温岭市沙山塘防渗体隐患探测与分析

2017-01-20林森茂王利华葛双成瞿清清刘超英

浙江水利科技 2017年2期

关键词：雷波海塘堤顶

林森茂，王利华，葛双成，瞿清清，刘超英

（1.温岭市水利局，浙江温岭 317500；2.浙江省水利河口研究院，浙江杭州 310020）

温岭市沙山塘防渗体隐患探测与分析

林森茂1，王利华1，葛双成2，瞿清清1，刘超英2

（1.温岭市水利局，浙江温岭 317500；2.浙江省水利河口研究院，浙江杭州 310020）

为了更好地评价海塘安全情况，针对海塘工程和地基特点，采用探地雷达和地震波技术基本查明了闭气土体（黏土）中存在的松散软弱层（体）等潜在安全隐患和质量现状。探测结果与钻探揭示等情况具有较好的相符性。

海塘；防渗体；隐患探测；探地雷达；地震波

1997年8月21日的“9711”号台风造成温岭市域内发生严重的洪、涝暴潮灾害，沿海海塘毁坏严重。台风过后，温岭市市委、市政府及时作出了“建百里海塘，保百万生灵”的决策，实施了26条长54.97 km标准海塘的建设任务，2003年完成的沙山塘即是重要组成部分。鉴于沙山塘进行标准海塘建设后运行至今已过10 a，根据《浙江省海塘工程安全鉴定管理办法（试行）》和《海塘工程安全评价导则》的要求，拟对海塘进行安全评价。为了更好地评价海塘安全情况，温岭市水利局申报了基于浙江省水利先进适用技术“水利工程病害隐患及疑难问题综合物理探测技术”的科技推广项目[1]，该项目通过多种物理探测技术的联合运用，基本查明了闭气土体（黏土）中存在的松散软弱层（体）等潜在安全隐患和质量现状，为海塘工程安全评价提供了重要科学依据。

1 工程概况

温岭市沙山塘地处乐清湾,全长约2.8 km，海塘按照4级海塘、20 a一遇防潮标准、采用陡墙式断面结构设计。设计堤顶高程6.13 m（1985国家高程基准，下同），宽度约4.0 m，堤顶表面为15 cm厚C20混凝土路面，下设10 cm厚C10混凝土垫层。背水坡表面为13 cm厚C20混凝土预制块护面，预制块中空处种植草皮。

现状海塘的背水坡表面杂草丛生，混凝土预制块被不同程度覆盖，且发现局部预制块凹凸现象。堤顶路面局部存在裂缝。海塘现状堤顶高程5.20 ～ 5.84 m，总体沉降量较大，平均约0.65 m。

近期安全鉴定地质勘察深度范围内的堤顶以下大致可分为8个土层，分别为：

第①- 1层碎石土：为堤坝上部填筑土，其中上部15 ～25 cm为混凝土路面。灰～灰黄色，松散～稍密，土质不均匀；第①- 2层黏土：为堤坝主要防渗填筑土，灰黄色，可塑～软塑，干强度较高，中等韧性，土质均匀性一般；第②- 1层淤泥质黏土：为上部堤基土，即“硬壳层”，灰色，湿，饱和、软～流塑，干强度较高，中等韧性，土质均匀性较差；第②- 2层淤泥：为本工程主要堤基土，灰～深灰色，湿，饱和、流塑，干强度较高，中等韧性，土质均匀性较好；第③- 1层黏土：为下部堤基土，灰黄色，湿，饱和，可塑，干强度较高，中等韧性，土质均匀性一般；第③- 2层砂砾石：为下部堤基土，灰黄色，湿，饱和，中密，土质均匀性较差；第④层黏土：为下部堤基土，灰色，软～可塑，干强度较高，中等韧性，土质均匀性一般；第⑤层强风化凝灰岩：主要岩性为紫红色凝灰岩，钻孔岩芯呈碎块状。

2 探测原理与技术方法

分析堤顶以下土层特点，探测工作所涉及的主要介质为黏土、砂、水、空气、混凝土等，其物理性质具有明显的差异，实际工作中采用了探地雷达、瑞雷波和地震映像等技术[2-5]。

根据海塘结构和地质勘察综合情况，探测测线布置在距防浪墙2.5 m的内坡肩上，该处大致为原防渗土体中部。全线采用100，400 MHz频率的工作天线进行雷达探测，并在局部堤段或位置布置瑞雷波测试点和地震映像法探测线。雷达探测使用美国SIR - 20型探地雷达，采用100，400 MHz两种频率的天线进行单通道连续剖面测量，采样率512，时窗分别为150，75 ns，带通分别为25 ～ 300，100 ～900 MHz。瑞雷波和地震映像法探测采用北京水电物探研究所研制的SWS - 1G型工程勘探与检测系统及相应的分析软件系统，采用24磅大铁锤加铁垫板激震。瑞雷波检波器频率为4 Hz，震源道间距为1.00 m，偏移距为10.00，15.00 m，采样间隔为0.50 ms，采样点数为1 024个。地震映像法检波器频率为28 Hz，道间距为0.50 m，偏移距为4.00 m，采样间隔为0.25 ms，采样点数为2 048个。

3 探测成果及分析

根据物理探测资料及工程具体情况的综合解释，可得堤顶以下堤身的重点介质异常和潜在隐患总体情况：- 1层碎石土和第①- 2层黏土中均存在不同程度的介质异常和潜在隐患，主要表现为较软弱或密实性差和异常高速体，还有一些区段的局部松散软弱或异常高速交错现象。其中，局部位置的介质异常和潜在隐患更明显，如：桩号0 + 300 ～ 0 + 320 m位置0.8 ～ 5.2 m深处相对较软弱或密实性差；0 + 535 ～ 0 + 575 m位置0.3 ～ 6.1 m深处相对较软弱或密实性差；0 + 670 ～ 0 + 686 m位置1.7 ～ 7.0 m深处局部夹异常高速体、1 + 253 ～ 1 + 265 m位置1.0 ～ 7.2 m深处相对较软弱或密实性差；1 + 396 ～ 1 + 424 m位置0.3 ～ 7.0 m深处相对较软弱或密实性差；1 + 521 ～ 1 + 560 m位置1.1 ～ 7.3 m深处相对较软弱或密实性差；2 + 444 ～ 2 + 456 m位置1.3 ～ 7.6 m深处相对较软弱或密实性差。

此外，桩号0 + 100 ～ 0 + 200 m位置0.9 ～ 1.5 m深处存在相对松散软弱层。桩号1 + 700 ～ 2 + 000 m位置的第①- 2层黏土中表现出整体性的较软弱或密实性差现象，桩号1 + 000 ～ 1 + 100，1 + 300 ～ 1 + 400，1 + 600 ～ 1+700，2 + 200 ～2 + 300，2 + 500 ～ 2 + 600 m等位置的第①- 2层黏土中表现出局部松散软弱或异常高速交错现象。

4 钻探验证

根据重点介质异常和潜在隐患分布情况，在局部位置进行了钻探验证。对比钻探揭示情况和探测结果，物理探测所发现的堤身“异常高速体”主要是防渗体（黏土）中的块石；而探测所发现的堤身“相对较软弱或密实性差”，一是堤顶和防渗体之间的碎（砂）石土层中夹有角砾、黏土等异常介质所致；二是堤身防渗体（黏土）中夹有砂石、碎石等异常介质及黏土本身的不均匀所致。