防波堤工程结构类型及施工质量问题研究

梁书祥

摘 要：防波堤工程在削弱波浪能量、保持水面平稳等方面具有重要作用，保证了码头船舶在极端恶劣天气情况下的安全性。本文概述了防波堤工程的作用和意义，对防波堤工程的结构类型进行了详细分析，总结了各类型防波堤工程的适用范围及注意事项，研究了防波堤工程的施工质量问题，提出了防波堤工程的施工质量控制策略。

关键词：防波堤 结构类型 质量 研究

防波堤工程的质量对于码头区域船舶进出港的安全性具有积极意义，防波堤工程结构多样，在不同水深区域有不同的规范要求，对防波堤工程结构类型的详细研究能够掌握各种情况下的具体适用范围，对于提高防波堤工程的施工质量并延长其使用寿命具有一定作用。

1.防波堤工程概述

泥沙质海岸长期受到波浪及潮流的冲刷，泥沙流动十分活跃，在港口码头逐渐堆积，这种环境条件下建设防波堤对于防浪和防沙具有一定的作用，对于沙质海岸而言，防波堤还具有拦截挟沙水流的作用，使泥沙淤积的部位发生改变。泥沙淤积的程度对于航道水深具有直接影响，防波堤口门的大小、位置以及方向决定了码头水域泥沙淤积的情况，通常在最大水深位置布设口门，且口门轴线应与强风方向成40°至60°的夹角，口门最大宽度为1.5个船长，部分军用及渔业码头口门宽度可以适当增加，波浪在经过口门堤头时形成绕射现象，绕射波波高逐渐减小并最终形成较为平稳的水面，码头内水域波高指标可用来判别防波堤工程的实际性能。常见的防波堤如图1所示。

2.防波堤工程结构类型分析

防波堤结构通常包括重型和轻型两种类型，重型防波堤较为常用，有斜坡堤、直墙堤和混成堤等。轻型防波堤包括透空堤、浮堤以及射水堤等。防波堤工程结构类型及优缺点分析如表1所示。

2.1重型防波堤

2.1.1斜坡堤

波浪遇到斜坡堤后将发生明显的形变，斜坡堤将面临较为集中的局部水压，水底坡面将出现反压力，斜坡堤的外坡使用天然的大石块，并辅以人工混凝土护面，堤身常通过分层块石堆成，堤顶高程由波浪上爬高度以及允许的越波量确定，斜坡堤一般在水深较小的软土地基条件下较为适用。

2.1.2直墙堤

正向波遇直墙堤后会发生反射而形成立波，完全立波情况下的波高是原始波高的两倍，但波长保持不变，波峰与波谷交替出现，位于墙前部四分之一波长位置的波节较为平稳。直墙承载着立波压力，一般情况下使用混凝土沉箱，波浪较小的码头区域也可使用木笼或管柱排列结构。直墙堤在地基密实区域较为常用，墙底部使用碎石作为基床，堤外使用大石块护面，堤内部分可作为码头使用，越波时直墙堤顶部高程可适当降低以削弱立波压力，也可采用削角顶盖的方式实现。

2.1.3混成堤

混成堤上部结构为混凝土直墙，下部结构使用斜坡式突基床，依据突基床顶部高程的差异性，波浪的破碎临界值为1.0至1.5倍波高，在复合地基载荷情况下宜使用较低突基床，但应防止突基床过低引起直墙前水深较小，此时会形成破波现象，且直墙将承受较大的破波压力，远大于立波压力，对直墙的稳定性带来不利影响。为此，突基床外部应使用大石块护面或压肩，在破波情况下应使用较高基床以减少对直墙的冲击。

2.2轻型防波堤

轻型防波堤是近些年发展起来的新型结构，该类型结构的防波堤主要利用了波能集中水面表层分布的特点，根据各类防波堤工程的实际需要而具体建造。

2.2.1透空堤

在防波堤工程实际应用中，考虑到深水区域重型防波堤一般工程量较大，且成本预算不够经济，这种情况下一般使用轻型透空堤。透空堤上部结构搭建在支撑桩上，其下部结构具有透水功能，3倍波高水深集中有80%以上波能，透空堤结构水下2倍波高处具有放浪作用，透空堤结构以空箱、斜板及平板为主，桩柱等构件也为透空式结构，便于底部波能的穿过。

