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海堤加固技术分析

2014-07-02柯小戈

中国高新技术企业 2014年10期
关键词:除险加固

柯小戈

摘要:研究和总结海堤加固技术对于保证海堤的安全、延长海堤寿命都是非常重要的。文章针对海堤现存问题,探讨了除险加固的技术措施,讨论并提出了设计标准选用、堤基加固、堤身加固及护坡、堤脚加固等措施。

关键词:海堤加固;除险加固;设计标准选用;堤基加固;堤身加固

中图分类号:TV698 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2014)15-0085-02

我国大陆海岸线长度超过1.8万km,海堤是海岸的主要防护工程。人们为了防御风暴潮和海浪对沿岸人民生命财产的威胁修建了海堤。海堤常年经受海浪的冲击以及台风暴潮的侵袭,所以海堤易于受到破坏,需要定期维护和采取除险加固措施,以确保海堤的安全。台风来袭不仅带来狂风、大浪和暴雨,而且与潮汐作用叠加引起风暴潮,对海堤的破坏力巨大。因此,研究和总结海堤加固技术对于保证海堤的安全、延长海堤寿命都是非常重要的。

1 海堤现存问题分析

1.1 设计方面的问题

我国大部分海堤建于20世纪80年代以前,防潮(洪)标准偏低。以现行标准衡量,大部分海堤工程甚至连十年一遇的标准都达不到。以当时的经济条件,实地勘察常不完整,因而设计缺少足够的科学依据。并且当时设计偏重堤顶高程,结构方面考虑不足。堤防护坡和堤脚结构都存在不合理之处。海堤护坡多采用浆砌石结构,即所谓“三面包”护砌;未设置反滤垫层或设置不规范致实际效果很差。堤脚结构薄弱,堤基入地深度也不够,易受海浪淘刷受损,溃堤事故时有发生。

1.2 施工方面的问题

受当时社会经济发展水平和技术条件的局限,有些海堤工程是当地群众自发组织建造的,工程质量控制不严。坝体断面偏小,堤顶宽度太窄,坡度过陡。堤身取土常取就近的细砂料,填筑几乎全靠人力,夯实质量较差。为了节约工程费用,大部分海堤采用临水面干砌石、背水面为土堤的建造方式,受海浪和风暴潮影响,海堤很容易损坏。同时,堤内多为田地和水塘,“两水夹一基”的状况使土堤渗漏、管涌不易被发觉。

2 海堤除险加固技术措施探讨

2.1 设计标准选用

海堤加固设计目标应当符合安全可靠、经济合理和技术先进的原则。与河堤相比,海堤除了防渗、防冲(刷)以外,还必须防浪,所以海堤设计需要综合考虑风、潮(洪)、浪的组合问题。国内对此问题持有不同的处理方法,一种主张风、潮、浪同时考虑,原因是台风带来大风浪、高潮位,没理由分开考虑;另一种认为风、潮、浪重现期不同,因此潮位设计应结合相应频率的风进行。虽然天文大潮与台风并无关联,但风暴潮来临时风大、潮高、浪急,显然三者之间有着非常密切的关系,从设计安全角度考虑采用风、潮、浪同频处理更合理一些。《海堤工程设计规范》(SL435-2008)第6.1.1条也规定设计波浪、设计风速的重现期宜采用与设计高潮位相同的重现期,而国外也多采用相同的重现期进行设计。

过去由于经济实力方面的问题,我国海堤防潮(洪)设计标准偏低,近年来有所提高。然而仍需要具体问题具体分析。一般而言,对重要工程提高海堤防潮(洪)设计标准,容易达成共识,因为它们遭受潮(洪)损失大,影响严重,适当提高标准有利于提高安全性和可靠性。但对于不太重要或遭受潮(洪)影响较小的工程,是否可以适当降低防潮(洪)设计标准呢?答案应该是肯定的,如下情况可以考虑适当降低防潮(洪)标准:落淤较快的海岸带海堤工程;堤内为水产养殖区的工程;堤外还设有二、三线海堤的工程;建于软基上的海堤工程等。上述情况海堤高度可适当降低,对堤内安全影响较小,但仍应重视堤身强度,确保海堤“冲而不垮,慢而不决”。

