季風(fēng)期海域離岸式防波堤施工

陳永

摘 要：工程所在區(qū)域每年5月至9月為季風(fēng)期，風(fēng)浪極大，施工條件極為惡劣。本文就季風(fēng)對防波堤的施工產(chǎn)生的影響作為出發(fā)點(diǎn)，探討了季風(fēng)期海域離岸式防波堤施工的工藝及要點(diǎn)，并提出相應(yīng)的防護(hù)措施，旨在為相關(guān)研究提供可具參考的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：季風(fēng)期 離岸式 防波堤施工

在面對開敞式海洋環(huán)境季風(fēng)期施工時(shí)，需要加強(qiáng)對季風(fēng)海洋環(huán)境的認(rèn)知程度，對波浪特性及防波堤平面狀態(tài)相互作用進(jìn)行分析，并在實(shí)踐中進(jìn)行驗(yàn)證，合理組織施工，安排生產(chǎn)，相信本工程的實(shí)踐能為類似的開敞海洋環(huán)境季風(fēng)期施工提供參照及借鑒。

1.工程概況

防波堤為孤島防波堤，采用拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)，總長727m，頂面寬度8.34m到9.03m之間，頂標(biāo)高+9m到+9.5m之間，最大水深-8.75m。根據(jù)總體施工進(jìn)度計(jì)劃及業(yè)主要求施工節(jié)點(diǎn)，防波堤擬于2017年9月15號(hào)開始施工，于2018年12月31號(hào)完成，總施工工期482天。

從5月到9月，該地區(qū)受到西南季風(fēng)的影響，海面波浪較大。另外根據(jù)GTECCA資料庫的資料顯示，從1900年到1995年之間，一共有88次臺(tái)風(fēng)經(jīng)過工程區(qū)域，平均每年0.93次。 工程區(qū)域外海波浪常浪向?yàn)镾SW向，次常浪向?yàn)镾W向，頻率分別為41.43%和37.16%。強(qiáng)浪向?yàn)镾W向。波高超過1.8m的頻率約為22.4%。一般平均周期在7-11秒。大浪主要集中在5-9月，其他月份波浪相對較小。

2.工程特點(diǎn)

防波堤施工主要考慮水上拋填+陸上推填工藝施工。防波堤施工車流量很大，但由于通道狹窄，堤心石堤頂設(shè)計(jì)寬度僅為5.68m，只能保證一個(gè)工作面的施工，因此施工組織及車輛交通壓力非常大。應(yīng)對措施：堤心石施工采用分層超寬填筑方式進(jìn)行，增加作業(yè)范圍寬度。

3.施工工藝

3.1總體施工方案及施工工藝流程

根據(jù)防波堤結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及平面位置，防波堤施工主要考慮水上拋填+陸上推填工藝施工。堤心石采用水拋與陸推相結(jié)合的方法，護(hù)底塊石全部采用水拋的方法。

根據(jù)目前實(shí)際施工情況，對前期制定的進(jìn)度計(jì)劃和相應(yīng)的施工組織進(jìn)行了一定調(diào)整，實(shí)施目標(biāo)為完成海側(cè)（含堤頭）的防護(hù)和港池側(cè)墊層塊石施工（堤心石設(shè)計(jì)頂標(biāo)高以下部分）。

在+3.5m以下堤心石施工完成后，按照從堤頭（DK0+0）至堤尾（DK0+727）的施工順序優(yōu)先完成海側(cè)堤心石理坡、墊層塊石拋理、Coreloc塊體和護(hù)腳塊石安裝等工序，海側(cè)全部形成掩護(hù)條件后再施工港池側(cè)。防波堤施工共分為如下階段：

第一階段，完成Ch0～Ch417（含堤頭）之間標(biāo)高+3.5m以下海側(cè)面的防護(hù)，按照從Ch0至Ch417方向依次進(jìn)行堤心石理坡（配備1臺(tái)長臂挖機(jī)和1臺(tái)短臂挖機(jī)）、墊層塊石鋪設(shè)（配備1臺(tái)長臂挖機(jī)和2臺(tái)短臂挖機(jī)）和Core-loc安裝（配備1臺(tái)150t履帶吊）等工序。

第二階段，完成Ch417～Ch667之間標(biāo)高+3.5m以下海側(cè)面的防護(hù)，施工順序與第一階段類似，同時(shí)，Ch0～Ch417防護(hù)完成后對堤心石加高至設(shè)計(jì)頂標(biāo)高，并完成加高后海側(cè)的墊層塊石和Core-loc安裝，Ch667～Ch727之間采用15tCore-loc進(jìn)行臨時(shí)防護(hù)。

第三階段，Ch417～Ch667海側(cè)防護(hù)完成后對堤心石加高至設(shè)計(jì)頂標(biāo)高，并完成加高后海側(cè)的墊層塊石和Core-loc安裝，同時(shí)，港池側(cè)以Ch0至Ch667方向完成港池側(cè)堤心石理坡和墊層塊石和Core-loc安裝鋪設(shè)（其中Core-loc安裝需要在季風(fēng)期間根據(jù)實(shí)際風(fēng)浪條件施工）。

