论港口工程防波堤施工技术

马万里

摘 要：众所周知，港口工程具有施工周期短，施工环境恶劣的特点。像中国和其他国家的一些海港更是经常受到台风的袭击。鉴于此，本文以某码头和引堤工程的施工为重点，利用比较先进的施工技术，对深水防波堤施工进行一系列的总结。

关键词：防波堤;码头;关键技术

在外海时进行施工时一般是很有难度的，鉴于它的施工条件恶劣，工期长，不可预见因素多，施工单位应做好前期自然条件的调查，认真制定施工进度计划和节点目标，加大船机等机械设备、加大对人员和物资的投入，对现场管理给好好加强，确保施工质量符合防波堤标准。

一、工程概况

某码头和引堤工程位于海域。碼头长360.0m，宽30.0m，外侧设计为斜坡式抛石防波堤，堤高24.5m，堤顶标高9.500m，原泥面平均标高-15.000m，通过长1500m的引堤与陆域连接，堤身护面为18t扭王字块，堤顶设置现浇混凝土挡浪墙。堤身设计为抛填挤淤，所处岩土层自上而下依次为：流泥层、淤泥混砂层、粗砂层、残积砾质黏性土层、全风化花岗岩层、强风化花岗岩层、中风化花岗岩层等，其中流泥层和淤泥混砂层厚度3.0～6.0m。

二、施工难点

某工程所处的海域直接海峡，是没有什么可以作为掩护的，特点明显，施工难度极大：1.海域水深、浪大（设计波高H1%=7.06m）、流急，海况复杂恶劣;2.坡面长，坡底标高-12.000m，国内最大型长臂挖掘机施工范围只到坡面-4.0m处，-4.0m以下坡面块石垫层无法按设计和规范要求理坡;3.护底抛填、块石垫层理坡、扭王字块安装等水下隐蔽项目多，无法目测控制，验收难;4.常年受风浪、涌浪、台风、潮汛影响大，作业时间短，石料流失量多，返工频繁;5.施工过程中要求各工序衔接紧凑，才能减少损坏返工，及时形成一定的防台防汛能力，确保堤身结构安全。

三、施工关键技术

确保堤芯石抛填到位和稳定是防波堤护面体系稳定的基础，确保防波堤护面体系的稳定性是防波堤施工的关键技术，护面体系由块石垫层、护底、护面扭王字块、挡浪墙等4个分项工程组成。

1.工序流程。堤芯石抛填→水下坡面块石垫层理坡→护底抛填→水下坡面扭王字块安装→水上坡面块石垫层理坡→水上坡面扭王块安装→挡浪墙混凝土浇筑→挡浪墙后块石垫层理坡→挡浪墙后扭王字块安装。

2.堤芯石抛填。堤芯石规格10～300kg左右，主要以陆上全断面抛填推进为主，抛填堤顶标高8.000m，比设计高水位高1.800m，迎浪侧设置一定高度的大块石，以减少日常越浪对抛填堤路面的袭击;抛填边界比块石垫层边界宽4.0m，确保坡脚抛填到位，减少坡脚水抛工作量。施工过程中尽量把施工运输通道扩宽到堤顶全范围，通过运输车及机械的碾压加强密实，同时，严格控制石料质量，确保级配良好，以减少堤的自身沉降。堤芯石抛填须历经台风和东北风季节，下道工序有计划安排在抛填堤受风浪袭击外力密实后施工，使堤身结构获得足够的稳定性，结构的安全度高。

