臺風多發區防波堤施工風險應對探討

李 雄，金 璐

（中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300222）

引 言

2014年的臺風季，臺風“威馬遜”和“海鷗”，在7月和9月先后登陸了海南省文昌市，第二年10月臺風“彩虹”登陸廣東湛江坡頭區。幾次臺風的造訪，給粵西地區沿海海域帶來狂風巨浪。當時正在該海域施工建設的某防波堤工程，完全置于臺風掀起的巨浪肆虐中。

據當地氣象站資料顯示，9#臺風“威馬遜”在海南文昌翁田鎮登陸時，中心附近最大風力 17級（60 m/s），最低氣壓910 hPa。臺風抵達湛江徐聞，防波堤施工海域的浪高達到8.6 m以上。15#臺風“海鷗”登陸時，中心附近最大風力13級（40 m/s），隨后到達湛江徐聞時的最大風速 46 m/s（14～15級），增水1.5～2.0 m以上，防波堤施工海區最大波高約5 m，平均波高約3 m。22#臺風“彩虹”登陸廣東湛江坡頭區時的中心最大風力達到 15級（50 m/s），最高潮位1.99 m，防波堤建設海域水文站測得的最大波高約7.1 m。

1 施工中的防波堤防臺情況

施工建設中的東、西兩道防波堤均為拋石斜坡堤結構，其中東防波堤長5 423 m，最深處天然泥面高程-15.0 m。西防波堤長3 315 m，最深處高程-16.0 m。

當時兩防波堤均以接岸堤根為起點，向海中推填施工，堤心石推填到約0+650～800 m處，堤身塊石墊層和護面塊體隨堤心石拋填隨后安放。堤頂作為堤心推填和護面塊體安放的施工通道，暫未作混凝土擋浪墻澆筑和頂部護面塊體安放。

圖1 東、西防波堤平面布置

防波堤典型段和護岸段設計斷面如圖2、圖3。

圖2 防波堤護岸段斷面

圖3 防波堤段典型斷面

接到臺風將臨的通報后，盡管施工單位采取了積極的防臺措施，但臺風仍然給施工尚未完全成型的防波堤堤段，造成了一定的破壞。

臺風過后，經過檢測防波堤遭受破壞情況如下：

1）波浪翻過堤頂外側加護的扭王字塊，落在堤頂造成了堤頂堤心部分的淘刷破壞，外坡護面在失去堤心石整體支撐的情況下向內側垮塌，防波堤頂部受損；

2）推填施工的臨時堤頭段防臺加固的大塊石，以及堤心石和墊層塊石大部分沖毀；

3）成型堤段的堤心石內坡和護面墊層塊石層部分被淘刷損壞；

4）淺水段外坡護底塊石部分被沖散。

盡管堤頂和內坡受到不同程度損壞，但防波堤外側坡面上的扭王字塊體并未發生位移和破壞，在已成型堤段，防波堤主體結構是安全的。

2 施工中臺風風險的應對

我國的海南、廣東、廣西、浙江等沿海地區屬于臺風多發區域，在這些區域進行防波堤或其他海洋工程的建設，所處海區水深浪大，直面外海無任何掩護，施工工期長，常需經歷多個臺風季。如何安全平穩度過施工期，將臺風風險損失減少到最小，是一個繞不過的難題。

影響海洋工程施工管理風險的因素有多種，海洋環境中的特殊自然和環境因素，諸如臺風、地震海嘯、災難性海浪、風暴潮、海冰等自然災害，是導致海洋施工風險存在的最主要原因。在臺風發生地區，臺風風險源幾乎鐵定存在，容易辨識，只是當它到來的時候，究竟會產生多大的影響損失，存在著評估的不確定性。依據經驗，對于建設中的海洋工程，尤其是尚未形成設計斷面的防波堤，一次臺風風險損失的評估價值通常會達到幾百萬元級甚至是千萬元級。

2.1 風險應對策略

工程建設過程中的施工風險，由于自然災害和意外事故的發生，造成人員傷亡、財產破壞以及其他經濟損失，這些事件的發生和損失狀況，通常具有極大的不確定性。故此，風險管理一般可以分為以下幾個過程：

