多工艺结合在离岸潮间带海滩小型防波堤施工中的应用

2016-07-26林海聪黄志军中交广州航道局有限公司

珠江水运 2016年10期

◎ 林海聪　黄志军　中交广州航道局有限公司

◎ 林海聪黄志军中交广州航道局有限公司

摘要：作者论述了潮间带小型防波堤在经济发展和生态保护中的作用，分析常规工艺的特点和局限性，探究此类建筑物的建造困难所在。引入多工艺结合的思路并展开分析，以洋浦干冲民心防波堤工程为例证明了多工艺结合在离岸潮间带海滩小型防波堤施工应用的可行性。

关键词：潮间带防波堤多工艺结合黏合元素

潮间带是指大潮期的最高潮位和大潮期的最低潮位间的海岸，也就是海水涨至最高时所淹没的地方开始至潮水退至最低时露出水面的范围。在潮间带生活的物种多样，也是人类渔业和其他经济活动频繁的海域。潮间带分布着大量的渔冲、养殖场、湿地保护区、风力发电设施、渔港等，生态建设生态保护日渐受到重视，既要满足人类经济活动海域的改造使用、又要对海滩进行生态维护，平衡好两者之间的关系，小型潜堤和防波堤可以很好的契合其中，相较于大型的围海防波堤工程，小型防波堤占用水域小，多为离岸形态，呈短、底、小的特点，既能小范围内对渔港等进行防护，又不会对成片海域的各种潮流、泥沙、生物等生态平衡产生太多影响。研究好如何经济、快速地建设潮间带防波堤是一项值得深入研究的课题。

1.常见防波堤抛石施工工艺分析

目前大部分的防波堤主要为抛石结构，抛填石料的工艺主要为陆上推填和水上船舶抛填两种（以下简称为陆抛和水拋），两种工艺各具特点。

（1）陆上推填工艺主要利用自卸车辆将石料从陆上石场运输至现场，卸料后由推土机或装载车沿堤身延伸方向推填，不断推进从而形成不断向前延伸的石堤。陆上推填必须以潮间带以上的海岸处为起点，推填堤身高度高于高潮面，堤身宽度能满足车辆通行，要求石场、防波堤起点之间有陆路可通，工程量同防波堤长度和推填区域水深成正相关关联，石料运输距离和工程量是成本的主要影响因素。陆上推填不适宜堤面标高较低的潜堤以及结构较小的小型防波堤施工，因为施工难度大不经济。

（2）水上抛填主要利用驳船从码头将石料运抵现场，经定位后采用船舶开底卸料或利用船上机械挖抛的方式将石料抛填至施工位置，不断往复直至石料抛填至形成水下断面并达到一定高度。水上抛填要求施工区水深能满足船舶满载吃水通过，对于开底卸料方式要求水深更大，否则会造成船舶被所卸的料堆搁浅；采用船上机械抛填形成的抛石标高也因为船舶吃水原因而不能在高潮时露出水面。即水拋方式不适宜施工区水深浅于船舶吃水和抛石标高出平均潮位的防波堤施工。水拋方式的成本主要同工程量和单次船舶的运载量有关。

2.潮间带海滩防波堤施工难点

图1　工程布置及地形图

潮间带高潮区多为淤泥滩涂，中潮区多为混有岩石、砂、淤泥质底，大部分小型防波堤和潜堤位于潮间带的中潮区，为此潮间带小型防波堤具有如下特点：①规模小，堤身结构小，堤顶标高高潮时越浪；②通过陆路无法直接抵达；③通过水路无法直接抛填；④受潮汐影响，可施工时间短。

图2　实际施工平面布置图　

图3　完成水拋后采用陆抛方式修建临时码头

图4　工程挖成推填后进行理坡作业

正是这样的特点，常用的两种防波堤抛填工艺均不能满足施工要求。比如海南洋浦干冲民心防波堤工程，该防波堤目的在于改善传统渔港的防浪条件，设计顶标高为+4.0m，顶宽4.0m，为抛石斜坡堤结构，工程量仅2.7万m3。洋浦地区平均潮位为+1.91m，潮差为1.81m，最高潮位4.06m，平均高潮位2.76m，平均低潮位1.10m，防波堤总长为285m，其中240m所在区域标高在+0.6～+1.2m左右，堤头约45 m靠近航道水深达-3.0m，具体见图1。周边海岸为居民区，无满足石料运输至现场通道，如采用陆抛方式需要修建大约1.5km的抛石通道，道路抛石工程量将达到11万m3，并涉及到房屋、林地征地等问题。如采用船抛，则船舶满载后吃水达到3.5m，在平均高潮时考虑0.5m富裕水深仍需水底标高不浅于-1.24m，为此船舶只能抵达堤头处，无法抛填。

在传统单一工艺无法满足施工需要的情况下，需要研究将多种工艺相结合，找到衔接多种单一工艺的关键点，使之形成一种满足需求的方法。

3.工艺结合的理论

工艺结合的目的为将存在不足及有互补性的多种单一工艺在某些黏合元素作用下将各自特点相互结合，从而转换为一种拥有原本单一工艺不具有的特点、功能并突破原本局限性的新工艺。黏合元素是结合效果的关键联结，是结合后功能转换的通道。多种单一工艺结合点只有一个的为简单结合，多种单一功能相互多点融合，功能相互补，从而形成更高的效能的结合为复杂结合。

防波堤抛石的水拋和陆抛两种工艺因潮间带潮水的限制，形成了两种特点分明的单一功能工艺。对于洋浦干冲民心防波堤工程中两者的共同局限就是-3.0～+4.0m之间的施工界面，黏合元素就应该在这的区间去寻找。中交广航局施工人员在堤头处建设一个标高为+5.0m的临时靠泊卸料码头，码头前沿水深延伸至-3.5m区域，并将陆抛所用的卡车、挖掘机、推土机等机械装到船上，运输石料的船舶成为了活动的靠近临时码头的“石场”，临时码头为了水拋和陆抛的黏合元素。黏合后发生如下转化：1）水路运输至陆路运输的转化，运输石料船舶抵靠码头，卡车从船上装料，以码头为起点向防波堤延伸方向推进；2）乘潮施工转化为船舶和车辆均可全潮位施工；3）单一功能转化为双功能，堤头处码头采用水拋，其他堤段采用陆抛。

4.工艺结合在洋浦民心防波堤工程的实践

洋浦干冲民心防波堤工程是中交广航局施工人员采用多工艺结合解决实际问题的案例。将水拋和陆抛两种工艺结合，具体结合转化后的工艺为：①在满足船舶靠泊的水深处采用水拋方式形成码头基础；②以码头为起点采用机械装载船上石料进行推填。考虑到原设计堤身宽度较窄，无法满足按常规方式先推进后理坡的方式，创造性的调整为先按满足通车要求的6.0m宽推填至尾部，然后由尾部向堤头边理坡边削窄堤顶，最后再拆除临时码头，理坡形成弧形堤头。具体施工布置见图2，施工现场参见图3、图4。工艺结合为解决处于潮间带的洋浦干冲民心防波堤工程施工提供的解决困难的方案，该工程顺利通过验收也证明了该方案行之有效，避免了陆抛和更改方案的投资增加。