2.2.2浮堤

浮堤的主要结构由浮体及锚系构件组成，对水层表面的波能具有削弱作用，浮体结构包括排筏、空箱以及其他构件，一般通过铁锚来系在特定的沉块上。各道浮堤的宽度均应满足设计要求，符合码头实际工程需要，必要时增设浮堤来提高防浪效果。另外，其结构通常具有较低的稳定性，在工程设计中应充分考虑其平面的布置问题。针对浮堤易于移动等特点，可视工程需要将部分浮堤移作他用来降低工程成本。但浮堤仅适用于深水浪小区域或其他临时性防浪区域，因此，其结构具有一定的使用局限性。

2.2.3射水堤

射水堤主要通过水泵喷射水流来达到削弱水层表面波能的目的，在码头临时性施工及维修区域的使用较为常见，但射水堤一般耗能较大，且锈蚀及生物体附着现象经常发生，这些问题使得射水堤在码头施工的应用中存在诸多问题，因此在实际的施工中应注意适用条件。

3.防波堤施工质量问题研究

3.1基槽回淤问题

在防波堤工程基槽开挖部分常出现严重淤积问题，当淤积速率超标时，会引起短时间内的大范围泥沙淤积，情况严重时将给施工进度带来一定影响。在施工过程中应及时、有效地进行疏通，将淤积泥沙去除。

3.2抛填棱体顶标过低

抛填棱体施工中较为常见，棱体上部预制墙高度应不低于0.3m，具体数值应参照实际施工环境和施工方案的技术可行性来综合权衡，并结合棱柱与反滤层的施工环节，确保工期进度不会因抛填棱体的顶标过低而延误。

3.3主体结構位移、形变

码头施工中可能引起主墩的位移和形变，进而带来码头前部分的积水问题，这种现象的直接原因是混凝土板具有较高的设计强度，且边角处附有特定的保护层及钢筋，处理过程十分困难，应在施工设计环节予以充分重视。

3.4前端装卸设备沉降

前端装卸设备沉降现象多数由于码头装卸设备的使用不当引起，个别情况也与码头整体工程施工的质量有关，例如在进行轨道梁压实处理过程中的方法不当会给主墩稳定性带来影响，桩基施工中也会穿过抛填棱体，这种情况同样可能带来轨道梁等设备的沉降。

4.防波堤施工质量控制策略

4.1完善施工设计方案

原始施工设计方案决定了防波堤工程的整体质量，施工设计方案应根据施工现场的前期地质、水文、气象等勘测数据来制定，并交由具备施工设计审核资质的权威机构进行核验，保证施工方案的正确性与可行性。

4.2细化施工作业流程

防波堤工程结构类型多样，施工环节复杂，應依据工期节点和质量要求，制定相应的施工作业流程，细化各施工环节要实现的预期目标，落实相关责任人，使防波堤工程具有一整套严谨、规范的施工作业流程，保障防波堤工程施工的顺利进行。

4.3加强施工现场监管

防波堤多数施工质量问题是由于施工现场的监管不到位所致，施工现场的监管既包括对施工作业人员的监管，又包括对施工机械设备及施工物料的监管，施工现场的监管工作属于工程质量控制环节中的重点部分，对于良好控制施工质量和进度具有重要意义。

4.4协调施工环节配合

防波堤工程一般情况下所涉及到的施工环节较多，需要多个部门、多个施工阶段共同配合，这关系到工程施工中的管理、协调与配合工作，各部门、各施工环节的有序配合能够提升工程的施工效率，缩短施工周期并提升施工的质量与安全性。

5.结论

防波堤工程在防止泥沙堆积和波浪冲击等方面具有重要意义，属沿海港口码头重要的人工防御工程。本文对防波堤工程的结构类型进行了深入研究，归纳了施工过程中应注意的事项及常见质量问题，提出了防波堤工程施工的质量控制策略，本文研究内容为防波堤工程的施工方案提供了相应的借鉴，具有一定的工程实用价值。

参考文献：

[1]中华人民共和国水利行业标准.水工挡土墙设计规范（SL379-2007） [S].北京：人民交通出版社，2007.

[2]毛丹红.透空式防波堤整体防浪掩护效果综合研究[J].河海大学，2008.

[3]李庆峰，刘迪.建筑工程施工管理中存在的问题及对策[J].辽宁经济，2012（6）：8-15.