浅谈龙海市海堤工程除险加固技术

[摘要] 通过分析龙海市海堤（水闸）工程存在的问题及其造成的原因，提出相应的除险加固技术，供同类海堤加固时参考。

[关键词] 海堤工程 存在问题 除险加固技术

1 基本情况

龙海市地处九龙江入海处，海堤长达153.2km，（其中保护千亩以上农田的海堤有10处，同它配套水闸有224座）。保护8个乡镇109个行政村，5个镇办农场和1个军垦农场，保护面积1.91万公顷，保护耕地1.32万公顷，保护人口31.89万人，保护工农业产值104.5亿元。这些海堤大多数运行多年，存在不同工程问题，每年都必须投入大量人力、物力予以除险加固。

2 工程存在问题

2.1 海堤存在问题

2.1.1设计标准偏低

据统计，龙海市多年台风水毁的海堤大多数设计标准偏低，造成这种现象的原因主要有：①这类海堤原设计时参照的规划标准偏低；②海堤原设计时选取的参数与现行标准不同，如设计高潮位原来是采用历史最高潮位，现行标准采用设计频率潮位；③设计标准应包括堤顶高程和结构两方面，而以往的海堤仅突出对堤顶高程的要求，未考虑结构方面的要求，如消浪防冲结构和海堤“三面包”护砌。

2.1.2堤身单薄

据2006年统计，龙海市全市有126.1km海堤存在堤身断面偏小，达不到设计要求。主要原因是大部分海堤为“三边”工程，有些工程是群众自发上马的，普遍存在资金不足，未经设计部门设计等问题。造成有些堤顶宽度不足2m，坡度只有1:1。

2.2 海堤水闸存在问题

由于资金缺乏，龙海市在海堤除险加固达标中，未能对海堤水闸进行同步加固。保护千亩以上海堤有224座水闸，大多已运行二、三十年，普遍老化失修，存在严重的隐患。主要存在以下几个问题：

2.2.1设计标准偏低

龙海市海堤水闸大多数是上世纪六、七十年代兴建，当时设计标准偏低，加上设计过程中调查洪水、潮水不准确，甚至缺少资料，造成设计单宽流量偏小，上、下游水头差不准确等情况，设计出的结构满足不了工程要求。

2.2.2防冲消能问题

由于运行调度不当，设计标准偏低，软基处理不完善，运行方式改变，人为破坏，过量采沙等诸多原因，造成消能工破坏，危及闸基安全。这是龙海市海堤水闸普遍存在的工程问题，如龙海市角美东美南门水闸和颜厝镇小浦南水闸。

2.2.3渗流稳定问题

软基或沙基上的水闸防渗在当时技术条件主要采用打板桩和粘土铺盖防渗，这种防渗措施有一定局限性，加上施工质量差，排水系统不完善，地基沉陷等综合因素，极容易造成渗流破坏。个别水闸甚至形成闸基淘空现象。

2.2.4钢筋混凝土碳化问题

从龙海市水闸检测结果来看，沿海工程钢筋混凝土腐蚀破坏方式和破坏程度随所处的位置不同而有所差异，根据结构破坏特征，大致可分为以下几种类型：(1)在水位变化区、浪溅区。其原因主要可分为混凝土抗干湿交替能力较差，引起表层开裂、盐类在混凝土毛细孔中结晶膨胀造成胀裂，氯离子侵入引起钢筋锈蚀膨胀造成混凝土结构破坏。(2)水中混凝土结构，由于自身密实度不够，氯离子侵入引起钢筋锈蚀膨胀，造成混凝土破坏。(3)全部暴露于空气中的上部混凝土结构，因二氧化碳、氯离子随风进入混凝土孔隙引起混凝土碳化及钢筋锈蚀造成破坏。这种现象在结构迎风面尤为严重。(4)因混凝土设计等级、施工质量未达到要求，而造成破坏也占很大比例。

2.2.5启闭系统及铁件锈蚀问题

据初步统计，龙海市水闸大部分都已运行20年以上，由于运行年限长，维修更新改造的资金不足，管理不善等原因，尚有160多座水闸启闭机及启闭系统需要更新改造。铁件和钢闸门的锈蚀也很严重，如草尾水闸和上寮水闸等。

3 除险加固技术

海堤、水闸的除险加固技术有很多种，一般应根据形成破坏的原因，海堤、水闸的运行情况及洪水、潮水等相关因素，综合考虑，因地制宜地选择。现将龙海市近年来几种常用的除险加固技术论述如下。

3.1 海堤除险加固技术

3.1.1提高设计标准

要对海堤进行彻底的除险加固，就必须按有关规范确定海堤设计标准，包括海堤堤顶高程和结构设计标准。

堤顶高程的设计首先应按海堤保护的范围和重要性确定其设计频率，然后按公式“堤顶高程=设计高潮位H+波浪爬高R+安全超高A”确定，设计高潮位采用设计频率潮位，风浪爬高采用莆田公式计算，安全超高根据海堤是否允许越浪予以选取。

