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防渗技术在海塘加固中的应用王晓艳

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第6期作者：王晓艳

[导读] 摘要：海塘若在使用过程中若出现渗漏现象，遇到台风暴潮或者高潮位时，海塘内就会有大面积进水的情况出现，会在一定程度上影响海塘内企业的正常生产，为此有必要对海塘进行防渗加固。

        宁波天成水利水电设计有限公司浙江省宁波市 315100
        摘要：海塘若在使用过程中若出现渗漏现象，遇到台风暴潮或者高潮位时，海塘内就会有大面积进水的情况出现，会在一定程度上影响海塘内企业的正常生产，为此有必要对海塘进行防渗加固。本文以实际工程为例，探讨了防渗技术在海塘加固中的应用，对相关工作人员有一定的借鉴作用。
        关键词：防渗技术；海塘加固；应用分析
        1水利工程中海塘断面型式
        海塘实际上就是人工修建的堤坝，主要作用是挡潮、防洪、防浪。海塘断面按几何外形一般可分为斜坡式、直立式和混合式三种基本型式。①斜坡式塘身由土堤和护面所组成，其特征是以土堤为主体，边坡坡度较缓，边坡护面砌体必须依附于塘身土体，优点是塘身与地基接触面积大，地基应力较小，对软弱地基有利稳定，对潮浪冲击适应性好，斜面能消散部分波浪能量，护面结构及施工技术简单，维修容易。②直立式塘身由土堤和重力式防护墙所组成，其特征是边坡较陡，防护墙可以维持稳定，优点是断面小，占地少，工程量相对较省，波浪爬高一般较斜坡塘小，防护墙施工可单独进行，并可保护土体免受潮浪冲蚀。③混合式（复式）塘是斜坡式与直立式的结合型式，其特点是外坡为变坡结构，当断面组合得当，可兼有斜坡塘和直立塘两者的优点，而避免其缺点，但边坡转折处，波浪紊乱，波能较集中，容易变形破坏，应予补强。
        2海塘渗漏的主要成因
        2.1虚土因素
        海塘建筑在建造期间采用了虚土材料，这种土质具有含水量大、粘合性弱等特点，建造阶段常会发生平缩现象。这种情况下，海塘建筑经过不同季节的转换，因外界温度变化差异过大造成裂缝病害，潮水来临时会造成各种程度的渗漏。
        2.2夹层因素
        我国早期建立的海塘因使用时间较长，建筑结构自身出现了不同程度的渗漏。另外，在对海塘进行加固处理时没有把塘顶的碎石层及其它杂物清理干净，影响了新土与旧土之间的紧密粘合，透水夹层的出现也容易引起不同程度的渗漏。
        2.3缺口因素
        经过多次台潮的冲击，原先水平位置偏低的建筑会产生大小不一的缺口。尽管缺口填补采用竹木、麻袋等材料补充，但长时间经过水流的冲蚀以腐蚀变形，破坏了海塘缺口的紧密性。
        2.4结构因素
        塘基结构设计不合理对坝体的抗渗性能有较大的影响。如：在设计规划坝体结构形式时，未能考虑地层水流的冲击力，所用混凝土材料与组合结构满足不了使用需求，遇到强大水流冲蚀便会发生渗漏。
        3海塘渗漏的加固设计
        3.1开挖法加固设计
        开挖回填运用于海滩渗漏加固设计，可从根本上解决渗漏问题，常用作小深度渗漏裂缝的处理。开挖加固方案的设计要注意海滩周围的地质情况，按照土质构造的性能设置边坡及台阶，从而防止坍塌现象的出现。设计方案中开挖长度要大于裂缝两边1米以上，深度、宽度也要根据地质情况适当调整。
        3.2灌浆法加固设计
        若采用开挖回填的方式处理不了渗漏问题，则应改用灌浆法设计加固方案。所设计的结构要保证粘土水泥浆液有足够的凝固空间，孔桩应设置在稳定性强的位置。小范围渗漏可用土工膜材料摊铺。
        3.3材料法加固设计
        混凝土是水利施工的必备材料，也是堤坝结构加固的关键内容。混合料的配合比时要考虑抗渗要求，除了对水泥、砂石、水等基本要素加以控制外，可适当添加化学试剂增强材料性能。优化设计建筑材料的性能，为后期施工作业提供了有利的条件。

