长周期波中防波堤施工技术研究

2022-04-16云刚中交四航局第五工程有限公司

珠江水运 2022年6期

关键词：护面履带吊防波堤

◎ 云刚中交四航局第五工程有限公司

1.工程概况

加纳TEMA 项目位于非洲西部，加纳南部沿海，濒临几内亚（GUINEA）湾的北侧，与首都阿克拉（ACCRA）相距约26km，位于特马港现有泊位西侧，交通条件比较便利。

加纳TEMA项目所在地海域在当地雨季（5月～10月）期间风浪较大，旱季（11月至次年4月）风浪相对较小。波向以S～SW为主，风浪波高在1-2m，周期在6s以内；涌浪来自于西南的大西洋，波高往往低于1m，但周期都较长，在10～16s左右。

加纳TEMA项目所在地2014年度海域波浪情况统计如表1所示。波浪频率统计如表2所示。

表1 波况情况

表2 波浪频率统计表

2.防波堤设计

项目防波堤长度为3848m，防波堤为斜坡式。防波堤宽度分别为11.233m、15.019m、11.751m、9.651 m 和8.573 m，堤顶标高从+5.7m至+9.27m。防波堤的平面位置见图1。

图1 加纳TEMA防波堤平面位置图

均采用抛石斜坡堤结构，外侧肩台-5.50 m以上部分采用2 mACCROPODEⅡ型护面，外侧肩台-5.50m以下部分采用2-5t护面块石护面，内侧肩台-4.0m以下不作护面，由堤心石组成，内侧肩台-4.0m以上部分由2-5t大块石护面。

防波堤堤心石采用1-1000k g块石，坡度分别为1:1.5、1:1.33和1:1.25。防波堤内侧回填依次为300-500kg垫层块石及2-5t护面块石；外侧斜坡面依次300kg-500kg垫层块石、2-5t护面块石和2m³护面块体，防波堤石料总量约为295万m³。防波堤断面图见图2。

2.1.2 混合对照品溶液的制备精密称定金丝桃苷、朝藿定B、朝藿定A、朝藿定C、淫羊藿苷、木犀草素、槲皮素、川陈皮素、山柰酚、宝藿苷I适量，80%甲醇溶解定容、摇匀，制成含有96.8 μg/mL金丝桃苷、119.04 μg/mL朝藿定B、213.2 μg/mL朝藿定A、257.32 μg/mL朝藿定C、390 μg/mL淫羊藿苷、4.136 μg/mL木犀草素、42.24 μg/mL槲皮素、16.69 μg/mL川陈皮素、24.416 μg/mL山柰酚、17.984 μg/mL宝藿苷I的混合对照品溶液，放于4 ℃冰箱保存，备用。

图2 防波堤典型断面图

3.施工方法

防波堤由陆侧堤根往海侧推进，分为陆上推填及水上抛填两种方式进行施工。施工工艺流程为：堤心石施工→护脚块石→外侧垫层块石施工→护面块体安装→内侧垫层块石施工→内侧护面块石安装→堤顶施工。

3.1 堤心石施工

防波堤堤心石由25m的自卸运输车将石料运至防波堤堤头或临时出运码头处实施卸料。堤心石抛填分为水上抛填及陆上推填两种施工工艺。根据总进度计划安排及现场所具备的条件，防波堤0+000～0+800区段全部采用陆上推填施工，800m以外-7m以上部分采用陆上推填施工，800m以外-7m以下部分采用水上抛填施工。

陆上推填过程中，外侧按设计断面尺寸进行推填，内侧按1:1进行推填。位于591m里程以外部分，堤心石顶标高加高至+4.0m，堤内侧加宽至约12m，当满足堤上施工车辆通行条件后，防波堤内侧加宽部分挖除至原堤心石断面，挖除的堤心抛填至下层坡脚不足的地方，多余的由自卸车运送至堤头进行抛填，然后接着进行堤内侧护面块石抛理施工。

防波堤陆上推填施工采用两种方式：

①由自卸车直接从石场将石料运至堤头进行直卸，采用SD32推土机进行推填铲平；

②将临时堆存在现场石料堆放场的石料由挖掘机装车，然后运至堤头进行直卸回填，采用SD32推土机进行推填铲平回填。

陆上推填过程中，每隔100m设置一个车辆及设备调头区，保障陆上施工设备通行顺畅。在防波堤堤顶运输道路两侧将采用块石连续堆码，形成防撞墙，在调头区需加密放置，间距1m放置一块大块石。

堤心石每填90m左右，开始进行堤心石外侧理坡，理坡用短臂挖掘机及长臂挖掘机配合进行，水面以上可用短臂挖掘机进行理坡，水下部分可用长臂挖掘机进行理坡。

水下抛填部分按照设计断面进行粗抛控制，粗抛完成后再进行细抛施工。结合当地的水位情况，乘高潮时可进行-7m～-5m区域补抛，加快防波堤施工进度。

防波堤800 m以内全部采用陆上推填施工，位于800m以后-7m以下部分就全部采用大方量水上抛填施工，水上抛填每层按照4m 控制。防波堤堤心石水上抛填采用2艘1500m开体驳实施粗抛，再由2艘40m开体驳配一艘2000t定位驳实施补抛，1艘1000t平板驳+钩机实施细抛处理。

