勝利油田孤東海堤防護加固技術淺析

【摘 要】本文通過分析勝利油田孤東海堤的建設過程、特殊的地理自然環(huán)境、存在的問題及其造成的原因，系統(tǒng)地提出了海堤防護加固應遵循的原則及相應的防護加固技術，可為勝利油田海堤及同類海堤、海油陸采工程的建設與防護加固提供參考。

【關鍵詞】海堤；防護加固技術；砼碳化

1 基本情況

勝利油田孤東海堤位于黃河入?？谖鞅保?987年建成，全長16.7km，圍海造陸面積76.3km2，海堤設計頂寬10米，頂高程在3.5～4.5m，擋浪墻高1米，是孤東油田和仙河鎮(zhèn)抵御風暴潮的唯一屏障。海堤初建時，堤身材料采用就地取土填筑而成，護坡采用了蘑菇石、拋石、砌石等多種結構形式。建成后，持續(xù)對海堤進行了維護加固，先后采用了灌水泥漿防滲、柵欄板護坡、弧形反浪墻、水下不擴散砼、砼扭工體等工藝技術，2004年至2005年又用管樁對孤東海堤北大堤進行了堤腳直接加固與離岸堤加固，避免了海堤在2010年前歷次風暴潮襲擊中發(fā)生大的險情。自2011年起孤東海堤東大堤又進入了險情多發(fā)期。

2 孤東海堤存在問題

2.1 設計標準偏低

孤東海堤初建時的設計標準偏低，造成這種現(xiàn)象主要有以下幾方面原因：（1）孤東海堤原設計時參照的規(guī)劃標準偏低；（2）進入20世紀90年代以來，黃河來水來沙量的逐漸減少，造成堤前水深由建堤時的0m增加為目前的平均4.5m，堤前水深浪大，海堤的原設計標準相對于目前的水深條件，已明顯偏低；（3）設計標準應包括堤頂高程和結構兩方面，并應考慮足夠的沉降，而孤東海堤設計未考慮沉降和結構方面的要求，部分堤段迎水面的消浪防沖結構和海堤背坡防護明顯不足。

2.2 護坡抗沖能力偏低

孤東海堤中還有4.4km堤段的迎水坡及二層平臺采用漿砌石結構，由于砌筑不緊密，或選用毛石重量小，厚度不足，不能抗御風浪的襲擊，護坡破壞后堤身易被淘空，從而造成垮堤或缺口。海堤淤背未護砌，只采用草皮護坡，更是不堪一擊。

2.3 海堤基礎存在失穩(wěn)和漏水現(xiàn)象

孤東海堤都建在軟弱地基之上，且軟弱地層深厚，最深處達20m以上，施工時地基未經(jīng)任何處理，竣工后，沉陷量大，曾經(jīng)引發(fā)滑坡或護坡破壞現(xiàn)象，另一方面，軟基前采用拋石壓載處理，由于閉氣工程控制不嚴，引起堤基不同程度的漏水。

2.4 堤腳沖刷問題

孤東海堤普遍存在堤前及堤腳沖刷問題，由于堤腳沖刷引起的基礎、護坡破壞的情況，占總破壞數(shù)的10%左右。盡管比例不大，但海堤堤腳、堤前灘地缺乏保護，在潮水的作用下，會發(fā)生嚴重的沖刷，引起堤坡大量的脫落，從而導致護坡大面積的崩塌，進而造成決口跨堤。

2.5 砼碳化破壞問題

從孤東海堤檢測統(tǒng)計結果來看，迎水面護坡砼及防護砼塊體腐蝕破壞方式和破壞程度隨所處的位置不同而有所差異，在水位變化區(qū)、浪濺區(qū)的砼，由于干濕交替，引起表層開裂、鹽類在砼毛細孔中結晶膨脹造成脹裂破壞；水中砼結構，水分侵入后在冬季易造成凍漲破壞；全部暴露于空氣中的上部砼，因二氧化碳、氯離子隨風進入砼孔隙引起砼碳化破壞。

3 防護加固技術

海堤的防護加固技術有多種，一般應根據(jù)形成破壞的原因，海堤的運行情況及風暴潮、潮水等相關因素，綜合考慮，因地制宜地選擇?，F(xiàn)將孤東海堤的幾種常用的防護加固技術論述如下。

3.1 提高設計標準

要對海堤進行徹底的防護加固，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。（1）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。由于孤東海堤堤頂已經(jīng)硬化，且為運輸主路，因此只能通過拋石、砼異型塊體加固堤腳，人為抬高堤前灘地高程，減小波浪爬高和安全超高，使海堤達到抵御50年一遇的風暴潮標準。（2）結構設計標準主要包括海堤消浪防沖結構和“三面包”護砌兩方面。消浪防沖結構主要考慮其穩(wěn)定性和強度?！叭姘弊o砌是將海堤迎水坡、背水坡和堤頂都進行護砌，是防止越浪破壞的有效技術，迎水坡護坡采用消浪防沖結構，堤頂與背水坡進行硬化或護坡。

3.2 消浪防沖

海浪沖擊是危及孤東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技術。孤東海堤采用的是三級消浪結構，最底一級采用拋石護腳，二級采用砼預制塊等護面，三級采用砼弧形防浪墻。具體如下：（1）拋石護腳。由于堤前水深大，施工困難，很難直接進行防護，同時為了適應軟基礎的不均勻沉降，通常采用拋石護腳。（2）迎水坡消浪防沖。孤東海堤迎水坡通常采用砼柵欄板、蘑菇石砼、砼預制塊等護面，提高消浪防沖能力。（3）現(xiàn)澆砼弧形防浪墻。孤東海堤有8.1km的堤段在堤頂迎水面?zhèn)仍O置了弧形防浪墻，防浪墻上設置挑浪嘴，消浪效果良好。（4）設置消浪平臺。孤東海堤的消浪平臺已經(jīng)運行多年，實踐證明在外海側設置消浪平臺，對減少越浪量降低堤頂高程有明顯的效果。

3.3 防滲補強

孤東海堤堤身防滲補強技術采用的是堤身高壓噴射灌漿與粉噴樁防滲帷幕，防滲帷幕高5m，寬度0.4m。

高壓噴射灌漿是利用工程鉆機鉆孔至設計處理的深度后，用高壓泥漿泵通過安裝在鉆桿桿端置于孔底的特殊噴嘴，向周圍墻體高壓噴射漿液；同時鉆桿以一定的速度，邊旋轉(zhuǎn)邊提升，高壓射流使一定范圍內(nèi)的土體結構破壞，并強制與漿液混合；凝固后在土體中形成具有一定性能和形狀的固結體，能起到防滲抗?jié)B的作用。近年來勝利油田海堤采用高壓噴射灌漿與粉噴樁防滲日趨廣泛。

4 結論及建議

綜上所述，在進行海堤加固時，應從以下四個方面進行考慮。（1）勝利油田瀕臨的海岸線較長，修建的海堤、海油陸采工程數(shù)量多，造成破壞的原因也是多方面，只有深入了解破壞原因，才能有針對性地進行防護加固；（2）對海堤、海油陸采工程進行防護加固，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；（3）海堤、海油陸采工程處理技術有多種，往往需要綜合分析比較，才能選定適宜、有效的技術，有時甚至需要多種技術并用，才能排除隱患，取得較好效果；（4）海堤、海油陸采工程進行防護加固是個長久的、需要不斷深入探討的課題，只有不斷推陳出新、采用新技術，才能夠有效處理工程存在的問題，充分發(fā)揮海堤工程的作用。

[責任編輯：曹明明]