胜利油田孤东海堤防护加固技术浅析
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【摘 要】本文通过分析胜利油田孤东海堤的建设过程、特殊的地理自然环境、存在的问题及其造成的原因，系统地提出了海堤防护加固应遵循的原则及相应的防护加固技术，可为胜利油田海堤及同类海堤、海油陆采工程的建设与防护加固提供参考。
【关键词】海堤；防护加固技术；砼碳化
1 基本情况
胜利油田孤东海堤位于黄河入海口西北，1987年建成，全长16.7km，围海造陆面积76.3km2，海堤设计顶宽10米，顶高程在3.5～4.5m，挡浪墙高1米，是孤东油田和仙河镇抵御风暴潮的唯一屏障。海堤初建时，堤身材料采用就地取土填筑而成，护坡采用了蘑菇石、抛石、砌石等多种结构形式。建成后，持续对海堤进行了维护加固，先后采用了灌水泥浆防渗、栅栏板护坡、弧形反浪墙、水下不扩散砼、砼扭工体等工艺技术，2004年至2005年又用管桩对孤东海堤北大堤进行了堤脚直接加固与离岸堤加固，避免了海堤在2010年前历次风暴潮袭击中发生大的险情。自2011年起孤东海堤东大堤又进入了险情多发期。
2 孤东海堤存在问题
2.1 设计标准偏低
孤东海堤初建时的设计标准偏低，造成这种现象主要有以下几方面原因：（1）孤东海堤原设计时参照的规划标准偏低；（2）进入20世纪90年代以来，黄河来水来沙量的逐渐减少，造成堤前水深由建堤时的0m增加为目前的平均4.5m，堤前水深浪大，海堤的原设计标准相对于目前的水深条件，已明显偏低；（3）设计标准应包括堤顶高程和结构两方面，并应考虑足够的沉降，而孤东海堤设计未考虑沉降和结构方面的要求，部分堤段迎水面的消浪防冲结构和海堤背坡防护明显不足。
2.2 护坡抗冲能力偏低
孤东海堤中还有4.4km堤段的迎水坡及二层平台采用浆砌石结构，由于砌筑不紧密，或选用毛石重量小，厚度不足，不能抗御风浪的袭击，护坡破坏后堤身易被淘空，从而造成垮堤或缺口。海堤淤背未护砌，只采用草皮护坡，更是不堪一击。
2.3 海堤基础存在失稳和漏水现象
孤东海堤都建在软弱地基之上，且软弱地层深厚，最深处达20m以上，施工时地基未经任何处理，竣工后，沉陷量大，曾经引发滑坡或护坡破坏现象，另一方面，软基前采用抛石压载处理，由于闭气工程控制不严，引起堤基不同程度的漏水。
2.4 堤脚冲刷问题
孤东海堤普遍存在堤前及堤脚冲刷问题，由于堤脚冲刷引起的基础、护坡破坏的情况，占总破坏数的10%左右。尽管比例不大，但海堤堤脚、堤前滩地缺乏保护，在潮水的作用下，会发生严重的冲刷，引起堤坡大量的脱落，从而导致护坡大面积的崩塌，进而造成决口跨堤。
2.5 砼碳化破坏问题
从孤东海堤检测统计结果来看，迎水面护坡砼及防护砼块体腐蚀破坏方式和破坏程度随所处的位置不同而有所差异，在水位变化区、浪溅区的砼，由于干湿交替，引起表层开裂、盐类在砼毛细孔中结晶膨胀造成胀裂破坏；水中砼结构，水分侵入后在冬季易造成冻涨破坏；全部暴露于空气中的上部砼，因二氧化碳、氯离子随风进入砼孔隙引起砼碳化破坏。
3 防护加固技术
海堤的防护加固技术有多种，一般应根据形成破坏的原因，海堤的运行情况及风暴潮、潮水等相关因素，综合考虑，因地制宜地选择。现将孤东海堤的几种常用的防护加固技术论述如下。
3.1 提高设计标准
要对海堤进行彻底的防护加固，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。（1）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。由于孤东海堤堤顶已经硬化，且为运输主路，因此只能通过抛石、砼异型块体加固堤脚，人为抬高堤前滩地高程，减小波浪爬高和安全超高，使海堤达到抵御50年一遇的风暴潮标准。（2）结构设计标准主要包括海堤消浪防冲结构和“三面包”护砌两方面。消浪防冲结构主要考虑其稳定性和强度。“三面包”护砌是将海堤迎水坡、背水坡和堤顶都进行护砌，是防止越浪破坏的有效技术，迎水坡护坡采用消浪防冲结构，堤顶与背水坡进行硬化或护坡。
3.2 消浪防冲
海浪冲击是危及孤东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技术。孤东海堤采用的是三级消浪结构，最底一级采用抛石护脚，二级采用砼预制块等护面，三级采用砼弧形防浪墙。具体如下：（1）抛石护脚。由于堤前水深大，施工困难，很难直接进行防护，同时为了适应软基础的不均匀沉降，通常采用抛石护脚。（2）迎水坡消浪防冲。孤东海堤迎水坡通常采用砼栅栏板、蘑菇石砼、砼预制块等护面，提高消浪防冲能力。（3）现浇砼弧形防浪墙。孤东海堤有8.1km的堤段在堤顶迎水面侧设置了弧形防浪墙，防浪墙上设置挑浪嘴，消浪效果良好。（4）设置消浪平台。孤东海堤的消浪平台已经运行多年，实践证明在外海侧设置消浪平台，对减少越浪量降低堤顶高程有明显的效果。
3.3 防渗补强
孤东海堤堤身防渗补强技术采用的是堤身高压喷射灌浆与粉喷桩防渗帷幕，防渗帷幕高5m，宽度0.4m。
高压喷射灌浆是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵通过安装在钻杆杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围墙体高压喷射浆液；同时钻杆以一定的速度，边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与浆液混合；凝固后在土体中形成具有一定性能和形状的固结体，能起到防渗抗渗的作用。近年来胜利油田海堤采用高压喷射灌浆与粉喷桩防渗日趋广泛。
4 结论及建议
综上所述，在进行海堤加固时，应从以下四个方面进行考虑。（1）胜利油田濒临的海岸线较长，修建的海堤、海油陆采工程数量多，造成破坏的原因也是多方面，只有深入了解破坏原因，才能有针对性地进行防护加固；（2）对海堤、海油陆采工程进行防护加固，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；（3）海堤、海油陆采工程处理技术有多种，往往需要综合分析比较，才能选定适宜、有效的技术，有时甚至需要多种技术并用，才能排除隐患，取得较好效果；（4）海堤、海油陆采工程进行防护加固是个长久的、需要不断深入探讨的课题，只有不断推陈出新、采用新技术，才能够有效处理工程存在的问题，充分发挥海堤工程的作用。