第四階段，拆除臨時(shí)防護(hù)和第一條支棧橋，并完成Ch667～Ch727之間的堤心石理破、墊層塊石鋪設(shè)和Core-loc安裝。

第五階段，以Ch0至Ch417和Ch727至417的方向分別完成剩余墊層塊石和Core-loc安裝（采用浮吊安裝作為備選方案），同步完成堤頭燈基礎(chǔ)、通道和踏步等附屬設(shè)施，最后再拆除第二條支棧橋，完成棧橋附近剩余部分施工。

為保證推填通道的暢通，堤心石首先推填至+3.5m標(biāo)高，此時(shí)，堤頂寬度為10.1m，同時(shí)，采用斷面超寬填筑，然后再將超寬部分挖除拋填到下方，并進(jìn)行理坡，理坡完成后及時(shí)安放扭王字塊體進(jìn)行表面防護(hù)。超寬的寬度為1.6m，以保證填挖平衡，然后按照超寬斷面進(jìn)行防波堤填筑。當(dāng)推進(jìn)到一定長度（一般成型段落以30m左右為宜） 后，用挖掘機(jī)進(jìn)行理坡，即將圖3.1-2中后挖區(qū)填筑的石料挖除， 并拋填到后填區(qū)中，使填筑斷面邊坡達(dá)到設(shè)計(jì)要求。理坡完成后，及時(shí)進(jìn)行墊層塊石的安放施工以及后續(xù)其他施工。另外在該階段堤頭位置處，需要預(yù)留檢修通道的施工空間。防波堤施工工藝流程詳見圖1。

3.2季風(fēng)期海域施工關(guān)鍵點(diǎn)

通過建物模分析渡過季風(fēng)期的最佳工況，在2018年5月前需完成以下工作：

首先：完成所有堤心石推填，其次：完成DK0+000-DK0+727海側(cè)墊層塊石及扭王塊安裝。再次：完成DK0+000-DK0+410段（迎浪段）港池側(cè)墊層塊石及扭王塊安裝。最后：完成DK0+000-DK0+410段（迎浪段）堤頂滿鋪扭王塊臨時(shí)防護(hù)措施，季風(fēng)期后拆除為滿足施工工期需求，在季風(fēng)期內(nèi)進(jìn)行DK0+410-DK0+727段（順浪段）港池側(cè)墊層塊石及扭王塊施工。

3.3施工工藝要點(diǎn)

（1）堤心石推填

防波堤堤心石規(guī)格為5～450kg塊石，總計(jì)294052m3，堤心石設(shè)計(jì)坡度為1：1.5。堤心石施工分為.兩個(gè)階段進(jìn)行，首先在2017年季風(fēng)期之后（9月中旬），開始陸上推填，同時(shí)待風(fēng)浪條件具備后（約11月初），開始采用開體駁拋填-3.0m以下堤心石。-3m以上堤心石采用陸上推填方式進(jìn)行，第一次推填標(biāo)高控制在+3.5m，并采用超寬推填方式進(jìn)行。

-3.0m以下堤心石采用開底駁進(jìn)行水上拋填。水上堤心石拋填采用開底駁粗拋，粗拋時(shí)應(yīng)避免超高、超寬。定位船采用GPS進(jìn)行平面位置定位，先將定位船進(jìn)行粗略定位，待開底駁靠泊并牢系緊固后再用GPS進(jìn)行精確定位。拋石船拋石時(shí)，有平行定位和橫向定位兩種方式，具體采用哪種方式，應(yīng)視拋石位置，潮流流向，水流大小等條件決定。正式拋填前，應(yīng)先做試拋試驗(yàn)，確定拋石受水流流向，水流大小等因素的對拋石下落點(diǎn)、擴(kuò)散的影響，并在開底駁定位時(shí)做適當(dāng)調(diào)整。拋石完成后，應(yīng)及時(shí)以測深儀測量拋填后標(biāo)高，以確定下一船石料拋填的位置。以開底駁進(jìn)行邊坡處拋填時(shí)，為避免邊坡處超方，拋填時(shí)應(yīng)以自然坡度1：1～1：2控制。每段區(qū)域粗拋完畢后，及時(shí)進(jìn)行測量掃海，根據(jù)測量結(jié)果繪制拋石斷面圖，并分析拋石效果。對于可以用開底駁進(jìn)行補(bǔ)拋而不造成超拋的位置，及時(shí)組織開底駁進(jìn)行補(bǔ)拋。

堤心石拋填注意要點(diǎn)：堤心石拋填時(shí)應(yīng)由中間向兩側(cè)擠壓，防止覆蓋層夾雜在堤心石內(nèi)。每段堤心石完成后應(yīng)及時(shí)理坡并覆蓋頂層塊石及護(hù)面塊體，暴露長度控制在30m以內(nèi)。

