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摘要:某海堤采用低压灌浆工艺，有效的解决海堤渗漏问题，保证了一线海堤抵抗台风暴潮的能力，也为同类工程的解决提供了一个成功的范利。
关键词:海堤；低压灌浆工艺；防渗。
中图分类号：TU592文献标识码： A
1 工程概况
某海堤工程开敞面向东海，加之附近无天然屏障，在台风来临之际，风浪加之外海传入涌浪的混合作用极为强烈。
该工程建设过程中，克服了诸多大风大浪不利影响，工程建成运行后，也经受住了多次台风的考验。该区域风浪较大，且涂面较深，施工期间碎石层进入了闭气土方区域。局部闭气土方薄弱区域在内外水头差作用下产生土颗粒渗透变形及破坏，产生渗水流通道，长时间的渗漏引起土颗粒不断流失造成上部结构出现塌陷，影响了海堤的正常运行，必须尽快处理。
为保证海堤能在全面维修加固之前长期耐久、正常稳定的运行，需要采取措施解决海堤当前存在的渗漏问题。
2 海堤防渗技术方案选择
本工程防渗处理的主导思想就是截断地基和闭气土方之间的渗漏通道，主要方法是垂直防渗。地基垂直防渗加固技术较多，对于本工程，比较适用、常用的有高压喷射灌浆、帷幕灌浆技术、防渗墙技术等。
三种技术各有优缺点：
表1 防渗处理技术方案比较表
方案 技术方案一 技术方案二 技术方案三
高压喷射灌浆 低压帷幕灌浆 砼防渗墙
优点 管理方便，浆液集中，施工工期短，工效高，对坝体的不利影响小。 施工方便、施工连续性好，工期相对短。施工对场地要求不高。投资相对经济。不会对坝体产生破坏和不利影响。 渗流控制较彻底，耐久性好，用于坝体的垂直防渗。
缺点 施工难度较大，质量难以控制。本地区施工经验较缺乏。 施工工艺环节多，质量控制较复杂。耐久性较防渗墙差。 工期长、施工场地要求高，造价大大高于前者。
方案一（高压喷射灌浆）已有较多成功运用在砂砾石层防渗的先例，但施工难度较大，质量难于控制。考虑到不同项目的渗水层的空隙率、填充物密度等均有一定程度的差异，对于软塑性土与碎石夹层的防渗效果有待进一步考证，且考虑到海堤外侧潮位变化较大等其他因素，认为高压喷射灌浆相对来说风险较大，且成本相对于低压帷幕灌浆高，不推荐。
方案二、三在技术上可行，经过处理都能达到坝体、坝基渗漏处理的目的。从处理渗漏彻底程度及运行时间长短来讲砼防渗墙方案优于帷幕灌浆方案。从施工时间来讲，防渗墙施工时间相对较长，且对施工场地要求较高，需要设置专门的制浆池。从造价来看，一般防渗墙造价也远大于帷幕灌浆。
对于海堤防渗处理工程，水头不大，渗水夹层不是太厚，帷幕灌浆更具有优势。防渗墙方案虽具有防渗效果好，耐久性长的优点，但我们认为比较适合水头高、基础渗漏严重的工程，该方案投资高，对坝体的完整性、应力应变等产生的影响不容忽视。
综合考虑各种因素结合本工程特点，参照我院处理类似结构渗漏经验，本工程采用技术方案二，即低压帷幕灌浆。
3 帷幕灌漿设计
3.1 防渗标准
防渗标准参考《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）：“3级及3级以下的坝透水率宜为5~10Lu”。本海堤为3级建筑物，主要作用为防洪，对蓄水要求不高，因此本工程防渗标准取10Lu。
3.2 灌浆孔布置
对海堤0+043~1+690段布置二排灌浆孔，排距1.5m，孔距2m，总共布置灌浆孔约1570个。灌浆各排均按三序进行，对灌浆异常部位都应进行补充加密处理，闸堤连接段处也应根据现场实际情况增加灌浆孔。
