基床拋石在防波堤施工中的應(yīng)用

郭云爽

( 新疆水利電力建設(shè)總公司，烏魯木齊830000)

1 項(xiàng)目概況

新疆某河流主防波堤為重力式直立堤，其中接岸段( AB)由于巖層埋深較淺，清除淤泥后在上面直接現(xiàn)澆混凝土平臺(tái)及擋浪墻，防浪墻底端設(shè)置觀海平臺(tái)。其余段采用沉箱重力式結(jié)構(gòu)，根據(jù)水深及地質(zhì)情況，采用暗基床。先清除淤泥，然后拋填10 ～100 kg 塊石，基床底寬為20 m，基槽邊坡坡度為1∶3。上部安裝沉箱，底板厚為400 mm，側(cè)壁厚350 mm，隔板厚200 mm，沉箱上部現(xiàn)澆混凝土胸墻和擋浪墻，擋浪墻頂高程為5．5 m，胸墻頂高程均為3．5 m。

本工程在施工總體部署上，力求管理簡(jiǎn)潔有序，工藝流程合理，為工程質(zhì)量和進(jìn)度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。主防波堤工程施工包括主堤和附堤兩部分，其中主堤部分主防波堤335．5 m，基槽開挖?；靥钍细饔?jì)約2．9 萬(wàn)m3。機(jī)床面夯實(shí)整平面積約4 469 m2，回填石料主要通過(guò)水運(yùn)到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行回填。結(jié)合工程的相關(guān)設(shè)計(jì)要求，本工程采用沉箱重力式結(jié)構(gòu)，前期施工的關(guān)鍵是基槽開挖清淤，基床拋填夯實(shí)和整平工作，中期主要為沉箱安裝，后期主要進(jìn)行胸墻澆筑。在整個(gè)施工過(guò)程中，我們將根據(jù)各階段施工的特點(diǎn)，采取不同的措施，確保施工進(jìn)度和質(zhì)量達(dá)到目標(biāo)要求。本工程施工工期較短，各施工階段投入較大，拋填采用網(wǎng)絡(luò)拋石船進(jìn)行。在總體施工安排上，盡可能采用成熟的施工工藝，以確保工程的質(zhì)量和施工進(jìn)度。

2 水下開挖技術(shù)

基槽開挖從主堤與附堤交接部分進(jìn)行施工，以50 m 為一個(gè)施工分段，按自西向東階段推進(jìn)進(jìn)行施工。本工程基槽將采取水上開挖，開挖采用3 m3抓揚(yáng)式挖泥船，同時(shí)配備自航式泥駁。船只八字錨定位后，按施工段進(jìn)行挖泥施工。對(duì)主堤段開挖采取由西側(cè)向東側(cè)、縱向從海向岸進(jìn)行，以50 m 為一個(gè)施工分段。由較低標(biāo)高至較高標(biāo)高，采取逐層加深加寬的方法，挖成臺(tái)階形，對(duì)于邊坡段任其自然坍落成設(shè)計(jì)坡比。對(duì)于BC、CD、DE 段開挖采取先中間后南北方向階梯式開挖。挖出的土方直接裝上泥駁，運(yùn)到指定拋泥點(diǎn)排放。附防波堤開挖采取由海側(cè)向陸側(cè)、橫向從西向東進(jìn)行。挖泥采用導(dǎo)標(biāo)法及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS 自動(dòng)定位系統(tǒng)配合，定位精度高。由于水下開挖，標(biāo)高控制不是很直觀，挖泥船作業(yè)時(shí)采用測(cè)桿或是測(cè)深砣，以5．0 m 一個(gè)斷面，控制挖泥深度。

挖泥船就位完畢后，泥駁靠上，按照挖泥船上指示區(qū)域進(jìn)行排抓，排抓時(shí)，要注意其合理性，防止倒抓和漏抓現(xiàn)象，相鄰船地要壓半抓。泥駁裝至額定數(shù)量后，自航至指定拋泥地點(diǎn)進(jìn)行拋泥。挖泥過(guò)程中，施工技術(shù)人員和測(cè)量人員應(yīng)隨時(shí)根據(jù)挖泥位置，挖泥標(biāo)高和挖出的土樣來(lái)核對(duì)土質(zhì)標(biāo)高與地質(zhì)勘察資料是否吻合。如果不符，及時(shí)通過(guò)監(jiān)理與設(shè)計(jì)和業(yè)主溝通，商量解決辦法。開挖的棄土必須按海管區(qū)和有關(guān)部門要求拋至規(guī)定的拋泥區(qū)內(nèi)，嚴(yán)格按國(guó)家海洋局管區(qū)規(guī)定的區(qū)域進(jìn)行拋泥。施工中必須填寫詳細(xì)施工記錄，包括挖泥船及泥駁注冊(cè)號(hào)，施工位置及泥土類型，挖泥標(biāo)高，挖泥船裝駁時(shí)間，泥駁航行，拋填返回到達(dá)挖泥船的時(shí)間等。