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        4工程概况
        某沿海地区海塘为防止出现渗漏现象，准备对其进行防渗加固；施工地点地质勘查报告表明地下土体可以分成人工填土和淤泥质黏土层两层，土体特征及分布规律为：人工填土层土体呈灰-灰黄色，填土层上部是厚度为0.4m的块石垫层和埋石混凝土垫层，其下层是大小形状不均匀、相差较大的石渣混石块层，而且该层底部存在一定厚度的淤泥层。
        4.1防渗加固方案的确定
        根据工程地质探查报告以及现场渗漏出水的情况，认定土体第一层也就是人工填土层为主要的透水层，需要对此层进行防渗加固处理。结合当地实际情况以及场地情况，决定采用水泥黏土灌浆法进行防渗加固处理，施工中的工艺参数以土坝灌浆处理技术为准。
        4.2施工工艺参数的确定
        ⑴钻孔及灌浆范围的确定：顺着海塘外轴线长度为800方向布置灌浆孔，即在靠近堤脚的地方设置灌浆孔，第一排灌浆孔的间距为3m，第二排灌浆孔的间距为1.5m，依据钻孔过程中所得到的人工填土层的厚度确定灌浆孔的深度为8m。根据现场注水试验来确定工程的防渗标准，确定透水系数为k＜3.0×10-5cm/s。在进行钻孔作业期间，若个别钻孔出现坍塌情况则要采用护壁套管配合施工，依照由疏到密的顺序进行钻孔作业，钻孔的直径为15cm，要求控制钻孔的斜率不能大于1%。由于在出现高潮时施工平台将被淹没，为此要将钻孔所用的钻机搭在平台上施工，采用护壁套管对钻孔进行保护，避免出现钻孔进水的情况。
        ⑵浆液制作的要求；使用水泥黏土浆材作为灌浆施工的材料，而附近沿海内的海涂泥可以作为黏土使用，在其内添加10%左右的普通水泥。制作好的浆液要求具有一定的流动性，以便能够很好的进行孔隙的灌输作业；浆液需具备一定的析水性，以便固结排水能够尽快完成；浆液需具备一定的收缩性能，这样浆液就能够很好的与周围土体相结合。浆液配制的水灰比选为1:1，所用套壳料的配合比选为水泥：水：水玻璃：干黏土=1:10:0.056:9。在进行防渗加固施工设计时应当注意，在灌浆作业一级平台的位置要求设置体积均为20m3的沉沙池和泥浆池，这样在施工过程中就很容易进行黏土浆的制作；此外还需要设置体积为10m3的储浆桶一个，这样就能够很方便的进行水泥黏土浆的存储。需要特别注意的是：为了避免在施工过程中出现絮凝现象，需要先将水泥进行拦制操作，然后再将其加入到黏土浆中进行搅拌操作；为了使浆液具备足够的流动性，要严格控制浆液中水玻璃是比例，应当控制其不超过水泥用量的5%，若水玻璃掺入量过高，将会导致浆液流动性较差。在实际施工期间要根据各施工段的实际情况，在搅拌桶内进行浆液配合比的调整。
        ⑶灌浆压力的确定；在进行注浆作业时，加到注浆管上的压力称为灌浆压力。到目前为止，关于注浆压力的计算还没有准确的、统一的计算公式。在灌浆作业的初期可以凭借施工经验来预估所需的灌浆压力，然后根据吸浆情况并对地表变化进行观察，观察地表是否有冒浆或者抬动变形的出现，之后根据观测现象对注浆压力进行调整。灌浆作业中所确定注浆压力最大值有助于对灌浆效果控制以及保证堤塘的安全，若能有效的控制灌浆压力，那么堤塘形成防渗帷幕、浆体的压密、堤塘的压密与回弹等都会有良好的效果。灌浆部位的选择、泵量的大小、所用浆液的浓度、堤体的质量等都会在一定程度上对灌浆压力带来影响。在进行密度试验过程中，应当对浆液的密度以及不同注浆点的注浆量进行严格控制，与此同时要及时观察和记录注浆压力的变化。在试验结束以后，要绘制出不同施工地段压力变化以及注浆密度曲线、不同时间段的压力变化曲线，对绘制好的曲线进行充分的分析和研究，进而确定注浆过程中需要控制的注浆压力峰值，也就是灌浆作业期间的压力控制指标。
        ⑶灌浆作业的具体要求；要按照由疏到密的顺序进行孔距的布置，应当先对每一排的一序孔灌浆作业，之后在对二序孔进行灌浆作业，按照浆液由稀到浓的顺序进行灌浆作业。依照由小到大、多次重复灌浆的原则进行灌浆压力的控制，两序孔灌浆的要求至少间隔5天进行，而且每个孔要求重复灌浆6到8次，重复灌浆要求间隔在3天以上。
        5结束语
        总之，渗漏现象会对水利建筑结构的性能造成极大的破坏，若不及时处理将引起严重的安全事故。设计要结合导致海塘渗漏的具体成因，设计更加有效的加固方案调整其结构性能，避免渗漏造成的不利影响。
        参考文献
        [1]林维仁，李斌.防渗技术在玉环县海塘加固中的应用[J].浙江水利科技，2005(5).
        [2]吴胜文.钱塘江下沙海塘混凝土结构耐久性检测与分析[J].浙江水利水电专科学校学报,2010,(01)：89-90