中長(zhǎng)周期波浪條件下防波堤施工

李敬軍

（中國(guó)港灣工程有限責(zé)任公司， 北京 100027）

1 工程概況

喀麥隆克里比深水港一期防波堤工程位于克里比市南部25km 處，在喀麥隆Mboro 西南部，西部面臨大西洋?？溌】死锉壬钏垡黄诜啦ǖ坦こ倘L(zhǎng)1355m，花崗巖石料推填，為斜坡式防波堤，外側(cè)坡度1：1.5，內(nèi)側(cè)邊坡碼頭岸線(xiàn)內(nèi)1：1，碼頭岸線(xiàn)外1：1.25。內(nèi)外坡均安裝5t 扭王塊防浪，堤頭50m 部分安裝8t。在碼頭岸線(xiàn)以?xún)?nèi)，防波堤堤頂設(shè)擋浪墻，擋浪墻總長(zhǎng)518.54m。防波堤位置最大水深約-14m，平均水深約-8m。

2 現(xiàn)場(chǎng)施工情況

2.1 自然條件

（1）降雨量?？死锉让磕?1～次年4 月為旱季，基本無(wú)雨，每年5～10 月為雨季，年平均降雨量2900mm。

（2）氣溫。平均氣溫25℃，在23～33℃之間。

（3）風(fēng)向及風(fēng)速。主要風(fēng)向是西南風(fēng)，設(shè)計(jì)風(fēng)速平均10m/s。平均風(fēng)力約2～3m/s，但極端風(fēng)速可達(dá)到25m/s。

（4）潮位。半日潮周期，平均海水水位1.2m。最大潮差約1.8m，本工程設(shè)計(jì)高水位+1.9m，設(shè)計(jì)低水位+0.3m。

（5）波浪。每年1～3、6～8 月風(fēng)浪較小季節(jié)，浪高常在1～2m；4～6 月和9～12月是風(fēng)浪較大的季節(jié)，常超過(guò)3m。波向以S～SW 為主，風(fēng)浪波高在～2m，周期在6s 以?xún)?nèi)；涌浪來(lái)自于西南的大西洋，波高往往低于1m，但周期都較長(zhǎng)，在10～16s左右。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)條件

（1）交通。石料運(yùn)輸?shù)缆烽L(zhǎng)12km，路面為泥土路面，開(kāi)工前需要拓寬、鋪面，修橋。

（2）水電。當(dāng)?shù)仉娏η啡?，全部由自備發(fā)電機(jī)發(fā)電供應(yīng)。地下水資源豐富，采用打井取水，解決生活、施工用水。

（3）施工材料。塊石自行開(kāi)采，石場(chǎng)距離防波堤位置12km，陸上運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)。砼自行攪拌，碎石由石場(chǎng)開(kāi)采生產(chǎn)，砂當(dāng)?shù)刭?gòu)買(mǎi)，水泥、外加劑國(guó)內(nèi)購(gòu)買(mǎi)；

（4）場(chǎng)地。扭王塊構(gòu)件預(yù)制場(chǎng)設(shè)置在距離防波堤堤根600m 處。

3 防波堤施工工藝

3.1 防波堤施工工藝流程

斷面K0+533 內(nèi)，堤心石推填50m 后開(kāi)始?jí)K石理坡、海底護(hù)腳石拋填、內(nèi)側(cè)倒濾層施工以及+2.5m 標(biāo)高下的扭王塊安裝工作，最后澆筑上部擋浪墻以及安裝擋浪墻后邊扭王塊。

斷面K0+533 外，每隔100m 設(shè)置1 個(gè)錯(cuò)車(chē)平臺(tái)，共7 個(gè)，錯(cuò)車(chē)平臺(tái)路寬16m。防波堤堤頂寬8m，不能同時(shí)進(jìn)行堤心石推填與護(hù)面塊體安裝。為防止大浪將防波堤打垮，防波堤暴露長(zhǎng)度一般≤50m。整個(gè)防波堤推填、防波堤兩側(cè)塊體安裝完成后進(jìn)行防波堤堤頂封頂工作。

