防波堤工程中的抛填施工技术分析

薛文杰 中交四航局第二工程有限公司

防波堤工程在抵御海水、流沙侵袭、维护水域平稳方面有着极强的表现力，并为船舶的安全停泊以及高效装卸提供了基础保证。随着港口规模的逐步扩张，防波堤工程的技术分析以及质量控制引起了海岸工程的广泛关注。本文对某水域防波堤施工技术进行分析，重点对测量控制、扭王字块安装施工以及堤顶抛填施工进行了要点分析，希望对防波堤工程的构建提供参考。

1.工程概况

具体施工海堤有两种：直立型海堤堤段、斜坡型海堤堤段。其中，直立型海堤堤段全长为1600m，基床底标高度的差异较大，斜坡型海堤堤段全长约6000m。两种施工海堤有着较大的差异度，断面的工程量极大。直立海堤为重力式大砖混凝土结构，斜坡型海堤堤段的抛石量约为253.3 万立方米。

2.施工环境及条件

2.1 水流以及水深条件

基于实际实验验证的工程模型，将模型研究成果以及实际实验验证资料纳入考虑范围，香港水域堤坝的设计流速为3.0m/s，考虑到枯水期施工水域水流向下泄流的特征，枯水期的最大流速约为1.08 m/s，洪水期的最大流速约为2.20 m/s。通过实地考察发现，堤身最深处的泥面高度约为-8.20 m。

2.2 潮位条件

此水域与河口位置距离较远，潮汐作用微弱，潮波变形显著。在设计低水位时取最低通航水位，基准面采取1985国家高程基准面，高、低水位的设计参数分别为+4.05m、-0.55m。

3.水上抛填施工及工艺技术方案

3.1 工艺概述

从抛石船舶参数以及堤身结构特点出发，抛石采取纵向断面阶梯流水、立面上分层以及平面上分区的全断面施工方式，以防护层全断面跟进、堤心石缩断面突起为基本原则进行防波堤施工。

3.2 施工方法

（1）测量控制。此项工程以抗风浪方驳为定位方驳，用海洋测量软件以及中海达RTK进行工程控制。用CAD软件进行堤身抛填边坡线的绘制，依据边坡坡度 1∶1.5，坡肩线以2 m为一个基准量进行单位划分并进行标记，将CAD成图以及船型参数导入海洋测量软件，实时控制定位船平面位置。

（2）扭王字块安装施工。扭王字块安装施工以堤根为起点，向堤头推进。在断面处采取分层的作业方式；在平面上采取交叉流水的作业方式；在纵向上采取分段平行流水的作业方式。扭王字块的安装施工要尽可能增大垫层石的暴露面，规避海浪的侵蚀。垫层石抛理分层施工后立即安装扭王字块，以坡脚为起点，向坡肩推进。依据《防波堤设计与施工规范》可知单块体稳定质量计算如下：

其中，W为单块体稳定质量，γβ为块体材料重度（取23KN/m3）,H为设计波高，KD为块体稳定系数（取24），α为斜坡的斜度。

根据《防波堤与护岸设计规范》对5t重扭王字块进行密度计算（按照每100m2计算），

计算公式：

式中：

N— 人工扭王块数量；

A— 垂直于厚度的护面层平均面积；（100～123）

n’— 扭王块体层数；（1）

c— 扭王块形状系数；（1.3）

P’— 护面层的空隙率（%）；（50%）

γb— 扭王块体的重度；（kN/m3）；（23）

W— 单个块体的稳定重量（t）。

尺寸计算经验公式：

式中：

h— 扭王字块长度；

W— 单个块体的稳定重量（t）。

计算结果显示5t扭王字块每100m2：N=38.73，取整N=39。

将扭王块安装区在垂直基床轴线方向用定位安装扭王块的行距来分割成若干行线；平行基床轴线方向，再依据一组扭王块的列距进行划分，形成一幅网格网，指导安装施工。如图1所示。

图1 扭王块安装定位示意图

扭王字块的布点网格呈菱形不知，其网格间距的计算公式为：

式中：

B— 行相邻块体间距；

L— 前后相邻排的间距，L≈0.5B（单位m）。

故5t扭王字块：行相邻块体间距B=2.26m，L=1.13m；在1:1.5的斜坡面上L=0.94m。

（3）堤顶抛填施工方法。甲板驳运载挖掘机进行堤身的水上抛理施工，待堤身的水上主体施工结束后，可用多余石料抛理后沿垫层石。喂料时，甲板驳从防波堤边界垂直于轴线驻位。船上装载机卸料范围广，可进行全潮位抛填，以坡肩标为依据控制卸料在堤身顶宽内。

采用自后沿抛填方式时，后沿以“缩段面”原则预留 1.5 m的宽度，以缓冲石料隆起对栅栏板垫层石理坡的影响。待抛填至一定程度，堤上挖掘机着手临时道路的平整工作与流水步距的确定。理坡成型过程中，逐步推动立标、理坡，并注意控制前后标距。块石垫层、堤心石补坡均运用此工艺施工作业。当水平面为3.5+m时，工程机械要存放在5.7+m的直立堤上以保护机械。

3.3 抛填质量控制

堤身抛填水上工程量占比极小，其余工程量均为水下工程的工程量。除抛填石料质量控制以及规格控制之外，石料抛填平面的准确性、堤身断面轮廓线的标准性都是抛填质量控制的重点。利用测深系统仪器扫海测量预定抛填区域，比对堤身抛填边坡线与水深图并绘制堤身断面的实测轮廓线，及时动态掌控抛填施工效果。

在扫海平面测量图的绘制过程中，将前、后沿坡脚各自向外延展5 m圈定范围，以横向3m、纵向5m为间距进行测量轨迹线的划分。以水深测量图为依据，将堤身抛填边坡线坐标导入到相同CAD文件中，即可与边坡线实测数据进行对比。实测轮廓线与设计轮廓线对比见图2。

图2 实测轮廓线与设计轮廓线对比图解

4.结语

香港某水域防波堤工程中的抛填施工工程的实施需要熟知当地的施工环境以及施工条件。随后，笔者结合实际经验，对水上抛填施工工艺方法、抛填质量控制进行详述。总之，本次施工项目完整展现了香港水域防波堤工程中的抛填施工流程，为防波堤工程提供了成功案例与经验。