1）風險辨識；

2）風險評估；

3）風險決策；

4）風險監控。

以最小的成本獲得最大的安全保障是風險管理的總目標，也是風險決策遵循的基本原則。風險分析的目的在于根據風險分析的結果，提出恰當的風險應對方案，盡可能地降低工程風險，實現工程的預期目標。

對于自然災害風險的處置方法，一般包括：

1）工程風險回避；

2）防損和減損措施；

3）工程風險自留；

4）工程風險轉移等。

2.2 工程回避策略

當預計會有災難性風險來臨時，及時終止尚未實施的項目活動，放棄項目的進行，采用回避風險的處置方式無疑是比較有效的。但是防波堤的作用就是在于抵御風浪維護港區水域平穩，不會用放棄項目實施來中斷風險源，遏制臺風事件發生，所以風險回避策略暫無法采用。

2.3 防損和減損策略

防損是采取預防措施杜絕風險發生，減損則是采用有力措施來控制風險損失的蔓延，降低損失的程度，使損失最小化，這是積極的、主動的風險應對策略。

對于臺風季的防波堤施工風險區域，主要體現在尚未達到成型狀態的堤頭段堤心裸露部分、堤頂裸露段和未掩護的內側坡面。

臺風來臨之前，施工單位積極應對，按照慣常采取的防大浪方式，在堤頂施工通道的海側加設了2排11 t的扭王字塊體，以期對堤頂裸露部分形成遮擋；對內坡和外坡側裸露區段拋填1～2 t大塊石做全斷面壓護；對堤頭水面以上推填堤心石采用放緩坡并放置25 t扭王字塊作全包封防護。

堤頂和內外坡的防護施工可以在已出水防波堤段全面展開，堤頭的防護則由于場地狹小而顯得艱難。

臺風從形成到登陸能夠比較準確預測的時間大約為4～5天，在收到臺風信息后，約有4天時間可用于陸上防臺加固施工，最后一天留給施工機械設備回撤。由于堤頂施工作業面較窄，在堤頂實施坡面放緩理坡施工的勾機，與安放扭王字塊的吊機無法同時駐位作業，施工工序須分別進行。堤心石施工推填的自然邊坡為1：1，要放緩至更穩定的1：2坡度，需挖移的堤頭石方量約8 000～9 000 m3。堤頭作業面可站4臺挖掘勾機同時工作，搶險工作若按每天 16小時計，每臺勾機每天約可處理石方900 m3/臺班，則共需約2.5天時間完成放緩坡施工工序，留給履帶吊安裝扭王字護面塊的時間只有1.5天。吊機吊安25 t扭王字塊每天約可安裝135件，1.5天可完成25 t扭王字塊安裝200塊，與堤頭防臺扭王字塊安裝量620件相差甚遠。完成620件扭王字塊安裝需5天時間，比收到臺風消息后允許的全部工作時間都多，故此，在收到臺風消息后再進行堤頭防臺防護，成了難以完成的任務。

2.4 工程風險轉移策略

對于自身難以承擔的風險，可以通過一定的途徑將風險轉移給其他承擔者，由最具有能力減輕風險損失發生的一方來承擔。

業主通過在總承包合同中設定保護性合同條款將風險轉移給施工承包商，實現風險的合同轉移；承包商或業主投保與工程項目相關的險種，將風險轉嫁給保險公司，實現風險的保險轉移。合同轉移將施工風險在甲乙雙方進行分配，保險轉移則將風險進一步擴展到第三方，由更多的方面共同承擔，這無疑是風險處置的應對良策。