3 基床拋石

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，基床開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，呈倒梯形狀，拋石基床頂標(biāo)高為－4．5 m 和 －3 m，基床總長(zhǎng)350 m。機(jī)床拋石采用10 ～100 kg 塊石，基床頂整平材料采用5 ～10 kg 的級(jí)配二片石，基床面整平材料采用粒徑20 ～40 mm 的級(jí)配碎石?；埠穸葟?．0 ～3．3 m 不等，基床拋石量為2．9 萬(wàn)m3。整個(gè)拋石基床施工流程見圖1。

圖1 拋石基床施工流程圖

3．1 基床拋石施工技術(shù)

基床拋石平面施工順序與基槽挖泥相同，基槽開挖自西向東進(jìn)行施工，以50 m 為一個(gè)施工分段。只是滯后基槽挖泥約50 m，即一個(gè)施工段。拋填根據(jù)基床挖泥完成進(jìn)度進(jìn)行，在施工段對(duì)應(yīng)位置設(shè)置導(dǎo)標(biāo)。先拋較深部位，DE170 m 范圍，基本拋填到－4．5 m 標(biāo)高后，再拋填BC、CD110 m 范圍，拋填到－3．0 m 標(biāo)高后，對(duì)拋填厚度＞2．0 m 的部位進(jìn)行重錘夯實(shí)，然后采用粒徑相對(duì)比較小的塊石拋填?；矑伿疽鈭D見圖2。

圖2 基床拋石示意圖

1) 船舶駐位選用800 m3可自拋卸運(yùn)石船兩條進(jìn)行網(wǎng)拋。拋填時(shí)，方駁自出石碼頭裝船完畢后，自航至施工位置，帶纜于海上布設(shè)的浮鼓上及岸上的帶纜點(diǎn)上，垂直于基槽駐位，采用GPS 精確定位。用船上自帶的10 t 吊機(jī)進(jìn)行拋填。

2) 施工分段采取基床拋石分段同基槽挖泥，即大約每50 m 為一個(gè)施工段。在施工工藝選取上采取基床拋石前，同時(shí)對(duì)基槽進(jìn)行檢查，通過(guò)利用潛水員進(jìn)行基槽插泥驗(yàn)槽工作。本項(xiàng)目驗(yàn)槽范圍原則上每10 m 一個(gè)斷面，每5 m 一個(gè)點(diǎn)插探，插探寬度取基床應(yīng)力擴(kuò)散線范圍。潛水員在水下以“之”字型行走，當(dāng)回淤沉積物厚度＞0．2 m 時(shí)加以清除。如未有上述情況發(fā)生，可進(jìn)行基床拋石工作。

拋石施工時(shí)，采取先拋?lái)敇?biāo)高為－4．5 m 基床，待交界處拋填至標(biāo)高后再拋填－3．0 m 基床。拋石方駁橫跨在基床上并由4 根錨纜固定，利用GPS 進(jìn)行精確定位。施工水域水流速不大，但實(shí)際拋填前需要通過(guò)試拋，求證出海流、水深對(duì)石塊下落偏移距離三者之間的關(guān)系，并確定每次移船間距。拋填過(guò)程中，要勤測(cè)標(biāo)高，即拋前、拋后都要摸水。摸水時(shí)，采用梅花型摸水方式以防欠拋、超拋。每船拋填完畢進(jìn)行下一船拋填時(shí)，要進(jìn)行搭接處的水深測(cè)量工作。

3) 拋填驗(yàn)收處理。對(duì)于本項(xiàng)目每段拋填結(jié)束后，要進(jìn)行該階段的水深測(cè)量。測(cè)量時(shí)，采用專門測(cè)量船，每5 m 一個(gè)斷面，2 m 一個(gè)測(cè)點(diǎn)施測(cè)。驗(yàn)收時(shí)，重點(diǎn)檢查坡肩和頂面標(biāo)高，當(dāng)頂面標(biāo)高與施工控制標(biāo)高＜500 mm 部分面積＞30 m2時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)拋處理。

