海市卓岐新三孔水閘鋼筋砼閘門采用清除銹蝕及碳化砼，洗凈后用“丙乳沙漿”修補抹平，表面再涂刷防腐材料（乳化環(huán)氧沙漿）處理。

4 結論

4.1 龍海市修建的海堤、水閘數(shù)量多，長期受臺風、海浪的破壞，存在較多的工程問題，造成的原因也是多方面，只有深入了解問題產生的原因，才能有的放矢的予以除險加固。

4.2 對海堤、水閘進行除險加固，首先要確定其設計標準，海堤設計標準通常包括堤頂高程和結構兩方面。

4.3 海堤、水閘工程處理措施有多種，往往需要綜合分析比較，才能選定適宜、有效的措施，有時甚至需要多種措施并用，才能排除隱患，取得較好效果。

參考文獻

[1] 龍海市水利電力局. 龍海市海堤工程建設總結. 1996.

[2] 龍海市水利水電局. 龍海市海堤與水閘二期加固工程建設總結. 2001.