灌浆各排均按三序进行，对灌浆异常部位都应进行补充加密处理，闸堤连接段处也应根据现场实际情况增加灌浆孔。
3.3 灌浆孔深和灌浆段长
孔深应深入到相对不透水层，设计灌浆孔应伸入地基1m。设计采用下行式灌浆法，分流塑闭气土部分、碎石夹层部分两个灌浆段。设计灌浆段段长如下：第一段（流塑闭气土）2m，第二段（碎石夹层）2m。具体施工时应根据实际流塑闭气土和碎石夹层厚度调整。
3.4 帷幕幕厚验算
浆液的有效扩散半径为孔距的0.5倍，则二排孔的设计有效幕厚为1.5+2*0.5＝2.5m。
设计水位时要求幕厚S按下式计算：
S=ΔH×0.8/J允
式中：ΔH ——上下游水头差，取6.5m；
J允 —— 帷幕允许比降，取J允=3；
0.8 ——在帷幕承担80%水头；
经计算，S=1.7m< 2.50m。
设计满足要求
3.5 灌浆材料与浆液配比
由于本工程渗水夹层孔隙较大，本着优质、科学配比、经济合理思路出发，灌浆材料采用普通硅酸盐水泥（P042.5）和细砂为主（水泥：砂=1:2）。建议掺入1%~3%水玻璃及其他固化剂。复灌时采用纯水泥浆。
水泥细度要求：通过80um方孔筛的筛余量不大于5%（重量计）。
砂:应为质地坚硬的天然砂或人工砂，粒径不宜大于2.5mm，细度模数不宜大于2.0，SO3含量宜小于1%，含泥量不宜大于3%，有机物含量不宜大于3%。
水玻璃：模数宜为2.4~3.0，浓度宜为30~45波美度。
3.6 设计灌浆压力
灌浆允许最大全压力P：
P≤上部盖重=h×γ
式中γ为土体容重，定为17kN/m3，h为坝顶至橡塞底部的距离。
计算得第一段灌浆段最大允许压力为0.07MPa，第二段灌浆段允许压力为0.11Mpa。
实际施工时应由灌浆前压水试验确定，施灌中根据吸浆情况以及有无冒浆或抬动变形等情况再进行灌浆压力调整。
3.7 灌浆施工方法
先采用水泥砂混合浆灌浆，水泥砂浆灌注完毕后，用纯水泥浆进行复灌。按分序加密的原则，采用“小口径、孔口封闭、孔内循环”的方法。灌浆过程中出现大漏浆时，优先采用无压、低压、浓浆、限流、间歇灌浆方法。
3.8 结束标准
在设计压力下，当单位进浆量小于等于0.4L/min时，再续灌30min可结束，结束前以水灰比1:1的浓浆，置换孔内稀于1:1的浆；然后实施闭浆（即先关回浆阀，再关进浆阀及同时停灌浆泵），当孔口表降至零时，才可松塞启管。
4 海堤灌浆施工工艺
4.1施工程序
施工工艺流程为：施工平台开挖→钻孔→灌前压水试验→水泥细砂混合浆灌浆→纯水泥浆复灌→质量检查→海堤背坡恢复。灌浆时施工时，先钻灌A排、再钻灌B排，具体施工时可根据实际情况调整。A、B排孔均按设计I、II、III三个次序施工，先I序孔，次II序孔，最后III序孔。
4.2钻灌工艺
（一）钻孔：首先由测量放样人员按设计施工图纸放线定位，开钻前正确定位，摆稳钻机，校正立轴、平台,孔位偏差要小于3 cm。开孔段坝土封隔采用下套管和管脚用水泥封堵止水，封在钻进过程中详细记录钻孔漏水，孔壁掉块等特殊现象。每段钻孔深度必须严格控制。按序先后钻灌，前序未结束，不可进行后序钻灌。按序先后钻灌，前序未结束，不可进行后序钻灌。各孔在未结束灌浆前，不可对邻孔灌浆。
（二）灌前压水试验：为进一步摸清受灌体的透水性，指导灌浆施工和材料准备，灌浆前均需进行30min的简易压水试验，压力采用灌浆压力的70%～80%。每5min测读1次压力及流量（用流量表读数），流量表应与进水管、流量值相匹配，不能移用钻机用表，备专用表。当流量很小时，用量筒与手揿泵进行。压力表安装在进浆管顶部，其高度不宜超出地面1.5m，以利准确读数。