3.2 防波堤推填、理坡護(hù)面、護(hù)腳石拋填、倒濾層施工

3.2.1 堤心石推填

從石場(chǎng)取料（≤500kg）裝車(chē)，自卸車(chē)運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)卸料，235KW 推土機(jī)推填?？紤]到堤心石的沉降及車(chē)輛通行方便，防波堤頂部按8m 寬、標(biāo)高+3.7～+4.0m 推填。為防止大浪將防波堤沖垮，防波堤暴露在外的長(zhǎng)度一般≤50m。

3.2.2 塊石理坡、護(hù)面

堤心石推填超過(guò)50m 后，組織長(zhǎng)臂鉤機(jī)（21m 加長(zhǎng)臂）對(duì)坡面堤心石進(jìn)行整形理坡作業(yè)，外側(cè)坡度1：1.5；內(nèi)側(cè)邊坡碼頭岸線(xiàn)內(nèi)1：1，碼頭岸線(xiàn)外1：1.25。理坡完后及時(shí)在外坡面上覆蓋厚度≥1.22m 的400～800kg 塊石；內(nèi)坡面上覆蓋厚度≥1.06m 的300～500kg 塊石以防止涌浪直接沖刷防波堤堤心石。

3.2.3 護(hù)腳塊石、護(hù)底二片石拋填

塊石理坡、塊石護(hù)面完成后，扭王塊安裝之前在防波堤坡底處及時(shí)拋填護(hù)底二片石、護(hù)腳塊石以防止坡面上塊石滑落，同時(shí)防止后續(xù)安裝的扭王塊滑落崩塌。拋填完畢后測(cè)量人員及時(shí)進(jìn)行水深測(cè)量。根據(jù)測(cè)量情況進(jìn)行補(bǔ)拋工作或超高塊石的處理，直至塊石成型效果滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求[1]。

3.2.4 倒濾層結(jié)構(gòu)施工

防波堤K0+533 以?xún)?nèi)（碼頭岸線(xiàn)內(nèi)）內(nèi)坡含有倒濾層結(jié)構(gòu)，包括厚度≥0.4m的二片石層、厚度≥0.6m 的混合倒濾料層及雙層土工布。

防波堤推填一定長(zhǎng)度后（＞50m）開(kāi)始施工內(nèi)側(cè)倒濾層結(jié)構(gòu)。二片石、混合倒濾料由自卸車(chē)從石場(chǎng)運(yùn)輸至防波堤堤頂，挖機(jī)完成鋪設(shè)。倒濾層結(jié)構(gòu)施工前必須先對(duì)內(nèi)側(cè)堤心石進(jìn)行理坡，坡比1：1，驗(yàn)收合格后方能進(jìn)行倒濾層結(jié)構(gòu)施工。

二片石、混合倒濾料鋪設(shè)完成后，在混合倒濾料的表層覆蓋2 層土工布（400g/m2）以防止涌浪直接沖刷已鋪設(shè)好的混合倒濾料。

3.3 扭王塊安裝

扭王塊采用極坐標(biāo)法陸上安裝，如圖1 所示。鋼絲繩捆綁扭王塊、人工掛鉤、150t 履帶吊吊運(yùn)，扭王塊定位安裝好后，采取自動(dòng)脫鉤裝置脫鉤。

圖1 扭王塊陸上安裝施工工藝圖

按設(shè)計(jì)要求，8t 的扭王塊每100m229 塊，5t 每100m239 塊。扭王塊的布點(diǎn)網(wǎng)格呈菱形布置，其網(wǎng)格間距的計(jì)算公式為：

式（1）中，N-每100m2面積內(nèi)扭王字塊安裝個(gè)數(shù)；B-行相鄰塊體間距；L-前后相鄰排的間距，L≈0.5B。扭王塊定位安裝計(jì)算示意圖如圖2 所示。