3.1.2消浪防冲

海浪冲击是危及海堤安全的主要因素，建立完好的消浪防冲结构是抵消波浪冲击的有效措施，消浪结构不仅能削减波浪的爬高，降低堤顶高程，而且能减轻波浪对堤身主体结构的冲击力。由于龙海市海堤大多数是座落在淤泥或沙基础上，且堤前滩底水深，因此适宜采用“三面包”护砌方式。三面包护砌是将海堤内、外坡和堤顶都进行护砌，是防止越浪破坏的有效措施，外坡护坡采用消浪防冲结构，堤顶采用砌石，内坡采用干砌条石、块石或草皮护坡。该结构应注重护坡下反滤层的设计，近年来多采用土工布代替传统的砂砾料反滤层。在海堤外坡较高部位设置浆砌石重力式挡土墙能够有效抗挡波浪的冲击，挡土墙设置的关键是要确保基础稳定，挡土墙上部通常作为防浪墙，高0.8～1.0m。

3.2 水闸除险加固技术

3.2.1水闸下游冲刷破坏处理措施

水闸下游冲刷破坏是龙海市海堤水闸普遍存在的一个主要工程问题，通过多年来工程实践，已经形成一整套有效的处理措施。

如水闸下游冲刷破坏形成冲刷坑不大,可采用砂回填冲刷后,设置完善的消能措施,包括消力池、海漫和防冲槽。先通过水力计算确定各种消能工的结构尺寸，其中消力池部分如破坏不严重或与计算尺寸相差不多，可通过设置尾槛、齿坎或消力墩等辅助消能工，用来提高消能效率；反之则应按设计尺寸重新设置，常用浆砌条石或钢筋砼护砌，厚度为0.5～1.0m；海漫部分则应因地制宜选取适宜护砌材料，通常有干砌石、浆砌石、钢筋砼海漫等；防冲槽则一般采用抛石防冲槽。

3.2.2闸基加固

闸基存在的工程问题主要有两大类，一类是软基础沉陷引起闸基沉降，另一类是闸基渗流造成闸室淘空。

3.2.2.1 闸基沉降处理

对已建水闸闸基沉降控制最有效的处理措施是采用高压旋喷灌浆处理，通过在闸基中高压旋喷灌浆形成水泥土摩擦桩，提高闸基承载力，达到控制沉降的目的。龙海市角美壶屿港水闸由于软基不均匀沉陷，闸基沉降最大达到0.63m，加固时采用单管高压旋喷灌浆处理，每个闸墩上、下游侧和中间各设5个灌浆孔，沿闸墩轴线两侧布孔，灌注水泥浆，成桩直径0.5m，伸入闸基础10.5m，采用灌浆压力为20MPa，经过处理后闸基沉降基本得到控制。

3.2.2.2 闸室淘空处理

对闸室淘空处理通常应通过水闸上游防渗，如设置水平铺盖或垂直防渗控制闸基渗流，然后再对闸室进行灌浆处理。龙海市紫泥新港口水闸由于闸基渗流造成闸室底板多个部位被淘空，加固时采用每孔闸纵轴线加密每闸打三孔三排呈梅花布设灌浆孔，孔深5米以上进行帷幕灌浆防渗。然后对闸室淘空部位采用钻孔灌浆处理，先灌细砂，不吃砂后，再灌水泥砂浆，最后灌水泥浆。

3.2.3钢筋砼碳化处理

由于长期受海水的腐蚀，龙海市沿海水闸钢筋砼构件大多碳化严重，有些已影响到工程安全运行，需要进行防止碳化处理，目前采用的方法主要是旧的钢筋砼结构受到局部碳化，还未影响到结构受力的，采用表面涂刷防腐材料（乳化环氧沙浆）处理。龙海市卓岐新三孔水闸钢筋砼闸门采用清除锈蚀及碳化砼，洗净后用“丙乳沙浆”修补抹平，表面再涂刷防腐材料（乳化环氧沙浆）处理。

4 结论

4.1 龙海市修建的海堤、水闸数量多，长期受台风、海浪的破坏，存在较多的工程问题，造成的原因也是多方面，只有深入了解问题产生的原因，才能有的放矢的予以除险加固。

4.2 对海堤、水闸进行除险加固，首先要确定其设计标准，海堤设计标准通常包括堤顶高程和结构两方面。

4.3 海堤、水闸工程处理措施有多种，往往需要综合分析比较，才能选定适宜、有效的措施，有时甚至需要多种措施并用，才能排除隐患，取得较好效果。

参考文献

[1] 龙海市水利电力局. 龙海市海堤工程建设总结. 1996.

[2] 龙海市水利水电局. 龙海市海堤与水闸二期加固工程建设总结. 2001.