关键词:海堤；低压灌浆工艺；防渗。
中图分类号：TU592文献标识码： A
1 工程概况
某海堤工程开敞面向东海，加之附近无天然屏障，在台风来临之际，风浪加之外海传入涌浪的混合作用极为强烈。
该工程建设过程中，克服了诸多大风大浪不利影响，工程建成运行后，也经受住了多次台风的考验。该区域风浪较大，且涂面较深，施工期间碎石层进入了闭气土方区域。局部闭气土方薄弱区域在内外水头差作用下产生土颗粒渗透变形及破坏，产生渗水流通道，长时间的渗漏引起土颗粒不断流失造成上部结构出现塌陷，影响了海堤的正常运行，必须尽快处理。
为保证海堤能在全面维修加固之前长期耐久、正常稳定的运行，需要采取措施解决海堤当前存在的渗漏问题。
2 海堤防渗技术方案选择
本工程防渗处理的主导思想就是截断地基和闭气土方之间的渗漏通道，主要方法是垂直防渗。地基垂直防渗加固技术较多，对于本工程，比较适用、常用的有高压喷射灌浆、帷幕灌浆技术、防渗墙技术等。
三种技术各有优缺点：
表1 防渗处理技术方案比较表
方案 技术方案一 技术方案二 技术方案三
高压喷射灌浆 低压帷幕灌浆 砼防渗墙
优点 管理方便，浆液集中，施工工期短，工效高，对坝体的不利影响小。 施工方便、施工连续性好，工期相对短。施工对场地要求不高。投资相对经济。不会对坝体产生破坏和不利影响。 渗流控制较彻底，耐久性好，用于坝体的垂直防渗。
缺点 施工难度较大，质量难以控制。本地区施工经验较缺乏。 施工工艺环节多，质量控制较复杂。耐久性较防渗墙差。 工期长、施工场地要求高，造价大大高于前者。
方案一（高压喷射灌浆）已有较多成功运用在砂砾石层防渗的先例，但施工难度较大，质量难于控制。考虑到不同项目的渗水层的空隙率、填充物密度等均有一定程度的差异，对于软塑性土与碎石夹层的防渗效果有待进一步考证，且考虑到海堤外侧潮位变化较大等其他因素，认为高压喷射灌浆相对来说风险较大，且成本相对于低压帷幕灌浆高，不推荐。
方案二、三在技术上可行，经过处理都能达到坝体、坝基渗漏处理的目的。从处理渗漏彻底程度及运行时间长短来讲砼防渗墙方案优于帷幕灌浆方案。从施工时间来讲，防渗墙施工时间相对较长，且对施工场地要求较高，需要设置专门的制浆池。从造价来看，一般防渗墙造价也远大于帷幕灌浆。
对于海堤防渗处理工程，水头不大，渗水夹层不是太厚，帷幕灌浆更具有优势。防渗墙方案虽具有防渗效果好，耐久性长的优点，但我们认为比较适合水头高、基础渗漏严重的工程，该方案投资高，对坝体的完整性、应力应变等产生的影响不容忽视。
综合考虑各种因素结合本工程特点，参照我院处理类似结构渗漏经验，本工程采用技术方案二，即低压帷幕灌浆。
3 帷幕灌漿设计
3.1 防渗标准
防渗标准参考《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）：“3级及3级以下的坝透水率宜为5~10Lu”。本海堤为3级建筑物，主要作用为防洪，对蓄水要求不高，因此本工程防渗标准取10Lu。
3.2 灌浆孔布置
对海堤0+043~1+690段布置二排灌浆孔，排距1.5m，孔距2m，总共布置灌浆孔约1570个。灌浆各排均按三序进行，对灌浆异常部位都应进行补充加密处理，闸堤连接段处也应根据现场实际情况增加灌浆孔。
灌浆各排均按三序进行，对灌浆异常部位都应进行补充加密处理，闸堤连接段处也应根据现场实际情况增加灌浆孔。
