台山某护岸工程施工方案优化

王勇

（中交四航局第二工程有限公司，广东 广州 510330）

台山某护岸工程位于广东省台山市，是某大型项目的海工配套工程，护岸主要作用是围海造地，形成厂区用地，并为主厂区及过境道路提供安全防护。护岸为顺岸抛石斜坡堤结构，长1 551 m，工程主要包括爆填开山石、挖泥、抛理各类规格石形成堤身断面、预制和安装扭王块、现浇挡浪墙等，原护岸结构典型断面图见图1。

图1 原护岸结构典型断面图

1 优化前施工方案

按原设计方案，护岸拟采用陆上推填→堤心爆填→两侧平台爆夯→侧槽挖泥（临时航道及堤头清淤）→抛填反压平台开山石→抛填100～150 kg基础块石→抛理800～1 200 kg护底块石（回填内侧+3.5 m以下开山石）→抛理垫层石→安装扭王字块→上部结构施工的施工方法。该施工方法广泛应用于顺岸式护岸工程，如在阳江核电护岸工程、宁德核电护岸工程均成熟应用。

2 提出优化方案的原因

通过详细的现场踏勘发现，护岸位于宽阔的浅滩上，护岸轴线往外2 km仍为浅滩，铜鼓航道在3.0 km以外，施工区域淤泥层厚约10 m，泥面标高约-1.0 m，在施工水位时水深仅2 m，如进行挖泥、抛石施工，需在护岸与铜鼓航道之间、沿侧槽外侧开挖临时航道才能满足抓斗船、泥驳及抛石船的吃水要求，临时航道挖泥约27万m3，临时航道平面布置见图2。

按原设计方案，侧槽挖泥、临时航道挖泥及堤头清淤共103.7万m3，采用抓斗船配自航泥驳的施工方法，所有挖泥均外卸，距现场约30 km；抛填反压平台开山石及抛填100～150 kg基础块石共46.8万m3，采用开体驳粗抛、平板船细抛的施工方法。

图2 临时航道平面布置图

由于本工程是议标工程，在议标阶段，业主结合自身需要，从节约投资、确保开工方面考虑，提出4点改进建议：1）护岸工程位于浅滩上，挖泥的工程量较大、费用较高，仅挖泥费用就需近2 000万元，希望能降低挖泥费用；2）水上施工需增加临时航道挖泥，增加工程造价，施工需跨越台风季节，临时航道容易淤积，维护疏浚风险大，潜在费用高；3）海上卸泥地点申请手续繁琐、时间长，可能会影响开工；4）业主希望利用挖出的淤泥造陆，以减少场平工程土方平衡的借方。因此，业主希望集成施工单位、设计单位的优势来优化方案，达到节约投资、按期开工的目的。

3 优化方案

结合浅滩区域不利于水上施工的实际情况，提出取消侧槽挖泥、反压平台开山石，将堤身爆填扩宽至侧槽坡脚、再回挖形成设计断面的思路，即堤身全断面爆填方案，护岸优化后典型断面见图3。在经有关专家对扩宽爆破挤淤断面的可行性论证后，结合物模试验结果，认为堤身采用全断面爆填方案是可行的，但需在施工工艺及结构设计上解决两个问题：1）堤头淤泥包清理；2）堤身结构需设计进行局部适应性修改。

图3 护岸优化后典型断面图

3.1 堤头淤泥包清理

1）堤头淤泥包形成原理：堤身爆破挤淤时，起爆瞬间淤泥向四周挤出并向上抛掷形成空腔，抛石体在爆炸负压与强烈振动下滑入空腔，形成定向滑移及泥、石置换，塌落石料滑入空腔后，形成“石舌”，淤泥被置换挤出，经多次推填爆破后，在堤头及堤身内外侧形成隆起的淤泥包。多次爆填后淤泥包隆起范围可达60～80 m，向堤头和两侧扩散；剖面上呈抛物线状，一般最高点离堤头约8～10 m位置，隆起高度视土质、抛填块石厚度、淤泥层厚度、爆填次数及消散边界条件等的不同而异，本工程淤泥质土隆起的淤泥包可达3 m。

