防波堤工程中的拋填施工技術分析

薛文杰 中交四航局第二工程有限公司

防波堤工程在抵御海水、流沙侵襲、維護水域平穩方面有著極強的表現力，并為船舶的安全停泊以及高效裝卸提供了基礎保證。隨著港口規模的逐步擴張，防波堤工程的技術分析以及質量控制引起了海岸工程的廣泛關注。本文對某水域防波堤施工技術進行分析，重點對測量控制、扭王字塊安裝施工以及堤頂拋填施工進行了要點分析，希望對防波堤工程的構建提供參考。

1.工程概況

具體施工海堤有兩種：直立型海堤堤段、斜坡型海堤堤段。其中，直立型海堤堤段全長為1600m，基床底標高度的差異較大，斜坡型海堤堤段全長約6000m。兩種施工海堤有著較大的差異度，斷面的工程量極大。直立海堤為重力式大磚混凝土結構，斜坡型海堤堤段的拋石量約為253.3 萬立方米。

2.施工環境及條件

2.1 水流以及水深條件

基于實際實驗驗證的工程模型，將模型研究成果以及實際實驗驗證資料納入考慮范圍，香港水域堤壩的設計流速為3.0m/s，考慮到枯水期施工水域水流向下泄流的特征，枯水期的最大流速約為1.08 m/s，洪水期的最大流速約為2.20 m/s。通過實地考察發現，堤身最深處的泥面高度約為-8.20 m。

2.2 潮位條件

此水域與河口位置距離較遠，潮汐作用微弱，潮波變形顯著。在設計低水位時取最低通航水位，基準面采取1985國家高程基準面，高、低水位的設計參數分別為+4.05m、-0.55m。

3.水上拋填施工及工藝技術方案

3.1 工藝概述

從拋石船舶參數以及堤身結構特點出發，拋石采取縱向斷面階梯流水、立面上分層以及平面上分區的全斷面施工方式，以防護層全斷面跟進、堤心石縮斷面突起為基本原則進行防波堤施工。

3.2 施工方法

（1）測量控制。此項工程以抗風浪方駁為定位方駁，用海洋測量軟件以及中海達RTK進行工程控制。用CAD軟件進行堤身拋填邊坡線的繪制，依據邊坡坡度 1∶1.5，坡肩線以2 m為一個基準量進行單位劃分并進行標記，將CAD成圖以及船型參數導入海洋測量軟件，實時控制定位船平面位置。

（2）扭王字塊安裝施工。扭王字塊安裝施工以堤根為起點，向堤頭推進。在斷面處采取分層的作業方式；在平面上采取交叉流水的作業方式；在縱向上采取分段平行流水的作業方式。扭王字塊的安裝施工要盡可能增大墊層石的暴露面，規避海浪的侵蝕。墊層石拋理分層施工后立即安裝扭王字塊，以坡腳為起點，向坡肩推進。依據《防波堤設計與施工規范》可知單塊體穩定質量計算如下：

其中，W為單塊體穩定質量，γβ為塊體材料重度（取23KN/m3）,H為設計波高，KD為塊體穩定系數（取24），α為斜坡的斜度。

根據《防波堤與護岸設計規范》對5t重扭王字塊進行密度計算（按照每100m2計算），

計算公式：

式中：

N— 人工扭王塊數量；

A— 垂直于厚度的護面層平均面積；（100～123）

n’— 扭王塊體層數；（1）

c— 扭王塊形狀系數；（1.3）

P’— 護面層的空隙率（%）；（50%）

γb— 扭王塊體的重度；（kN/m3）；（23）

W— 單個塊體的穩定重量（t）。

尺寸計算經驗公式：

式中：

h— 扭王字塊長度；

W— 單個塊體的穩定重量（t）。

計算結果顯示5t扭王字塊每100m2：N=38.73，取整N=39。

將扭王塊安裝區在垂直基床軸線方向用定位安裝扭王塊的行距來分割成若干行線；平行基床軸線方向，再依據一組扭王塊的列距進行劃分，形成一幅網格網，指導安裝施工。如圖1所示。

圖1 扭王塊安裝定位示意圖

扭王字塊的布點網格呈菱形不知，其網格間距的計算公式為：

式中：

B— 行相鄰塊體間距；

L— 前后相鄰排的間距，L≈0.5B（單位m）。

故5t扭王字塊：行相鄰塊體間距B=2.26m，L=1.13m；在1:1.5的斜坡面上L=0.94m。

（3）堤頂拋填施工方法。甲板駁運載挖掘機進行堤身的水上拋理施工，待堤身的水上主體施工結束后，可用多余石料拋理后沿墊層石。喂料時，甲板駁從防波堤邊界垂直于軸線駐位。船上裝載機卸料范圍廣，可進行全潮位拋填，以坡肩標為依據控制卸料在堤身頂寬內。

采用自后沿拋填方式時，后沿以“縮段面”原則預留 1.5 m的寬度，以緩沖石料隆起對柵欄板墊層石理坡的影響。待拋填至一定程度，堤上挖掘機著手臨時道路的平整工作與流水步距的確定。理坡成型過程中，逐步推動立標、理坡，并注意控制前后標距。塊石墊層、堤心石補坡均運用此工藝施工作業。當水平面為3.5+m時，工程機械要存放在5.7+m的直立堤上以保護機械。

3.3 拋填質量控制

堤身拋填水上工程量占比極小，其余工程量均為水下工程的工程量。除拋填石料質量控制以及規格控制之外，石料拋填平面的準確性、堤身斷面輪廓線的標準性都是拋填質量控制的重點。利用測深系統儀器掃海測量預定拋填區域，比對堤身拋填邊坡線與水深圖并繪制堤身斷面的實測輪廓線，及時動態掌控拋填施工效果。

在掃海平面測量圖的繪制過程中，將前、后沿坡腳各自向外延展5 m圈定范圍，以橫向3m、縱向5m為間距進行測量軌跡線的劃分。以水深測量圖為依據，將堤身拋填邊坡線坐標導入到相同CAD文件中，即可與邊坡線實測數據進行對比。實測輪廓線與設計輪廓線對比見圖2。

圖2 實測輪廓線與設計輪廓線對比圖解

4.結語

香港某水域防波堤工程中的拋填施工工程的實施需要熟知當地的施工環境以及施工條件。隨后，筆者結合實際經驗，對水上拋填施工工藝方法、拋填質量控制進行詳述。總之，本次施工項目完整展現了香港水域防波堤工程中的拋填施工流程，為防波堤工程提供了成功案例與經驗。