堤心石主体抛填时选择平行于轴线方向定位方式进行抛填。堤心石主体断面成型控制可分为断面成型厚度控制和断面边坡成型控制。为保证堤心石主体的断面成型控制，堤心石主体抛填采取从断面中间向两侧，由底部向上逐层加高的方式进行抛填施工。

3.2 防冲刷层、护脚块石

堤心石理坡完成后，进行防冲刷层块石施工。该层离堤心石顶较远，长臂挖掘机只能施工部分区域，剩余部分利用履带吊配吊斗进行。防冲刷层底为50cm厚二片石，上层为1.1m厚300-500kg块石。先进行二片石施工，二片石抛填用150T履带吊配吊斗进行，采用网格定位测量法进行抛填，按2m×2m网格进行划分。施工时，提前在堤心石顶面放样出控制线，在控制线上每隔2m做一个控制点，根据控制线调整履带吊位置，将履带吊中线与控制线重复对齐。用挖掘机或铲车将二片石石料装进吊斗内，履带吊吊臂调整至与控制线垂直，根据吊臂垂直角度及半径，进行抛填施工，完成控制线垂直那条网格抛石后，沿着控制线移动履带吊至下一个控制点，即平移2m，进行下一条网格抛石施工，依次完成所有二片石抛填施工。

防冲刷层完成一段施工后，进行2～5 t 护脚块石抛填施工，890～3848m没有防冲刷的区域在完成堤心石理坡后即可进行外侧肩台-5.5m以下2～5t护面块石抛填施工。护脚块石及肩台以下护面块石都为2.1m厚，施工时用150T履带吊配梅花抓斗或者链条网兜进行。

3.3 外侧垫层块石施工

防波堤外侧垫层为300～500kg块石，厚度为1.1m，垫层抛填用26m长臂挖掘机配梅花抓斗进行施工。垫层理坡用26m长臂挖掘机配抓斗进行施工，垫层理坡前，进行测量放样，每隔20m设置一道坡度架控制坡度。施工时各断面的垫层石的抛理均严格按照已设立好的的坡度架进行施工，垫层石的抛理厚度、平整度及密实度按照规范进行，2～5t块石抛填施工时，靠内侧坡面石块不要超过设计的坡面，垫层块石理坡时用垫层块石填补2～5t块石不足地方，用长臂挖掘机清理出“V”型槽处多余的垫层块石。

3.4 护面块体安装施工

垫层块石理坡完成后，进行护面块体的安装施工，用150t履带吊进行吊装，混凝土护面块体层厚为1.71m。护面块体预制完成后，用平板车及10t叉车转运至存放区域，大部分护面块体将直接卸车即安装，部分护面块体如不能安放，顺堤临时存放在堤面坡肩上，以不影响施工通道为前提。

安放护面块体时由下往上安放，底部的块体与垫层块石接触紧密。护面块体安装采用POSIBLOC V3实时三维可视安装系统进行施工，由CLI公司提供技术支持。每块护面块体安装定位坐标及护面块体安装密度由CLI公司计算提供，施工时，根据每块护面块体相应坐标进行安装，通过可视系统监控护面块体实时位置，确定后即安装护面块体。

3.5 内侧垫层块石施工

码头前沿线内侧0～690m段防波堤内侧为倒滤层，倒滤层为30cm厚二片石及一层土工布。完成堤心石内侧理坡，用长臂或短臂挖掘机配挖斗进行二片石施工，二片石顺着堤心石内坡进行铺设。土工布上下搭边宽度均为2m，土工布搭接位置长度为1m。690～3848m防波堤内侧为垫层块石，为300～500kg块石，厚度为1.1m。改垫层施工方法与外侧垫层块石施工一致。

3.6 内侧护面块石安装施工

防波堤690～3848m段才有内侧护面块石，为2～5t大块石，层厚为2.1m，施工方法与外侧护面块石施工方法一致。

3.7 堤顶施工

待3848m整个防波堤其他工序完成后，即从堤头往堤根方向进行堤顶施工。堤顶主要为护面块体及2～5t护面块石，用150T履带吊进行安装。

4.注意事项

（1）加纳特码项目处于外海区域，每年5～10月份受季风期影响，海况恶劣。为保证施工期防波堤的主体结构安全，防波堤推填过程中，尽量缩短防波堤外侧裸露长度，堤心裸露长度控制于100m以内，同时加快防波堤的护面块石及护面块体安装进度；

（2）POSIBLOC系统是比较有效且较新的施工方法，施工前应进行专门的技术培训，施工前一周由CLI技术人员指导安装试验段护面块体；

（3）选择典型部位进行试抛作业，确定不同水深、不同区域的水流对块石作用产生的偏移量数据，以便用于施工改正。在施工过程中经常分析石体落位偏差情况，并及时作出调正；

（4）开体驳抛石控制的原则是宁低毋高，减少超抛块石处理的工作量；抛石过程中可用传统测深方法勤测水深，适时对抛填效果进行检测修正；

（5）护面块体采取如下的原则进行控制：①第N+1排的块体要安放于第N排的块体之间，即相邻排的块体交错安装；②同排块体尽量避免重叠，即同排相邻块体不应有前后的接触，以免影响下一排的安装。若出现重叠，应对块体的姿势作调整，这样对于块体的稳定有利；③第N+1排块体由第N排块体和垫层块石来承重。除了第一排块体外；④块体在坡面上可斜向放置，并使块体的一半杆件与垫层接触，但相邻块体的摆向不宜相同。