許多自然災害的風險特征表現為人類難以控制，臺風風險亦如此，無論人們是否采取減災措施，均難以阻止損失的發生。為此投入的風險防范成本支出，僅能起到減小和恢復作用，是純粹的風險成本支出，并不會產生額外收益。這些特征也符合保險合同具有的補償性和射幸性特征。補償性是只有當被保險人的保險標的在保險范圍內遭受損失時，才能獲得賠償，以實際發生的損失額或保險金額為補償上限。射幸性特征是被保險人可以獲得超過其已交納保費的賠款，但是如果在保險期內未發生事故，則被保險人得不到賠償，也不會退回已交的保費。這意味著，在單筆保險業務中，交納保費與給付賠償額可以是一種對等關系，但更有可能所收和所付金額不等，這就在保險人和被保險人之間產生賠了或賺了的心理比對。

本防波堤工程在開工前投保了建筑工程一切險，保費總計近1 000萬元，但在經歷了幾場臺風損失賠償后，保險公司不但賠進了收取的保費，還額外搭上了一筆，保險公司為此苦不堪言。另有資料顯示，1992年到2000年的9年中，浙江某海塘工程投保交納保費額 1 306萬元，保險理賠額為2 193萬元，保險理賠額高于保費收入的情況在海洋工程保險案例中較多呈現。隨著全球氣候變暖，各種極端自然狀況頻出，給海洋工程災害帶來更多的突發可能。對于保險公司而言，雖然保險業務收入不斷增加，但因為不斷提高的賠付成本，甚至承保業務虧損，迫使保險公司也采取了諸如提高保費費率、提高免賠額、約定巨災損失賠償限額、提高臺風賠償等級，甚至謝絕承保單一涉水工程等各種措施降低保險承保虧損。所以，把無法自擔的自然風險轉嫁給商業保險公司也變得愈加不容易。

2.5 風險自擔策略

無論是在臺風前采取防損減損施工措施，或是臺風過后拆除措施恢復原貌，仍然需要付出一定時間和費用代價。投保將風險轉移給保險公司，也需要繳納保費和自擔保單約定的免賠額。即使臺風最終繞道而過，大多付出亦難以免除。所以，在臺風風險面前，無論是采取防損減損的施工措施，還是保險轉移，終究要付出一定代價，這就不得不需要考慮更為積極而有效的應對措施。

傳統設計思路多是以項目建成后的合理使用狀態作為出發點，確保施工如何達到設計要求而采取的行動，通常歸就于施工承包商的施工方法和措施。但對于防臺這件事，單純的施工防范措施已經處于捉襟見肘的狀態，無法完全解決問題。

項目管理的生命周期理論表明，在項目初始階段，人們的行為對項目產品的最終特征和最終成本的影響力最大。隨著項目的逐步發展，投入的成本在不斷增加，出現的錯誤不斷得以糾正，人們行為的影響力會逐漸削弱。如果在臺風必然造訪地區，從設計初期，即將施工期防臺的功能考慮進結構設計，從而減少施工中措施性的反復消耗，無疑會對于防止臺風風險起到事半功倍的效果。

3 在工程設計中抵御風險

分析風險點特征及其形成原因，以一定方式從源頭上中斷風險發生或不再發展，從而避免潛在損失，實現規避風險的有效應對。

分析防波堤施工遭遇3次臺風破壞的共同特征主要在于以下三方面：

1）沖塌推填中的堤心石舌；

2）淘刷堤頂施工通道；

3）沖塌堤心石內坡。

根據這些破壞特征，以調整設計方案和施工組織方案，結合臺風前的施工防護，共同應對臺風風險。

3.1 控制堤心石拋填

防波堤的臨時堤頭，在臺風情況下的破壞主要是由于推填施工中的堤心石舌凸出水面而又來不及防護所致。通過降低堤頭堤心石的水下拋填高程，達到防止堤心石損毀的目的。研究表明，水下拋填控制在-3.0 m以下，將較小受到海面風浪影響。

進入臺風季節后，放緩防波堤的陸上推填施工進度，主要進行-5.0 m以下堤心石的水上拋填施工，對已出水的堤段，在臺風季來臨之前，即預留充足時間，做好外坡墊層拋填和護面扭王字塊的安裝。提早對已出水的過渡區堤心石舌段，安放25 t扭王字塊作臨時性全包覆防護封存，臺風期過后再移除扭王字塊繼續陸推拋填施工。