2）清淤的必要性：由于护岸地处浅滩，淤泥包不易被潮流、波浪冲走；护岸顺岸布置形式，且堤身较宽，使淤泥包不易往两侧消散。在浅滩区，淤泥包隆起后很容易露出水面，如淤泥包不断隆起累积，高于原泥面超过2 m后（即淤泥包达+1.0 m），在低潮时将露出水面，露出水面的淤泥包经日晒风吹，表面风干成层，形成表层龟裂状的塑状土层，增加了淤泥的强度，也使淤泥包更难消散，不利于爆填作业；如堤头淤泥包隆起达3 m时（即淤泥包达+2.0 m），爆破后淤泥会在石舌上方大量堆积，继续抛填挤淤时存在泥石夹层隐患；在下一循环爆破前，隆起的淤泥在堤头呈包围状，相当于增加了淤泥层的厚度，弱化了爆破挤淤效果。爆破挤淤及淤泥包示意图见图4。因此，为确保爆破挤淤质量，需在爆填过程中及时清除堤头淤泥包。根据经验及土质计算，堤头清淤量约36万m3。

图4 爆破挤淤及淤泥包示意图

3）清淤船机选择：针对浅滩，不能满足抓斗式挖泥船吃水的情况，我们提出使用吃水较浅的绞吸船清淤方法。绞吸船的优势在于：①绞吸船吃水浅，不需开挖航道即可满足施工要求，避免了航道维护疏浚风险；②节省了开挖航道及办理卸泥许可证的费用，还为按时开工赢得时间。经计算，吹填能力为250 m3/h的绞吸船能满足施工强度要求；平均吃水约1.5 m，适合现场原泥面约-1.0 m、施工水位约2 m水深的浅滩海域施工。

施工时绞吸船趁高水位进入堤头隆起的淤泥包前沿，由外往内、先堤头后两侧地清除隆起的淤泥包，清除至原泥面标高即可。绞吸船清除淤泥包示意图见图5。

图5 绞吸船清除淤泥包示意图

4）弃泥点选择：响应业主要求，为减小业主场平工程中的借方，将清淤的淤泥吹填到护岸后方，护岸后方原为村民的养殖渔塘，面积约100万m2，能储备土方约300万m3，满足吹填弃泥的要求。

3.2 堤身结构局部进行适应性修改

堤身优化为全断面爆填施工工艺后，施工方法及工序上产生了较大变化，在不改变结构安全性及断面轮廓的条件下，经设计计算后对护岸断面局部进行了修改，对局部施工工序作了调整。

断面结构上：取消侧槽挖泥、抛填反压平台开山石、100～150 kg基础块石及两侧平台爆夯。爆破挤淤宽度由44 m扩宽至69 m后，爆破挤淤标高由+3.5 m调整为+5.0 m，以满足抛石体破坏地基极限平衡产生自沉的要求；原设计断面的100～150 kg基础块石由爆填的0～500 kg堤心石替代；原断面的两侧平台在全断面爆填时属于堤心的一部分，平台位置经堤身多次爆破振动及侧爆振动而密实，外侧平台通过回挖形成。简化了+5.0 m以下的断面结构，也减少了规格石种类，实现了陆上施工形成堤身断面。

4 施工方案优化前、后的工序对比

按原设计断面，+3.5 m以下的施工工序如图6。施工方案优化后，+5.0 m以下的施工工序如图7。

可见，施工方案优化为全断面爆填后，压缩了3道施工工序，仅剩堤头清淤为水上施工作业，堤身施工均由陆上完成。

图6 +3.5 m以下的施工工序

图7 +5.0 m以下的施工工序

5 施工方案优化前、后工程量对比

护岸施工方案优化后，除挖泥清淤工程量大幅减少外，护岸实体结构的工程量并未发生变化（回挖的38.7万m3石料循环利用），但由于施工方案的改变，原抛填反压平台开山石、水上抛填基础块石转移到陆上施工。具体工程量变化见表1。

6 施工方案优化前、后主要船机设备对比

护岸施工方案优化后，在工期不变的情况下，由抓斗挖泥船改为吃水较浅的绞吸船，取消了泥驳、拖轮、定位方驳、平板船、开体驳共12艘船舶。由于石料为业主甲供料，虽然陆上抛填石料增加了约71万m3（回挖石料循环利用），但对业主来说只是71万m3石料卸料点的改变，即卸料点由原来在护岸旁的临时码头改为堤头，并未增加业主的供料设备及难度。通过船机设备配置总量比较，取消了12艘大小船机及1座卸石料临时码头，增加了1台推土机、2台挖掘机及6辆载重汽车，具体船机设备变化见表2。可见，优化后减少大量船机投入，陆上施工设备的调迁比船舶调迁更方便、便宜，节省了一笔可观的船机费用。

