海塘防渗处理设计

何国华 陈欣

宁波市水利水电规划设计研究院 浙江宁波 315192

海塘作为一种抵御海潮的土石混合堤，堤身为抛石，堤后为粘性土闭气区，在潮汐的作用下，闭气区局部薄弱环节容易被水流击穿形成渗漏通道，通道一旦形成，细颗粒在长时间的反复渗流作用下被带走，基底被掏空，内镇压平台就会塌陷影响海塘安全。

1 工程概况

工程区位于浙东沿海，所处海域的潮型属非正规半日浅海潮港类型，平均涨潮历时为6小时14分，平均落潮历时为6小时10分，历史最高潮位4.33m（1997年），多年平均高潮位2.39m，多年平均潮位0.68m，多年平均低潮位-1.20m。该工程区的平均潮差为2.79m。设计高潮位4.50m。

本海塘全长约8000m，设有两座出海闸，护塘河沿海塘内侧布置，河底标高-1.50。工程于2008年开工建设，2012年8月，海堤工程全线完工。

海塘采用土石混合坝堤型，平均塘高9m，塘顶宽5.0m，迎潮面采用双坡带平台的复式折坡，迎潮面设砼四脚空心块护面和，抛石外镇压平台，堤内侧为闭气土方区和小石坝，海塘断面底宽近100m，其中闭气土方设计底宽≥20m。

2 存在问题

2017年初，发现3+200-3+500、4+600-4+650、5+443-5+600、6+350-6+550共四段海堤内侧小石坝有漏水点，出逸点在护塘河的水面以上，发现内镇压平台土方塌陷坑洞4处。据测算，一个高潮下来，内护塘河水位可上涨10cm以上，漏水量达4万m3/小时，漏水量惊人。

3 漏水情况分析

根据原设计断面及渗漏点所处位置，与施工经过比对，发现渗漏部位分别位于Ⅱ标段龙口（3+300-3+400），水闸围堰（4+600），Ⅲ标段龙口（5+500-5+600）、Ⅲ标段回车平台（6+500）附近，而这些部位均为抛石或石渣陷入涂面以下最深的堤段。

初步判断渗漏通道位于闭气土方与原始海涂面交界处，经地勘，发现内镇压平台以下5.0-7.0m存在碎块石层，主要由碎石、块石等组成，碎石粒径20-100m，块石直径200mm以上，均呈棱角状，层厚1.80-3.30m，桩号5+574处的ZK7孔层厚达4.80m。

由此得出结论：闭气土方区底部有深埋地下的透水夹层，夹层内无粘性土和细颗粒沙砾，孔隙率达30%以上，细颗粒被大量带走，由此造成上部土方沉陷形成内镇压层平台顶部坑洞。

4 设计方案

方案一：高聚物导管注浆

高聚物注浆材料是一种双组份发泡体高分子聚合物，两种组份材料采用现场混合后发生化学反应、同时体积快速膨胀，反应后的高聚物材料凝固体不降解、无污染，具有良好的稳定性和耐久性，其渗透系数约为10-8cm/s。

高聚物导管注浆原理上与充填灌浆相同，只是灌浆材料选取的是高聚物，通过材料的自身快速膨胀性挤密土体，填塞缝隙，单排即可形成帷幕，堵塞渗漏。

注浆工艺如下：确定注浆位置→钻注浆孔→下注浆导管→封闭注浆孔。

高聚物注浆帷幕布置在海堤内坡脚外5m处，单排布置，孔距0.5m，漏水段处理共计880m，墙体总长880m，平均深度与方案二中灌浆孔深度相当，初定为6.5m，试剂膨胀系数按6倍控制，按渗漏通道空隙率折算，每孔注浆量约50kg。

方案二：砂砾石帷幕灌浆。

鉴于透水层埋深较浅，但空隙率大，结合类似工程防渗处理工程经验，考虑在海堤闭气土方区先采用水泥砂浆进行初灌，拟布置两排灌浆孔，排距1.0m，孔距2m，按三序施工。灌浆时可根据现场渗水点具体位置调整，选择渗水严重的堤段。灌浆孔穿透渗水夹层后伸入原地基1m，灌浆部位为渗水夹层处。

（1）造孔工艺。采用XY-1型钻机，打穿塘渣层，干钻造孔，用Ф76mm套管（长度4.0m）护壁，作止浆段，灌浆孔底以钻至渗透夹层以下1.0m控制。造孔按灌浆三个序次，从Ⅰ-Ⅲ先后进行，同序灌浆孔施工结束，再进行下序灌浆孔造孔，依序次施工。

（2）灌浆材料及浆液配比。灌浆的主要材料为42.5普通硅酸盐水泥，配比材料选用淡化海细砂，制成砂浆；制浆时考虑制成浆液的流动性与细砂在注浆过程的离淅、沉淀等情况，观测其与砂浆灌浆效果相比，取效果最佳之配比作为最终配比。

（3）压力值控制。钻孔完成后，孔内灌注水泥砂浆，灌浆压力视吃浆量分级逐渐加大，但原则上不大于0.3Mpa，压至出浆孔冒浆后结束灌浆；灌浆结束后，凿除灌浆管，表面用水泥砂浆封闭。

方案一是一种新材料、新工艺，施工速度快，但对强透水层采用导管注浆法封堵时，灌入量无法控制。实际现场注浆孔布置了4个，孔距0.5m，注浆量分别为90kg，70kg，75kg和40kg，相邻孔之间钻孔检查，局部还存在无填充物的孔隙。经测算，单孔造价在超过10000元，远高于砂砾石帷幕灌浆的造价，布置两排形成约1m厚的柔性防渗墙则总造价可能突破3000万，且对长时间高低水位变换的适应性还有待考验。

而方案二现场钻孔，直接判断透水夹层埋深、厚度和空隙大小，通过分序施灌、按深控压，可有效控制注浆量，而且通过后序灌浆孔的吃浆量可以验证前序灌浆情况，灌浆完成后通过压（注）水试验可以有效判断防渗效果。

最终，海塘防渗处理措施选用砂砾石帷幕灌浆，设计灌浆孔深度平均取6.5m，透水层厚按2.5m厚暂估（▽-1.50-▽-4.00），钻孔深度共6.5m，上部4.0m按土堤钻孔计算，下部2.5m按抛石层钻孔计算，孔距2m，排距1m，平均单位耗灰量1000kg/m。

5 结语

砂砾石内水泥砂浆灌浆是解决海塘漏水的有效方法之一，通过钻孔，了解透水夹层情况，定点定量施灌。