海堤管理與防護(hù)技術(shù)探討

【摘要】海洋環(huán)境與氣候變化多樣，海水及氣候?qū)Ｑ髱?lái)的影響對(duì)海堤管理與防護(hù)工作帶來(lái)諸多不確定性，加強(qiáng)海堤管理與防護(hù)對(duì)于確保海堤安全和生產(chǎn)安全至關(guān)重要。本文通過(guò)分析孤東海堤的損壞成因和近年來(lái)海洋的氣候環(huán)境，在海堤管理與防護(hù)過(guò)程中，及時(shí)對(duì)海堤防護(hù)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)加固，不斷加強(qiáng)以護(hù)底及堤腳加固、消浪防沖、抗?jié)B、排水為主要內(nèi)容的防護(hù)技術(shù)管理，從而為確保海堤安全和油田安全生產(chǎn)提供可靠保障。

【關(guān)鍵詞】孤東海堤? 管理與防護(hù)技術(shù)? 探討

孤東海堤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(shì)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(zhì)條件由淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土及砂土構(gòu)成;8級(jí)及以上大風(fēng)天氣主要集中在秋冬季節(jié)，以偏北風(fēng)、東北風(fēng)對(duì)潮水波浪影響最大;潮位屬于不規(guī)則半日潮，平均潮差0.89m，最大潮差2.32m，在持續(xù)大風(fēng)天氣下，在淺水區(qū)極易形成潮水重疊，造成潮位居高不下，造成強(qiáng)烈的風(fēng)暴潮災(zāi)害。孤東海堤建成以來(lái)，成為一道保護(hù)灘海地區(qū)油井安全和人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要屏障。自上世紀(jì)九十年代初以來(lái)，黃河來(lái)水來(lái)沙量急劇減小，海岸沖淤和堤前灘地蝕退平衡被打破，海岸的沖淤平衡點(diǎn)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(dǎo)致海堤堤前水深持續(xù)增加，海洋波浪作用加劇，原來(lái)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，已達(dá)不到應(yīng)對(duì)當(dāng)前水深防護(hù)的要求。

一、當(dāng)前海堤管理與防護(hù)方面存在的突出問(wèn)題與矛盾

原海堤建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低，不能夠滿(mǎn)足當(dāng)前防護(hù)要求。海堤的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)直接關(guān)系到海堤的安全和投資。孤東海堤在建設(shè)初期灘地高程比較高，海堤原建設(shè)頂高程和護(hù)面塊體厚度均能滿(mǎn)足規(guī)范要求，海堤無(wú)越浪。但是目前堤前海底高程大大加深，海堤頂高程及護(hù)面厚度均不能滿(mǎn)足當(dāng)前水深要求，同時(shí)也沒(méi)有應(yīng)對(duì)當(dāng)前水深條件的護(hù)底結(jié)構(gòu)，加上堤后無(wú)任何排水設(shè)施且為土坡，風(fēng)暴潮發(fā)生時(shí)將會(huì)出現(xiàn)大量越浪，越浪水流沖刷海堤背坡土體，勢(shì)必造成背坡土體大量流失，堤頂路面將從背坡開(kāi)始塌陷，逐漸擴(kuò)展至前沿，最終形成海堤決口，危及海堤安全。

堤腳消浪塊體流失，護(hù)底結(jié)構(gòu)不足。自建設(shè)初期開(kāi)始，扭工字塊沒(méi)有隨著水深的增加而增加，加上沒(méi)有任何護(hù)底措施。在海底灘地蝕退，高程持續(xù)下降結(jié)合風(fēng)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(tái)及以上護(hù)坡的波浪力增大，進(jìn)一步加劇反壓平臺(tái)及以上護(hù)坡的破壞。由于目前海堤的整體穩(wěn)定安全系數(shù)沒(méi)有富余量，拋石流失將致使海堤懸空高度加大，整體穩(wěn)定安全系數(shù)減小，從而極易出現(xiàn)滑坡事故。

反壓平臺(tái)損壞嚴(yán)重，護(hù)坡內(nèi)土方流失。海堤原反壓平臺(tái)主要為砌石結(jié)構(gòu)，它是護(hù)坡及堤內(nèi)原土的重要防護(hù)體，隨著反壓平臺(tái)砌石的松動(dòng)、脫落造成大量海水通過(guò)護(hù)坡底部掏蝕護(hù)坡內(nèi)部土方，造成海堤護(hù)坡空洞、塌陷。護(hù)坡內(nèi)部反濾結(jié)構(gòu)的缺失也進(jìn)一步導(dǎo)致了護(hù)坡內(nèi)原土直接裸露在海浪沖刷下流失，嚴(yán)重部位直接導(dǎo)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。

海堤堤頂及背側(cè)排水系統(tǒng)缺失。海堤堤頂主要為瀝青路面，背側(cè)主要為土體結(jié)構(gòu)，每50米設(shè)排水溝，但隨著海堤越浪的增加及降水影響，在風(fēng)暴潮天氣下，大量海水越過(guò)海堤沖刷背側(cè)土方，導(dǎo)致海堤背側(cè)土體流失嚴(yán)重，堤頂路面因沒(méi)有土體保護(hù)導(dǎo)致道路基層和面層局部損壞。