3．2 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)保證措施

為了有效地確保本項(xiàng)目施工質(zhì)量，必須對(duì)各個(gè)施工環(huán)節(jié)采取嚴(yán)格的控制處理;同時(shí)對(duì)每個(gè)工藝驗(yàn)收落實(shí)嚴(yán)格的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，本項(xiàng)目具體采取的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 拋石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表

對(duì)基床拋石施工技術(shù)上要求基床頂寬不得小于設(shè)計(jì)寬度，基床頂面及分層拋石基床的上下接觸面不應(yīng)有回淤沉積物。基床應(yīng)分層分段夯實(shí)，每層厚度宜大致相等，夯實(shí)后厚度≤2 m，若夯擊能量較大時(shí)，分層厚度可適當(dāng)加大，分段夯實(shí)的搭接長(zhǎng)度≥2 m。夯實(shí)前，應(yīng)對(duì)拋石面作適當(dāng)整平，其局部高差≤300 mm?？刹捎弥劐N夯實(shí)或爆炸夯實(shí)法?；舱降姆N類、允許偏差、整平范圍和用料等應(yīng)嚴(yán)格按《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》JTS167—2—2009 執(zhí)行，明基床外坡應(yīng)進(jìn)行理坡?；岔敻叱虘?yīng)預(yù)留地基沉降量約10 cm。

另外，為了有效地確保各個(gè)施工工藝的質(zhì)量，對(duì)各個(gè)施工環(huán)節(jié)落實(shí)全面的質(zhì)量保證措施。本項(xiàng)目具體采取施工質(zhì)量關(guān)鍵控制措施如下:①拋石前插探基槽，回淤沉積物必須清除;②嚴(yán)格控制石料質(zhì)量、規(guī)格選用干凈、堅(jiān)固、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)、無(wú)裂紋、不呈片狀的10 ～100 kg 塊石，單塊石料的最大尺寸和最小尺寸之比≤3，防止過(guò)大塊石造成局部拋高。石料在水中侵透后的強(qiáng)度≥50 MPa;③勤測(cè)水深，防止漏拋或高程差過(guò)大，注意接茬部位的處理，以免漏拋或拋高，測(cè)量點(diǎn)間距要＜1 m，測(cè)量采取GPS 定位水位水深，并用全站儀測(cè)量船校核。

3．3 拋石置換深度檢測(cè)

拋石置換深度是保證圍堤穩(wěn)定的重要條件，因此對(duì)防波堤基床采取拋石后應(yīng)當(dāng)對(duì)其采取拋石置換深度檢測(cè)。爆炸處理后拋石置換落底標(biāo)高誤差為+0 ～－1．0 m，填石落底寬度要求0 ～2．0 m。拋石置換深度檢測(cè)有多種方法，本工程檢測(cè)采用:

1) 體積平衡法。嚴(yán)格統(tǒng)計(jì)拋填方量，測(cè)量爆炸前后縱斷面，按如下原則定:在0 +899．20 m ～1 +000 m 段，每10 m 進(jìn)行一次體積平衡，預(yù)測(cè)堤身落底情況;在1 +000 m 以后段，根據(jù)前段體積平衡提供的數(shù)據(jù)，每10 ～30 m 進(jìn)行一次體積平衡。根據(jù)體積平衡分析結(jié)果，施工中要及時(shí)調(diào)整拋填量與爆炸處理參數(shù)。

2) 爆破前后堤頂沉降測(cè)量。在開始300 m 段內(nèi)，測(cè)量爆破前后堤頂沉降量，每5 m 一個(gè)點(diǎn)測(cè)量累積沉降量，當(dāng)累積量大于淤泥厚度，或兩者基本相當(dāng)時(shí)，爆破擠淤深度基本能夠保證。

3) 鉆孔檢測(cè)。爆填堤心石后鉆孔抽檢，按橫斷面布置鉆孔，每200 m 一個(gè)斷面( 典型施工段50 m 一個(gè)斷面) ，每個(gè)斷面布置1 ～3個(gè)鉆孔，且3個(gè)鉆孔的斷面不小于總斷面的50%，鉆孔布置在軸線和兩側(cè)，并深入泥石混合層底面以下≥2 m，爆炸后的基礎(chǔ)泥石混合層厚度≤1．5 m。鉆孔檢測(cè)結(jié)果作為最終堤身斷面驗(yàn)收的依據(jù)。

4 結(jié) 語(yǔ)

文章通過(guò)結(jié)合河堤中的防波堤施工實(shí)例，提出該項(xiàng)目中所采取的水下開挖及其基床拋石施工技術(shù)措施，從工程實(shí)踐中總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出提高施工質(zhì)量的關(guān)鍵措施，有效地指導(dǎo)同類工程施工。

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