3.块石垫层理坡。块石垫层设计厚度是1.8m，石料规格为900～1800kg，坡度1：1.5。以施工水位-2.000m为界，分为水下理坡和陆上理坡，按50m长分段施工，横断面施工顺序由外往内，由低往高，纵轴向施工顺序由岸边往外海。水下理坡时，在施工水位-2.000m处修建宽4.0m的挖机理坡作业平台，使用16m的长臂挖机趁低潮作业，所需规格石料由岸上补给，-4.000m以下坡面及坡脚，由于挖掘机作业范围不到，采用船运水抛至设计坡度;可落出水面的坡面坡度采用坡度尺进行测量控制与检测，不能落出水面的坡面坡度利用高潮位时通过测深仪测量，潜水员配合探摸检测控制;理坡验收合格后要及时抛填护底块石和扭王字块安装，然后再进行陆上理坡。陆上理坡分二阶段即坡面理坡和挡浪墙背后理坡，水下坡面扭王字块安装完后应及时进行坡面理坡，挡浪墙混凝土浇筑完后再进行背后理坡，采用普通挖掘机进行理坡，所需规格石料由岸上运输补给，通过拉坡度线和坡度尺进行坡度测量控制与检测。

牢固的块石垫层能保护堤芯石不被风浪“抽走”，又能保护自身不会因扭王字块空隙大而被风浪“抽走”，从而确保了扭王字块基础面的稳定性。块石垫层的牢固需建立在堤身的稳定、水下坡脚、护底的抛填到位，垫层块石间相互挤密，同时又能被扭王字块肢腿压住的基础上。主要采取以下措施确保块石垫层的牢固性：（1）堤身抛填过程中应集中储备满足设计要求的石料，理坡过程中应全程控制，以免造成因个别粒石料不符合设计要求，重新返工的现象出现;（2）注重理坡方式，粒料除了满足设计要求的质量外，还应满足厚度要求，应采用“插理”，而不是“铺理”，应适当调整石料间的接触面和角度，确保石料间相互咬合，挤密，不能出现通缝，块石后背应回填石料，且回填密实，确保块石垫层少变形;（3）理坡过程中应勤检测，确保坡度达到设计要求。

4.护底抛填。护底设计厚度3.0m，长度20.0m，石料规格400～800kg。采用水上船运抛填，装船码头设置在抛填堤内侧，投入船机设备：400t位平板铁驳定位船1 艘、300t位平板铁驳运石船3艘、PC320挖掘机2部（1部设置在定位船上缷料、另外1部用于码头装料）、ZL50装载机1部（配合挖机进行装料）。水上施工季节性强，可作业时间短，护底抛填应在堤身陆抛成型后紧随施工，从而确保有足够时间完成抛填任务和施工程沉降，由于堤身抛填挤淤堆积在护底处，所以抛填前应进行原泥面测量，以抛填厚度为控制标准。采用在定位船上安装GPS，岸上全站仪校核定位抛填范围，测深仪扫海测量检查抛填标高和厚度。护底是扭王字块稳定的基础，也是确保坡脚不被淘涮的主要措施，关系到扭王字块整体稳定性和密实性，抛填过程中应注意：（1）按设计要求控制石料规格;（2）严格控制抛填范围和厚度;（3）应注重石料的储备充足性与装船的便捷性，确保施工进度，为水下坡面扭王块及时安装创造条件，让防波堤在比较快的时间内具有了抗风浪的能力。

5.扭王字块安装。护面设计中需要安装的是一层18t扭王字块，最远扭王字块距挡浪墙内侧55.0m。采用平板车运送扭王字块到现场，履带式起重机陆上定点随机法安放，履带式起重机规格为260t，起吊性能满足安装最远扭王字块的要求。安装与理坡相对应，即分段理坡分段安装，纵轴向施工顺序由岸边往外海，横断面施工顺利由外侧往里侧，循序渐进。安装分水下不规则安装和水上半规则安装，起吊钢丝绳直径均为 21.5mm，经验长度为2.2H（H为扭王字块高度），通过钢丝绳的多种绑扣方式交替使用来改变扭王字块姿势。