二、孤東海堤管理與防護(hù)技術(shù)

海堤的主要防護(hù)加固依據(jù)為當(dāng)前海底高程、水深和風(fēng)暴潮重現(xiàn)期。主要防護(hù)加固技術(shù)措施為增加護(hù)底結(jié)構(gòu)、增加堤腳消浪塊體防護(hù)、防沖反濾結(jié)構(gòu)護(hù)坡、增加弧形擋浪墻、設(shè)置排水系統(tǒng)。

一是增加護(hù)底結(jié)構(gòu)。堤前增加護(hù)底壓載結(jié)構(gòu)能有效保護(hù)海底土石，有效抵抗堤前海水紊流對(duì)灘地的沖刷力，減少因?yàn)┑匚g退而造成的海底高程下降。根據(jù)海域情況，具有滿(mǎn)足大型作業(yè)船舶施工的作業(yè)面和水深的，以混凝土聯(lián)鎖排護(hù)底上部壓設(shè)合金籠網(wǎng)兜裝石護(hù)底結(jié)構(gòu)、管樁插打并補(bǔ)充大塊石護(hù)底結(jié)構(gòu)為主;淺水區(qū)或作業(yè)面小的海域一般以大塊石護(hù)底、水力充填模袋為主要護(hù)底結(jié)構(gòu)。

二是增加堤腳消浪塊體防護(hù)。消浪塊體一般采用三級(jí)消浪結(jié)構(gòu)，有效減小波浪的爬高，降低堤頂高程，而且能減輕波浪對(duì)堤身主體結(jié)構(gòu)的沖擊力。一般在最下部采用扭工體安裝（根據(jù)水深情況可設(shè)置一層7排或一層9排等），保護(hù)堤腳拋石的同時(shí)作為第一級(jí)消浪體，可抵抗高潮位7級(jí)風(fēng)浪的越浪;第二級(jí)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(jí)消浪設(shè)置在反壓平臺(tái)下部，壓設(shè)在柵欄板上，有效防止反壓平臺(tái)受海浪直接沖刷。

三是防沖反濾結(jié)構(gòu)護(hù)坡。護(hù)坡結(jié)構(gòu)是海堤迎浪側(cè)保護(hù)海堤的重要結(jié)構(gòu)，主要受風(fēng)暴潮天氣下海浪的沖擊力破壞，同時(shí)護(hù)坡滲水破壞也容易導(dǎo)致堤內(nèi)土體流失。因此，在護(hù)坡混凝土面層內(nèi)部設(shè)置反濾結(jié)構(gòu)（以中砂一層、土工布一層、碎石一層組成），保證護(hù)坡積水能夠有效排除的同時(shí)保護(hù)土體流失。面層一般采用預(yù)制板、柵欄板進(jìn)行防護(hù)，護(hù)面塊體厚度根據(jù)水深條件和波浪要素進(jìn)行計(jì)算得來(lái)，護(hù)面塊體主要作用是消除或減弱海浪沖擊力，保護(hù)海堤護(hù)坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

四是堤頂增加重力式擋浪墻。在堤頂支設(shè)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(cè)上設(shè)置弧形或梯形挑浪嘴，能夠有效地將來(lái)浪挑回海面，達(dá)到減少越浪量的目的，挑浪嘴向外側(cè)伸出一定的寬度，以一定傾角的斜面或反弧與下部直墻聯(lián)結(jié)。擋浪墻結(jié)構(gòu)通過(guò)對(duì)波浪力、海堤滲水浮托力等進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)根據(jù)抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算和抗傾穩(wěn)定驗(yàn)算校核。

五是堤頂及海堤背側(cè)排水系統(tǒng)。在海堤堤頂及背浪側(cè)設(shè)置排水溝及泄水槽等排水系統(tǒng)，將大氣降水和越浪海水進(jìn)行引流至固定位置統(tǒng)一外排，減少水流對(duì)堤背土方的沖刷，保護(hù)堤頂路面結(jié)構(gòu)。一般沿海堤路面設(shè)置縱向排水溝，匯集堤頂水流;同時(shí)每隔相應(yīng)距離（30-50m）設(shè)置橫向排水溝與總向排水溝連通，將水流引致海堤下游統(tǒng)一排走。排水溝結(jié)構(gòu)通過(guò)年降雨量和風(fēng)暴潮越浪來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

三、結(jié)束語(yǔ)

隨著海洋環(huán)境的不斷變化，海洋對(duì)海堤的影響與破壞也日益劇增，海堤除險(xiǎn)加固技術(shù)也應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行及時(shí)增加防護(hù)措施。一是要定期組織對(duì)海堤進(jìn)行檢查，通過(guò)問(wèn)題分析破壞原因制定加固方案，確保措施的有效性和針對(duì)性;二是對(duì)海堤的加固措施應(yīng)結(jié)合方案和資金，重點(diǎn)確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)的制定是指導(dǎo)海堤加固周期性的重要指標(biāo);三是這是個(gè)長(zhǎng)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(shù)、新工藝，才能夠有效處理工程存在的問(wèn)題，充分發(fā)揮海堤工程的作用。

作者簡(jiǎn)介：周?chē)?guó)民（1975-），山東墾利人，大學(xué)專(zhuān)科，助理工程師。