2.2 堤基加固

当地基承载力不足时,一般应采取扩大基础、减载、桩基等方法。但是在软土地基上筑堤,容易出现沉降和滑移等问题,加固设计时应从提高堤基的稳定性入手,不仅要重视堤基结构,还应将堤身与堤基作为整体来考虑。当地基为淤泥、泥炭土且厚度不大时,可将其全部挖除。但软基较厚、分布较广而无法挖除时,加固软基就是最现实的做法。加固的方法很多,如抛石压载法、真空预压法、排水固结法、反压法、土工材料铺垫法、水泥深层搅拌法、干振碎石桩法等。当堤基存在稳定性问题但不严重时,可在堤脚设反压平台,可防止堤基滑移。对于含砂软基,采用真空预压法可节省大量预压材料,其与堤坝填筑压载过程结合,加固效果较好。为改善堤基的整体抗滑性能,采用土工材料铺垫法施工简便、成本低、软土固结速度快。土工材料包括土工织物(土工布)和土工格栅两类,前者延伸率为16%~35%,后者一般为5%~10%,而堤基的临界变形在5%以内,选用土工格栅足已满足堤基变形要求,并且其与垫层摩擦力大、造价低,更易发挥土工材料的优势。当地基为可固结的淤泥、粉土、黄土等软基时,可采用水泥搅拌法,加固形成水泥搅拌桩后可极大地提高地基承载力。

2.3 堤身加固

按照断面形式,堤身结构主要有斜坡式、陡墙式和混合式,如图1所示。图1a)斜坡式堤基接触面积大,对地基承载力要求小,适合软基上筑堤。但过去修建的一些海堤,断面偏小,坡度太陡,例如B<2m,m1或

m2<2,存在沉陷大、渗漏严重等问题,在加固时需要加宽,并且一般堤顶高度也不满足抗潮(洪)标准要求,可适当加高,但考虑沉降问题不可加高太多。土堤加高培厚时,为了保证与旧堤结合良好,应对旧堤面凿毛或锯齿处理,再逐层填筑夯实。为保证压实,须检测土料含水率和压实度。按照SL 435,宜B≥3m;坡度方面,应m1>m2≥2。考虑消浪时,可以在迎海侧加消浪平台,但平台宽不宜小于2m,并且应对转折处进行加固。如果软基沉降变形很大,也可采用图1d)形式的轻质硬壳结构的堤身,轻质材料可利用当地条件;为了增大堤身与堤基之间的摩擦力,可在堤身底部加齿坎。图1b)陡墙式占地小,但堤基接触面积小,可能存在沉陷问题,因此除非地基条件较好,否则不宜采用。这种形式的墙身部分几乎全部接受波浪的能量,墙角也易受到反射波的冲刷,所以墙身必须坚固,还要加护底。图1c)混合式兼具斜坡式、陡墙式的优点,消浪效果较好。原斜坡式堤加固时可采用这种形式加高培厚,但消浪平台宽度不应小于2m。

解决坝体开裂、渗漏问题,目前一般采用堤身灌浆和土工膜垂直防渗(于外坡或堤身水力开槽铺膜)。其中劈裂灌浆是一种效果较好的方法,值得推广应用。

2.4 护坡和堤脚加固

护坡过去多采用浆砌石、干砌石,受风浪影响极易损坏,反滤垫层掏空、砌石脱落乃至护坡崩塌。随着城市化建设大量消耗石料,不少地区块石供应紧缺,护坡补强可考虑采用模袋混凝土,具有适应坡面变形能力强、施工速度快、整体效果好的特点。堤脚长期受到淘刷,容易形成坑洞,严重的将使海堤失稳外倾,故须进行加固。常采用抛石护脚或浆砌石护脚抛石镇压等做法,并应在其下铺设滤层或土工材料。还可在岸滩修建丁坝或潜坝。在岸滩种植植物对滞缓风浪效果极佳,南方可种植红树林,北方也可引种互花米草等植物。根据实测,红树林可滞缓潮速2/3以上。

3 结语

海堤是护卫沿岸人民生命财产安全的屏障,并且沿海地区经济发达、人口稠密,海堤更是民生线和经济线。由于我国海岸线很长,过去修建的海堤受限于经济和技术实力,目前多存在险情病患,为了确保海堤安全亟须除险加固,本文针对相关问题作了分析和探讨,借以进言献策、抛砖引玉。

参考文献

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识:学术版,2012,(7):28-29.

[2] 黄高明.浅析海堤防护设计与除险加固[J].陕西

水利,2011,(1):91-93.

[3] 陈振华,李玲玲,王立忠,等.海堤加筋的分析测

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1824-1830.

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