外海无掩护水域开体驳定点分层抛石工艺研究

赵攀 中交一航局第五工程有限公司

邓海军 中交四航局第三工程有限公司

1.工程概述

阿比让港位于布里耶泻湖沿岸，通过宽250m、水深13.5～15m的弗里迪运河与几内亚湾连通，可通航万吨级海轮。拟改造的防波堤即位于弗里迪运河的口门处，包括老防波堤的拆除和新防波堤的修建。河口宽度从200m扩大到250m，西防波堤堤头需要退后约77m，向海测延长约25m。新建西防波堤的总长度约600m。

依托工程主要在运河口门处，外接大西洋，虽处在赤道无风带，但受梯度力影响，口门处涌浪较大且波较长，极端天气情况下波高超过2.0m。运河的水流特别是位于湖口的水流流速很大。弗里迪运河通过水流最大速度：涨潮干燥季节为2.3m/s，洪水季节为2.1m/s；退潮干燥季节为2.7m/s，洪水季节为3.0m/s。

防波堤工程主体结构主要为三层规格石，包含部分堤心石，靠近口门区域由于海况较差，船舶长时间停靠和定位作业存在很大困难和风险，普通的驳船挖掘机抛填块石工艺无法满足施工质量要求，主要采用开体驳抛石的施工工艺。

2.工程特点及难点分析

2.1 特点和难点

由于阿比让港为西非第一大港，施工期间港口正常营运，运河船舶进出较多，施工船舶需在航道邻近水域作业，运营船舶对施工干扰大，协调难度大。口门处水域开阔/无掩护，涌浪较大导致有效工作时间减少，安全风险大。新堤堤头施工难度大，口门外侧新防波堤块石抛填处于外海无掩护区域，施工期间堤身结构易被外海波浪破坏。此外，水上交叉作业多，抛石船组与开挖船组安全距离有限，船舶靠离存在安全风险。

2.2 应对方案

用浮鼓作为警戒标识将航道与施工水域严格区分；船舶通航协调小组加强现场调度与港务局的联系，并根据港务局进出港船舶安排，合理调配施工船。通过采取开体驳抛石施工工艺减少船舶在口门处的停留时间，降低安全风险；固定专人收听和发布天气预报，合理安排作业时间；根据极端天气情况及时做好防范措施，确保施工船舶的安全。

选择在11月～3月涌浪较小的时间施工该区域。新建防波堤分段进行，水上抛石按50m分段、陆上抛石按30m分段，前段块石抛填及块体安装完成后进行下一段施工。在现场备足石料，根据实际情况及时进行临时坡面防护，以保证堤身结构安全。合理布置船舶带缆点并设置明显标识；合理安排工序，提前做好项目实施策划，合理安排各船舶作业，保证交叉作业时的最小安全距离。

3.开体驳定点分层抛石工艺

防波堤主体主要为各规格块石，分三层进行抛填，堤头区域由于海况较差，为增加堤身稳定性，在原来三层块石的基础上增加大量堤心石。防波堤堤头区域均采用开体驳抛填的施工工艺。

为满足防波堤抛石施工，在阿比让Sikensi地区开发了一处采石场，采用钻孔爆破、挖掘机挑料筛分方法开采规格石和堤心石，石场距离防波堤现场96km，首先采用自卸车运输至距离现场10km的石料出运码头，后装船运输至防波堤现场暂时存放。为满足水上块石抛填的质量要求，每层块石抛填需要进行开体驳粗抛及自航驳精确补抛两道工序。

3.1 开体驳粗抛

3.1.1 石料装船

石料装船采用自航驳倒料的方式。首先自航驳停靠西防波堤上料码头，挖掘机在料场挑料装车，自卸车运输至船上。然后开体驳停靠自航驳一侧，通过缆绳使两条船紧靠在一起，自航驳上挖掘机将石料倒至开体驳内，装船时保证船体平衡稳定性，石料装填量较大时必须两侧装料。

由于每船石料装填方量和装填方式不一致，在开体驳倒料之前对司操手进行简单交底，说明石料规格、装填方量、每船石料装填位置和长度，例如有时因受块石抛填区域海况和水流影响，开体驳停靠定位驳时存在船头朝向的差别，需将石料装在开体驳的船头或船尾一侧。