表1 优化前后水上、陆上施工工程量对比表

减少水上施工船舶后，解决了挖泥、水上抛填块石同时施工时避让航道的问题，也大大减少了爆破挤淤起爆时对作业船机的影响（要求水上船舶距离爆破点不少于250 m的安全距离），同时也减轻了船舶的防台压力。

表2 优化前、后主要船机设备对比表

7 施工方案优化后的质量情况

护岸施工方案优化后的质量控制重点是爆破挤淤施工，爆破挤淤施工的主要检测手段为体积平衡法、探地雷达法及钻孔检测法，3种方法互相校核检验，为全面、动态控制爆填质量提供了较好的依据。检测频率如下：体积平衡法按每50～60 m进行一次计算校核；探地雷达法分横、纵剖面分别检测，横断面检测间距10 m，纵剖面检测线布设3道，分别位于轴线、前后坡脚平台外边线位置，测点间距均为0.25 m；钻孔检测横断面间距为100 m，每断面钻3个孔，分别在轴线、堤身前后趾位置（或在探地雷达法检测有疑义的位置），钻孔深入设计持力层不小于2 m。

根据第三方检测资料分析，体积平衡法计算的平均抛填比达0.97，最小计算段位的抛填比为0.95，满足规范大于0.9的要求；探地雷达法检测的堤心石落底标高基本与设计相符，实际底宽普遍大于设计底宽，堤心底部断面轮廊线基本平顺，未发现底部高差突变情况；钻孔探摸共检测48个孔，其中26个孔位的堤心石深入到设计持力层，最大超深达3.1 m，15个孔位的泥石混合层厚度在0～0.5 m之间，7个孔位的泥石混合层厚度在0.6～0.8 m之间，满足设计泥石混合层厚度小于1 m的要求。通过体积平衡法、探地雷达法及钻孔检测法相互验证检测证明，护岸施工方案优化后的施工质量满足设计要求。

对护岸整体结构来说，优化后有个不可忽视的优点，就是原设计断面的堤心石与反压平台开山石分两道工序施工；施工方案优化后，一次性爆填成型，使结构整体性更好、块石间更密实。

8 施工方案优化后的优点及改进建议

本方案优化过程中，充分考虑自然条件及业主需求，化不利条件为优势，成功的从传统“陆上+水上”施工方法优化为以陆上为主的施工方法，主要优点如下：

①不需侧槽挖泥、开挖临时航道、水上抛石作业，减少了远距离海上卸泥的成本和风险，大大降低了工程投资；

②把水上施工的抛填反压平台开山石、基础块石工程量转移到陆上施工后，施工受自然条件的影响更小，进度更有保障，单价更低，节约了投资；

③缩减了海上施工船舶投入，降低了现场的管理难度；

④不需申请海上卸泥地点，实现了按期开工，也实现了业主吹淤造陆的需求；

⑤优化后断面结构更加简洁、整体性更好，同时减少了规格石种类，减少了施工工序。

改进建议为：护岸优化为全断面爆填后，扩宽了爆破挤淤范围，也增加了合拢段施工难度，合拢段是护岸重要的结构段。建议合拢段选在淤泥层较薄、土层单一位置，施工长度取40～60 m；合拢施工前将堤头和两侧淤泥包清除至原泥面，先在轴线或偏岸侧位置抛填一道窄堤，再由窄堤往两侧爆填至设计堤宽，抛填时适当提高爆前堤头标高，尽量使用大粒径石料，以确保合拢段施工质量。

9 结语

目前，护岸工程已按合同要求完成施工。施工方案优化后，为业主节省了大量的投资，取得了良好的经济和社会效益，并在宁德核电西护岸工程中成功推广应用。对于类似浅滩区域的护岸或防波堤工程，值得借鉴与参考。

[1]李忠.建设防波堤中有关应用爆破挤淤的质量监理[J].水运工程，2000（11）：52-56.

[2]JTJ/T258-98，爆炸法处理水下地基和基础技术规程[S].