由于水下安装无法目测和人工辅助定位控制，且海况恶劣，无法人工脱钩，同时，存在安装不到位，安装密度不够，重叠安装，安装方式不对等现象，造成工后位移大，断肢多，互相咬合不理想等后患，影响到整体的抗风浪能力。采取控制措施：（1）水下安装吊具采用可水平旋转的自动钩（只要扭王块着地即可自动脱钩），并系好转向控制绳;（2）按照扭王块设计安装密度，布设水下扭王字块定点安放网格平面图，网格水平间距 a=1.15H（H为扭王字块高度），排距b=0.57H，单元面积S=（1.15H×0.57H）=0.656H2，以20m为安装节段，起重机位置为节段中点，建立以起重机中心为原点的极坐标系，计算出安放网格平面图上每一块扭王字块的极坐标参数，即每一个扭王块的水平转角和垂直转角，吊机操作系统能显示这2个坐标参数，按照安放网格平面图的安装顺序，通过控制坐标参数控制扭王字块位置进行安装，安装过程中应认真作好安放图标记，确保安装密度和追溯每施工节段安装质量;（3）每一节段的安装关键是认真定位好第1排第1个扭王块位置，以该扭王块为参照，相邻扭王块安装到位时会相互碰撞，可通过起重机司机的手感和目测钢丝绳的垂直度反映出来，以此为辅助控制安装密度和范围。陆上安装采用半规则安装，严格按安装原则安装，通过人工辅助定位控制。

扭王字块安放原则：（1）扭王字块3个肢杆端部着地，另外三肢杆端部朝海，同排相邻块体摆放姿势不能相同;（2）严格按钩连块体摆放，确保块体接触密紧形成整体。

扭王字块安装注意事项：（1）安装前认真检查工序质量，确保坡脚、护底、坡面坡度、块石垫层理坡满足设计要求;（2）安装时应确保每个块体相互钩连和“上撑下顶”;（3）勤检测，严格按设计每100m2安装个数的要求安装，把偏差控制在规范允许偏5%的范围内;（4）勤观测，每隔一段时间特别是在大风浪过后要彻底进行检查，对一些松动的部位和块提要作调整。

6.现浇挡浪墙混凝土。挡浪墙每段长为10.0m，基础厚俄日3.0m，墙身高俄日5.0m。挡浪墙混凝土浇筑施工关键是控制减少沉降和混凝土外观质量，分两层浇筑，基础1层，墙身1层，基础反开挖施工，即坡面扭王字块安装完后，再进行开挖施工，流水作业，确保基础有充足时间沉降，待沉降趋向稳定后再进行墙身浇筑。模板为全新整体钢模，模板的结构设计应以满足刚度要求为准，同时也考虑了模板自身稳定、安全施工等因素。混凝土施工过程中应注意新旧交接面的粗糙，通过埋设条石加强连接。挡浪墙后块石垫层理坡和扭王字块安装应注意与坡面的平缓过渡，注意与挡浪墙的相互挤密，确保护面体系整体性与完整性。

四、工后稳定

施工后的稳定性，也是很多的港口工程施工后需要著重分析的。注意护面体系中的任何一道工序施工不认真，均可能导致护面扭王字块处于极限稳定状态，在波浪作用下，扭王字块重新调整相互间的接触以达到新的稳定，从而引起连锁滑动甚至倾覆，扭王字块下滑后，形成脱节、空洞，减少勾连效果，出露垫层块石。特大台风期间，大浪常常成群出现，造成增水，加大堤前水深，导致波浪力和越浪增加，块石垫层石受强烈的动水压力作用，块石垫层小石块最早被掏出来，其周围相邻石块随即失去嵌故而相继松动，随后陆续滚落，垫层被淘刷，继而护面扭王字块失稳、被淘刷，造成防波堤受损。

五、结语

在进行施工时，各方都要对防波堤抵抗风浪、涌浪的特性与长期性有一定的了解，对防波堤施工环境的恶劣性具有足够的心理准备，在港口工程开工前做好认真仔细的策划，不遗漏任何不和谐的因素，确保大伙同心协力，共创防波提的稳定和安全。

参考文献：

[1]JTJ298-2011防波堤设计与施工规范[S].