3.3 灌浆孔深和灌浆段长
孔深应深入到相对不透水层，设计灌浆孔应伸入地基1m。设计采用下行式灌浆法，分流塑闭气土部分、碎石夹层部分两个灌浆段。设计灌浆段段长如下：第一段（流塑闭气土）2m，第二段（碎石夹层）2m。具体施工时应根据实际流塑闭气土和碎石夹层厚度调整。
3.4 帷幕幕厚验算
浆液的有效扩散半径为孔距的0.5倍，则二排孔的设计有效幕厚为1.5+2*0.5＝2.5m。
设计水位时要求幕厚S按下式计算：
S=ΔH×0.8/J允
式中：ΔH ——上下游水头差，取6.5m；
J允 —— 帷幕允许比降，取J允=3；
0.8 ——在帷幕承担80%水头；
经计算，S=1.7m< 2.50m。
设计满足要求
3.5 灌浆材料与浆液配比
由于本工程渗水夹层孔隙较大，本着优质、科学配比、经济合理思路出发，灌浆材料采用普通硅酸盐水泥（P042.5）和细砂为主（水泥：砂=1:2）。建议掺入1%~3%水玻璃及其他固化剂。复灌时采用纯水泥浆。
水泥细度要求：通过80um方孔筛的筛余量不大于5%（重量计）。
砂:应为质地坚硬的天然砂或人工砂，粒径不宜大于2.5mm，细度模数不宜大于2.0，SO3含量宜小于1%，含泥量不宜大于3%，有机物含量不宜大于3%。
水玻璃：模数宜为2.4~3.0，浓度宜为30~45波美度。
3.6 设计灌浆压力
灌浆允许最大全压力P：
P≤上部盖重=h×γ
式中γ为土体容重，定为17kN/m3，h为坝顶至橡塞底部的距离。
计算得第一段灌浆段最大允许压力为0.07MPa，第二段灌浆段允许压力为0.11Mpa。
实际施工时应由灌浆前压水试验确定，施灌中根据吸浆情况以及有无冒浆或抬动变形等情况再进行灌浆压力调整。
3.7 灌浆施工方法
先采用水泥砂混合浆灌浆，水泥砂浆灌注完毕后，用纯水泥浆进行复灌。按分序加密的原则，采用“小口径、孔口封闭、孔内循环”的方法。灌浆过程中出现大漏浆时，优先采用无压、低压、浓浆、限流、间歇灌浆方法。
3.8 结束标准
在设计压力下，当单位进浆量小于等于0.4L/min时，再续灌30min可结束，结束前以水灰比1:1的浓浆，置换孔内稀于1:1的浆；然后实施闭浆（即先关回浆阀，再关进浆阀及同时停灌浆泵），当孔口表降至零时，才可松塞启管。
4 海堤灌浆施工工艺
4.1施工程序
施工工艺流程为：施工平台开挖→钻孔→灌前压水试验→水泥细砂混合浆灌浆→纯水泥浆复灌→质量检查→海堤背坡恢复。灌浆时施工时，先钻灌A排、再钻灌B排，具体施工时可根据实际情况调整。A、B排孔均按设计I、II、III三个次序施工，先I序孔，次II序孔，最后III序孔。
4.2钻灌工艺
（一）钻孔：首先由测量放样人员按设计施工图纸放线定位，开钻前正确定位，摆稳钻机，校正立轴、平台,孔位偏差要小于3 cm。开孔段坝土封隔采用下套管和管脚用水泥封堵止水，封在钻进过程中详细记录钻孔漏水，孔壁掉块等特殊现象。每段钻孔深度必须严格控制。按序先后钻灌，前序未结束，不可进行后序钻灌。按序先后钻灌，前序未结束，不可进行后序钻灌。各孔在未结束灌浆前，不可对邻孔灌浆。
（二）灌前压水试验：为进一步摸清受灌体的透水性，指导灌浆施工和材料准备，灌浆前均需进行30min的简易压水试验，压力采用灌浆压力的70%～80%。每5min测读1次压力及流量（用流量表读数），流量表应与进水管、流量值相匹配，不能移用钻机用表，备专用表。当流量很小时，用量筒与手揿泵进行。压力表安装在进浆管顶部，其高度不宜超出地面1.5m，以利准确读数。