海塘防滲處理設(shè)計(jì)

何國(guó)華 陳欣

寧波市水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 浙江寧波 315192

海塘作為一種抵御海潮的土石混合堤，堤身為拋石，堤后為粘性土閉氣區(qū)，在潮汐的作用下，閉氣區(qū)局部薄弱環(huán)節(jié)容易被水流擊穿形成滲漏通道，通道一旦形成，細(xì)顆粒在長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)滲流作用下被帶走，基底被掏空，內(nèi)鎮(zhèn)壓平臺(tái)就會(huì)塌陷影響海塘安全。

1 工程概況

工程區(qū)位于浙東沿海，所處海域的潮型屬非正規(guī)半日淺海潮港類型，平均漲潮歷時(shí)為6小時(shí)14分，平均落潮歷時(shí)為6小時(shí)10分，歷史最高潮位4.33m（1997年），多年平均高潮位2.39m，多年平均潮位0.68m，多年平均低潮位-1.20m。該工程區(qū)的平均潮差為2.79m。設(shè)計(jì)高潮位4.50m。

本海塘全長(zhǎng)約8000m，設(shè)有兩座出海閘，護(hù)塘河沿海塘內(nèi)側(cè)布置，河底標(biāo)高-1.50。工程于2008年開工建設(shè)，2012年8月，海堤工程全線完工。

海塘采用土石混合壩堤型，平均塘高9m，塘頂寬5.0m，迎潮面采用雙坡帶平臺(tái)的復(fù)式折坡，迎潮面設(shè)砼四腳空心塊護(hù)面和，拋石外鎮(zhèn)壓平臺(tái)，堤內(nèi)側(cè)為閉氣土方區(qū)和小石壩，海塘斷面底寬近100m，其中閉氣土方設(shè)計(jì)底寬≥20m。

2 存在問(wèn)題

2017年初，發(fā)現(xiàn)3+200-3+500、4+600-4+650、5+443-5+600、6+350-6+550共四段海堤內(nèi)側(cè)小石壩有漏水點(diǎn)，出逸點(diǎn)在護(hù)塘河的水面以上，發(fā)現(xiàn)內(nèi)鎮(zhèn)壓平臺(tái)土方塌陷坑洞4處。據(jù)測(cè)算，一個(gè)高潮下來(lái)，內(nèi)護(hù)塘河水位可上漲10cm以上，漏水量達(dá)4萬(wàn)m3/小時(shí)，漏水量驚人。

3 漏水情況分析

根據(jù)原設(shè)計(jì)斷面及滲漏點(diǎn)所處位置，與施工經(jīng)過(guò)比對(duì)，發(fā)現(xiàn)滲漏部位分別位于Ⅱ標(biāo)段龍口（3+300-3+400），水閘圍堰（4+600），Ⅲ標(biāo)段龍口（5+500-5+600）、Ⅲ標(biāo)段回車平臺(tái)（6+500）附近，而這些部位均為拋石或石渣陷入涂面以下最深的堤段。

初步判斷滲漏通道位于閉氣土方與原始海涂面交界處，經(jīng)地勘，發(fā)現(xiàn)內(nèi)鎮(zhèn)壓平臺(tái)以下5.0-7.0m存在碎塊石層，主要由碎石、塊石等組成，碎石粒徑20-100m，塊石直徑200mm以上，均呈棱角狀，層厚1.80-3.30m，樁號(hào)5+574處的ZK7孔層厚達(dá)4.80m。

由此得出結(jié)論：閉氣土方區(qū)底部有深埋地下的透水夾層，夾層內(nèi)無(wú)粘性土和細(xì)顆粒沙礫，孔隙率達(dá)30%以上，細(xì)顆粒被大量帶走，由此造成上部土方沉陷形成內(nèi)鎮(zhèn)壓層平臺(tái)頂部坑洞。

4 設(shè)計(jì)方案

方案一：高聚物導(dǎo)管注漿

高聚物注漿材料是一種雙組份發(fā)泡體高分子聚合物，兩種組份材料采用現(xiàn)場(chǎng)混合后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、同時(shí)體積快速膨脹，反應(yīng)后的高聚物材料凝固體不降解、無(wú)污染，具有良好的穩(wěn)定性和耐久性，其滲透系數(shù)約為10-8cm/s。