圖2 扭王塊定位安裝計(jì)算示意圖

3.4 擋浪墻澆筑

防波堤擋浪墻總長(zhǎng)518.54m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，混凝土總方量9000m3。擋浪墻共43 段，標(biāo)準(zhǔn)段42 段，每段12.22m；異型段1 段，長(zhǎng)5.3m。擋浪墻底部標(biāo)高+3.7m，頂標(biāo)高+7.8m。擋浪墻底部設(shè)30cm 厚C15 墊層，30cm 厚二片石層，其斷面圖如圖3 所示。

圖3 防波堤擋浪墻斷面圖（單位：mm）

防波堤沉降基本穩(wěn)定后，開(kāi)始施工防波堤擋浪墻。測(cè)量放樣后，在堤頂鋪設(shè)60cm 厚10～100kg 塊石層、30cm 厚二片石層，分層壓實(shí)平整。隨后開(kāi)始安裝墊層模板，澆筑30cm 厚混凝土墊層。墊層混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后，開(kāi)始綁扎擋浪墻鋼筋，安裝擋浪墻模板。擋浪墻采取隔斷分層澆筑模式，混凝土汽車(chē)泵泵送工藝。第一段第一層澆筑完后，澆筑第三段第一層，隨后澆筑第一段第二層和第三段第二層，最后澆筑第二段擋浪墻，以此類(lèi)推。

4 施工體會(huì)與總結(jié)

（1）防波堤的推填施工應(yīng)建立在了解海浪自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，切勿盲目施工，造成不必要的浪費(fèi)。項(xiàng)目前期，對(duì)當(dāng)?shù)睾r規(guī)律一無(wú)所知，前期防波堤推填過(guò)程未能及時(shí)跟進(jìn)護(hù)面塊石理坡及扭王塊安裝導(dǎo)致防波堤被大浪嚴(yán)重摧毀數(shù)次。后通過(guò)各種途徑，找到了附近地區(qū)的海浪預(yù)報(bào)，供項(xiàng)目參考使用。收到大浪預(yù)報(bào)時(shí)，及時(shí)將堤頭、堤頂用護(hù)面塊石包裹。后期的防波堤推填中，實(shí)施效果較好，推進(jìn)比較順利。

（2）策劃時(shí)，本工程的扭王塊安裝擬定為采用定點(diǎn)隨機(jī)安裝，安裝扭王塊的吊機(jī)應(yīng)具備“距離”與“旋轉(zhuǎn)角度”讀取的功能，但本工程實(shí)際采用的150t 吊機(jī)的距離顯示器壞了，且角度無(wú)法精確讀出，前期扭王塊安裝未能很好控制質(zhì)量。經(jīng)過(guò)局專(zhuān)家指導(dǎo)，同時(shí)對(duì)150t 履帶吊進(jìn)行維修、改裝后，后期扭王塊安裝精確定位，實(shí)施效果較好。扭王塊的安裝對(duì)起重設(shè)備技術(shù)性能、功能的依賴(lài)性依然較強(qiáng)。建議通過(guò)設(shè)備改裝，采用GPS 定位每一塊扭王塊，提高扭王塊的定位精度。

（3）設(shè)計(jì)初期沒(méi)有勘察到k0+800～k0+1310.08m 區(qū)間內(nèi)海底存有較厚的腐木層，致使項(xiàng)目部前期未考慮海底開(kāi)挖腐木層及換填砂等相關(guān)工作。由于廣州航道局的大型挖泥船及配套泥駁在場(chǎng)，確保了防波堤工程工期。因此，對(duì)于設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，前期也必須予以充分評(píng)估，避免設(shè)計(jì)問(wèn)題帶來(lái)的負(fù)面影響，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失、工期延誤。

（4）各種規(guī)格石級(jí)配、重量等級(jí)、含泥量要符合設(shè)計(jì)要求[2]，禁止質(zhì)量和規(guī)格明顯不符合要求的塊石運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)管理人員定期組織試驗(yàn)工及相關(guān)人員對(duì)石料進(jìn)行抽查檢驗(yàn)，確保運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的石料為合格石料。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例，針對(duì)中長(zhǎng)周期波浪條件下的防波堤施工展開(kāi)了探討，取得了良好的施工效果，可為今后相關(guān)工程提供參考。