3.1.2 开体驳进场抛石

开体驳抛石需由定位方驳辅助定位，抛石之前抛石工和测量人员提前到达定位方驳上，使用GPS将定位方驳移至预定抛石区域附近等待。开体驳装料完成后根据潮水情况驶入预定抛石区域，停靠定位方驳，此时测量人员转至开体驳一侧，按照提前准备好的抛石顺序表中的抛石位置指挥船组人员通过收放缆绳将开体驳移至预定抛石位置，开驳抛填。

开体驳石料仓长30m、宽8m，开口宽度2.5m。施工过程中2个开体驳轮流装料进场抛石，装料地点距离施工现场约1km，考虑平均每驳装料250m3（施工中实际装料方量根据抛填面积和厚度确定），从装船开始至抛石结束返回装料地点共用时约4h，每个台班按照12h考虑，由于当地潮汐为半日潮，每个台班正常有效工作时长为6h（现场涌浪较小、满足施工条件的情况下），考虑在有效施工时段之前可以提前备料，实际施工平均效率为每个台班4驳，约1000m3。

开体驳应平行于堤身轴线定位，船舶定位过程中抛石工和测量人员应与船组人员保持顺畅沟通，配合默契。船组根据水流情况及风向确定抛石船船头船尾朝向，一般为逆流方向停靠，即船头朝向与水流流向相反，减少定位误差。

定位方驳移船过程中，若遇到水流流速较大或涌浪较大的情况导致移动困难，开体驳可活车助力。靠近预定抛石位置时应放缓绞船速度，测量人员进入测量状态，到达抛石位置后定位方驳迅速将锚缆固定，此时开体驳应控制在30～90s内抛下块石，使抛下的石碓厚度比较均匀。实际抛填前通过试抛测出抛填后实际断面情况，以调整抛填位置和抛填量，绘制抛填船位图。

3.1.3 抛石完毕返航

开体驳抛填完成后解缆返回上料码头继续装填石料，依据抛石顺序表准备进行下一个船位块石抛填。

根据抛填区域及抛填厚度的大小，每抛填一定驳数需进行一次水深测量，根据测量数据计算抛填前后两次标高差值，并与设计断面进行比较分析，以便决定下次抛填位置和抛填量，这样反复抛填至设计线附近为止。实际抛填时一般将最终抛填标高与设计标高的差值控制在负偏差，以便后续自航驳精确补抛，提高块石抛填质量。

3.2 自航驳精抛

采用开体驳进行块石定点抛填一般很难一次性达到设计断面要求，加上口门处海况较差，只能尽量控制大部分抛填标高接近设计值，还需要进行小量的精确补抛。块石精确补抛还需要自航驳配反铲挖掘机进行抛填施工。

施工前，技术员根据开体驳抛填的最终断面图结合设计断面图计算剩余补抛的块石量，合理安排石料装船，避免因石料装载过少或过多造成成本浪费。

水上块石精确抛填采用驳船挖掘机工艺。测量人员利用GPS指挥抛石船平行于防波堤轴线方向进行驻位，抛石船首先驻位于坡脚线内侧并预留抛石位置，挖掘机将抛石船上石料抛填于坡脚线位置，达到设计断面后沿垂直于防波堤轴线方向向陆域侧移船继续抛填。块石抛填时抛石工按水位打水砣测水深，控制抛石高度。在完成一个船位抛填后平行于堤轴线方向移至下一船位继续进行抛填作业。抛填完成后采用水砣或测深仪测量已完成区域的水深，检测抛填效果，将水深文件与设计断面进行比较后计算出该区域的偏差，对偏差较大区域由抛石船组进行二次补抛。循环以上施工步骤若干次，直到该区段成型断面满足设计规范要求。

4.结语

块石抛填是防波堤的重点施工内容，水上块石抛填更是此项目的难点所在，保障其施工质量非常关键。科特迪瓦阿比让港口扩建项目防波堤工程处于运河口门处，外接大西洋，属于无掩护水域施工，施工条件非常复杂，因此对块石抛填施工质量控制有更高的要求。项目采用开体驳定点分层抛石工艺，堤心石及其他各层规格块石一次成型率达到100%，验收一次通过率100%，并且经几次大浪袭击后仍然稳固，证明质量可靠。可为其它所有防波堤水上块石抛填施工提供理论和实践依据。