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论港口工程防波堤施工技术

2019-09-27马万里

农家科技下旬刊 2019年7期
关键词:防波堤码头关键技术

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].

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