根據(jù)波浪作用于斜坡堤的理論及實(shí)踐，當(dāng)大風(fēng)浪較長時(shí)間沖擊未防護(hù)的堤心石時(shí)，所拋填的堤心石斷面會(huì)發(fā)生變化，即坡肩的堤心石會(huì)塌向坡腳，施工時(shí)應(yīng)不斷進(jìn)行試驗(yàn)，總結(jié)確定合適的拋填安全斷面。堤心石要勤測水深，推填過程中測量工作及時(shí)跟進(jìn)，以便于及時(shí)補(bǔ)拋與清除。堤心石拋填出水后，每隔50米設(shè)置一個(gè)沉降觀測點(diǎn)，每周觀測一次，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整預(yù)留沉降值。

（2）堤心石理坡

推填過程中先按照安全斷面進(jìn)行粗推，待施工墊層塊石時(shí)，再對斷面進(jìn)行補(bǔ)拋形成設(shè)計(jì)斷面，并用長、短臂挖機(jī)按設(shè)計(jì)坡度理坡。理坡作業(yè)選擇在低潮位時(shí)進(jìn)行，從堤底開始逐步向堤頂方向推進(jìn)，理坡結(jié)束后，立即施工墊層塊石加以防護(hù)。

（3）墊層塊石施工

防波堤墊層塊石規(guī)格根據(jù)不同位置受到風(fēng)浪影響的大小不同，有1000～2000kg和1300～2600kg兩種規(guī)格，其中1300kg～2600kg規(guī)格的塊石用在防波堤兩個(gè)堤頭的圓弧段及DK0+0～DK0+50m、DK0+667～DK0+727m范圍內(nèi)，1 0 0 0 ～ 2 0 0 0 k g墊層塊石用于DK0+50～DK0+667m范圍內(nèi)。

墊層塊石施工緊跟堤心石推填進(jìn)度，保證堤心石拋石的暴露長度需控制在30m以內(nèi)。墊層塊石以陸上拋填方式進(jìn)行，拋填順序由坡底向坡頂依次進(jìn)行。自卸車自防波堤頂部通道運(yùn)輸石料至拋填地點(diǎn)，長臂反鏟與短臂反鏟于堤頂進(jìn)行施工。在墊層石拋理施工前，首先將按照設(shè)計(jì)圖紙制作好的坡度架在堤心石的坡面上通過測量放樣進(jìn)行準(zhǔn)確安裝，坡度架間距按照20米進(jìn)行布置，每個(gè)流水段的坡度架安裝并固定完成后，利用最低潮位用長臂挖掘機(jī)從底部向上堤面拋理形成設(shè)計(jì)斷面，確保墊層石的拋理厚度、坡度滿足技術(shù)規(guī)格書要求。理坡時(shí)注意盡量將大塊石置于坡面處。

4.季風(fēng)期防護(hù)

由于季風(fēng)期的強(qiáng)風(fēng)浪影響，季風(fēng)期間施工現(xiàn)場基本不具備施工條件，但由于該工程施工工期比較緊張，等待季風(fēng)過后再繼續(xù)施工，無法按計(jì)劃完成施工，而延期交工則會(huì)面臨高額罰款。因此，季風(fēng)期間必須解決存在的問題，從而確保施工按計(jì)劃完成。

4.1防護(hù)斷面

通過設(shè)計(jì)5年一遇設(shè)計(jì)波浪實(shí)驗(yàn)檢測防護(hù)斷面失穩(wěn)率（防護(hù)斷面見圖2）

結(jié)論：在5年一遇波浪（H13%=4.07m）作用24hrs（原型）后，在試驗(yàn)水位（設(shè)計(jì)高+3m）上下1倍波高范圍內(nèi)防波堤背浪側(cè)1000-2000kg塊石墊層失穩(wěn)率約為10-15%，CORELOC塊體未見失穩(wěn)。

4.2堤身內(nèi)側(cè)加寬并使用大塊石做緩坡穩(wěn)定

堤身向內(nèi)側(cè)加寬，加強(qiáng)堤身抗浪、抗沖刷能力，內(nèi)側(cè)坡面拋大塊石，并使用挖機(jī)做出緩坡，可減小涌浪對坡面的沖刷破壞 ，確保堤身穩(wěn)定及安全。堤頂外側(cè)因堆高作埂，導(dǎo)致施工道路變窄，內(nèi)側(cè)適當(dāng)加寬，同時(shí)也可以確保設(shè)備及車輛通行。

5.結(jié)語

本工程防波堤季風(fēng)期的施工及防護(hù)，讓現(xiàn)場進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到了施工的困難及限制，在之后的防波堤施工中，現(xiàn)場進(jìn)一步加強(qiáng)了施工組織，合理安排，優(yōu)化方案。并在施工過程中為2018年的季風(fēng)期施工做好了充足的準(zhǔn)備，最終成功的按期完成全部現(xiàn)場施工并竣工移交。

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