高聚物導(dǎo)管注漿原理上與充填灌漿相同，只是灌漿材料選取的是高聚物，通過(guò)材料的自身快速膨脹性擠密土體，填塞縫隙，單排即可形成帷幕，堵塞滲漏。

注漿工藝如下：確定注漿位置→鉆注漿孔→下注漿導(dǎo)管→封閉注漿孔。

高聚物注漿帷幕布置在海堤內(nèi)坡腳外5m處，單排布置，孔距0.5m，漏水段處理共計(jì)880m，墻體總長(zhǎng)880m，平均深度與方案二中灌漿孔深度相當(dāng)，初定為6.5m，試劑膨脹系數(shù)按6倍控制，按滲漏通道空隙率折算，每孔注漿量約50kg。

方案二：砂礫石帷幕灌漿。

鑒于透水層埋深較淺，但空隙率大，結(jié)合類似工程防滲處理工程經(jīng)驗(yàn)，考慮在海堤閉氣土方區(qū)先采用水泥砂漿進(jìn)行初灌，擬布置兩排灌漿孔，排距1.0m，孔距2m，按三序施工。灌漿時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)滲水點(diǎn)具體位置調(diào)整，選擇滲水嚴(yán)重的堤段。灌漿孔穿透滲水夾層后伸入原地基1m，灌漿部位為滲水夾層處。

（1）造孔工藝。采用XY-1型鉆機(jī)，打穿塘渣層，干鉆造孔，用Ф76mm套管（長(zhǎng)度4.0m）護(hù)壁，作止?jié){段，灌漿孔底以鉆至滲透夾層以下1.0m控制。造孔按灌漿三個(gè)序次，從Ⅰ-Ⅲ先后進(jìn)行，同序灌漿孔施工結(jié)束，再進(jìn)行下序灌漿孔造孔，依序次施工。

（2）灌漿材料及漿液配比。灌漿的主要材料為42.5普通硅酸鹽水泥，配比材料選用淡化海細(xì)砂，制成砂漿；制漿時(shí)考慮制成漿液的流動(dòng)性與細(xì)砂在注漿過(guò)程的離淅、沉淀等情況，觀測(cè)其與砂漿灌漿效果相比，取效果最佳之配比作為最終配比。

（3）壓力值控制。鉆孔完成后，孔內(nèi)灌注水泥砂漿，灌漿壓力視吃漿量分級(jí)逐漸加大，但原則上不大于0.3Mpa，壓至出漿孔冒漿后結(jié)束灌漿；灌漿結(jié)束后，鑿除灌漿管，表面用水泥砂漿封閉。

方案一是一種新材料、新工藝，施工速度快，但對(duì)強(qiáng)透水層采用導(dǎo)管注漿法封堵時(shí)，灌入量無(wú)法控制。實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)注漿孔布置了4個(gè)，孔距0.5m，注漿量分別為90kg，70kg，75kg和40kg，相鄰孔之間鉆孔檢查，局部還存在無(wú)填充物的孔隙。經(jīng)測(cè)算，單孔造價(jià)在超過(guò)10000元，遠(yuǎn)高于砂礫石帷幕灌漿的造價(jià)，布置兩排形成約1m厚的柔性防滲墻則總造價(jià)可能突破3000萬(wàn)，且對(duì)長(zhǎng)時(shí)間高低水位變換的適應(yīng)性還有待考驗(yàn)。

而方案二現(xiàn)場(chǎng)鉆孔，直接判斷透水夾層埋深、厚度和空隙大小，通過(guò)分序施灌、按深控壓，可有效控制注漿量，而且通過(guò)后序灌漿孔的吃漿量可以驗(yàn)證前序灌漿情況，灌漿完成后通過(guò)壓（注）水試驗(yàn)可以有效判斷防滲效果。

最終，海塘防滲處理措施選用砂礫石帷幕灌漿，設(shè)計(jì)灌漿孔深度平均取6.5m，透水層厚按2.5m厚暫估（▽-1.50-▽-4.00），鉆孔深度共6.5m，上部4.0m按土堤鉆孔計(jì)算，下部2.5m按拋石層鉆孔計(jì)算，孔距2m，排距1m，平均單位耗灰量1000kg/m。

5 結(jié)語(yǔ)

砂礫石內(nèi)水泥砂漿灌漿是解決海塘漏水的有效方法之一，通過(guò)鉆孔，了解透水夾層情況，定點(diǎn)定量施灌。