3.2 堤頂胸墻兩次澆注和灌砌大塊石防護

防波堤護岸段堤頂原設計為混凝土胸墻，越浪段堤頂覆護扭王字塊。在施工期間，堤頂作為陸推施工運輸通道，鋪簡易泥結碎石路面，直到全部防波堤推填完成后，再從堤頭倒退安裝堤頂扭王字塊和澆筑混凝土胸墻，因此東堤 5 423 m和西堤3 315 m的堤頂臨時施工通道需經歷2～3個臺風季，每個臺風季都將遭受破壞，需要反復整修恢復。

對設置胸墻的堤段，將胸墻混凝土的分段整體澆筑調整為分下部和上部兩次澆筑。即在臺風季節來臨前，先期澆筑底部的1 m厚胸墻覆蓋部分堤頂，旁邊堤頂區域采用1 m厚的1～2 t灌砌塊石進行防護，以混凝土胸墻底層和灌砌塊石層成為施工車輛行走的路面。

對于無胸墻設置的越浪段堤頂，全部采用1～2 t灌砌塊石進行覆蓋（1 m厚），并在灌砌塊石內設置排水通道。底部70 cm厚塊石層灌注混凝土，上部30 cm不允許灌注，以保證灌砌塊石頂面有粗糙銜接面，與墊層塊石層緊密咬合。同時，堤頂側面及時安裝扭王字塊體，對堤頂形成充分防護，從而防止臺風波浪對堤頂的直接沖刷而造成的堤身損壞。

護岸段和越浪段堤頂防臺措施，見圖4、圖5。

圖4 護岸段堤頂防臺措施

圖5 越浪段堤頂防臺措施

3.3 內坡的防護

1）東防波堤內坡護面

東防波堤近岸的1 925 m段原設計為填筑區的外護岸段，內坡護面設計為漿砌塊石，護岸段內坡主要受 S～SSW 向波浪（5年一遇波浪要素H5%=4.3 m）影響，該方向波浪雖大，但不屬于常浪向，且出現頻率較低，綜合考慮施工期狀況，故將內坡護面設計調整為2～3 t大塊石，見圖2。

2）西防波堤內坡護面

在西防波堤施工期間，東防波堤尚未施工完成，未能對其形成良好掩護，西堤內坡主要承受SE～SSE向波浪（5年一遇波浪要素H5%=6.3 m）。由于該方向波浪較大，且為常浪向，出現頻率很高，最終內坡設計調整為寬肩臺結構。根據物理模型試驗，堤心石頂寬設置為 13 m，塊石重量為 800～2 500 kg，其中 1 500～2 500 kg和 800～1 500 kg 的塊石各占50 %。圖6為波浪作用后寬肩的沖刷范圍和沖刷形態。

圖6 波浪作用后內坡沖刷狀況

4 結 語

海港工程通常具有投資巨大，建設環境自然因素復雜，施工技術難度高，參與方較多的特點。類似規模的防波堤工程，單堤施工也需要兩三年時間，施工周期長，建設過程中不確定因素多，遭遇工程損失的幾率較大。

對于臺風風險，業主和施工承建單位應該有充分的準備措施應對風險事件發生，不應心存僥幸。臺風來臨前的施工措施是必須的，還應該認識到預先的統籌規劃是更加積極的防御。將對臺風風險的防御從施工階段，前伸到設計階段，以設計措施帶動和擴大施工措施的防范效果。

明晰躲避、承擔、轉移、保險等不同風險管理方式的投入代價和產生效果的性價比。首先在設計階段即開始考慮對臺風風險的應對，尤其是僅靠施工措施難以做到的。有了積極的設計措施和施工措施，也能夠使得保險公司和擔保公司等風險轉移的承擔者，有意愿參與其中，并有能力來接納和承擔溢出的風險損失。

只有提高風險控制意識，正確理解風險防范的規律，加強風險防范手段的合理運用，采取必要措施降低風險發生的可能性，以及在風險發生后及時止損，減輕損失程度，以最小的防風險代價，確保工程建設順利實施。