防波堤工程结构类型及施工质量问题研究黄金顺

防波堤工程结构类型及施工质量问题研究黄金顺

黄金顺

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摘要：防波堤工程的质量对于码头区域船舶进出港的安全性具有积极意义，防波堤工程结构多样，在不同水深区域有不同的规范要求，对防波堤工程结构类型的详细研究能够掌握各种情况下的具体适用范围，对于提高防波堤工程的施工质量并延长其使用寿命具有一定作用。

关键词：防波堤；细部构造；技术探讨

引言

目前防波堤结构设计中对细部构造设计往往不够详细和深入,而对工程的施工和未来使用都造成影响,针对细部构造方面,结合工程实践,从设计和施工两方面着手进行探讨。

1防波堤工程结构类型分析

1.1重型防波堤

1.1.1斜坡堤

波浪遇到斜坡堤后将发生明显的形变，斜坡堤将面临较为集中的局部水压，水底坡面将出现反压力，斜坡堤的外坡使用天然的大石块，并辅以人工混凝土护面，堤身常通过分层块石堆成，堤顶高程由波浪上爬高度以及允许的越波量确定，斜坡堤一般在水深较小的软土地基条件下较为适用。

1.1.2直墙堤

正向波遇直墙堤后会发生反射而形成立波，完全立波情况下的波高是原始波高的两倍，但波长保持不变，波峰与波谷交替出现，位于墙前部四分之一波长位置的波节较为平稳。直墙承载着立波压力，一般情况下使用混凝土沉箱，波浪较小的码头区域也可使用木笼或管柱排列结构。直墙堤在地基密实区域较为常用，墙底部使用碎石作为基床，堤外使用大石块护面，堤内部分可作为码头使用，越波时直墙堤顶部高程可适当降低以削弱立波压力，也可采用削角顶盖的方式实现。

1.1.3混成堤

混成堤上部结构为混凝土直墙，下部结构使用斜坡式突基床，依据突基床顶部高程的差异性，波浪的破碎临界值为1.0至1.5倍波高，在复合地基载荷情况下宜使用较低突基床，但应防止突基床过低引起直墙前水深较小，此时会形成破波现象，且直墙将承受较大的破波压力，远大于立波压力，对直墙的稳定性带来不利影响。为此，突基床外部应使用大石块护面或压肩，在破波情况下应使用较高基床以减少对直墙的冲击。

1.2轻型防波堤

1.2.1透空堤

在防波堤工程实际应用中，考虑到深水区域重型防波堤一般工程量较大，且成本预算不够经济，这种情况下一般使用轻型透空堤。透空堤上部结构搭建在支撑桩上，其下部结构具有透水功能，3倍波高水深集中有80%以上波能，透空堤结构水下2倍波高处具有放浪作用，透空堤结构以空箱、斜板及平板为主，桩柱等构件也为透空式结构，便于底部波能的穿过。

1.2.2浮堤

浮堤的主要结构由浮体及锚系构件组成，对水层表面的波能具有削弱作用，浮体结构包括排筏、空箱以及其他构件，一般通过铁锚来系在特定的沉块上。各道浮堤的宽度均应满足设计要求，符合码头实际工程需要，必要时增设浮堤来提高防浪效果。另外，其结构通常具有较低的稳定性，在工程设计中应充分考虑其平面的布置问题。针对浮堤易于移动等特点，可视工程需要将部分浮堤移作他用来降低工程成本。但浮堤仅适用于深水浪小区域或其他临时性防浪区域，因此，其结构具有一定的使用局限性。

1.2.3射水堤

射水堤主要通过水泵喷射水流来达到削弱水层表面波能的目的，在码头临时性施工及维修区域的使用较为常见，但射水堤一般耗能较大，且锈蚀及生物体附着现象经常发生，这些问题使得射水堤在码头施工的应用中存在诸多问题，因此在实际的施工中应注意适用条件。

2施工质量控制

2.1淤泥置换质量控制

对于在淤泥质软基上筑建防波堤,采用爆炸法进行软基处理是近年发展成熟的1种行之有效的施工工艺。爆炸挤淤后,对淤泥置换效果进行有效控制,确保淤泥置换到位,是关系到防波堤工程施工质量的关键。对于爆炸挤淤的质量控制,主要采用2种方法:①在堤身施工过程中过磅统计日抛石料量,根据体积平衡法逐段测算抛石体底部位置,同设计断面进行比较,推断施工中淤泥置换效果;②在堤身形成后,采用钻探法和物探法联合进行检测,探测全堤在实施爆破挤淤后的堤身落底情况。上述2种作法是目前工程界对挤淤效果质量控制的通常作法,但本人认为存在较大弊病:①施工过程中通过体积平衡法来推算淤泥置换效果,受如下因素影响,结果极不可靠:a.按地质勘察规范,防波堤的勘探点布置间距为100～500m,勘探点布置较稀,地质变化情况无法全部准确揭示,因此造成设计填料工程量不准确,有时甚至出入较大;b.填料在爆破挤淤后的比重无法准确测定,只能靠推算确定,导致过磅统计的填料累计重量在转算体积时产生较大误差,因此统计的填料工程量与实际相比误差较大。因体积平衡的双方均存在误差,导致体积平衡法无法真实反映实际情况。②堤身形成后对挤淤效果进行钻探与物探联合检测,是1种科学有效的检测方法,但因堤身是逐段推进完成的,即爆炸挤淤填石、垫层石施工、护面块体安放是同步推进的,在防波堤抛填结束后,护面工程业已部分完成,此时如检测发现缺陷,将无法进行返工或返工成本极大。爆炸法处理水下软基是1种多循环处理方法,施工中对前一循环的工程质量及时进行检测,根据检测结果及时调整爆炸参数,并对上一循环存在的质量问题及时予以排除,这是保证工程施工质量的根本手段。根据本工程在爆炸挤淤填石质量控制方面的实践,建议按如下作法进行:①根据钻探资料显示的淤泥深度和施工工艺,将防波堤分为若干个施工段,施工段长度控制在50～100m,爆炸挤淤施工单位应针对每一施工段编制施工方案、计算调整相应的爆炸参数;②对已爆填完成的上一施工段,采用物探或探地雷达进行断面检测,并在检测断面上布置一定数量的钻孔,因钻孔资料较精确,可以作为修正物探指标的依据,通过物探和钻探的联合检测,确定该施工段的爆炸挤淤施工质量,如发现质量缺陷,可以及时采用其他铺助手段予以消除,只有符合要求,才能进行垫层石、护面块体安装等后序施工;③根据上一施工段的施工效果进行本施工段的爆炸参数和施工工艺的调整,确保本施工段施工更科学可行。

2.2爆炸挤淤工法的填料质量控制

在本工程爆炸挤淤填石施工过程中,曾发生0+90～0+110m段堤身侧面经反复爆填而无法到位,即无法“拉”至设计要求的坡脚位置,无法形成坡脚平台。对防波堤而言,因坡脚平台支撑着坡脚以上斜坡护面块体的重量,其施工质量优劣直接影响护面块体的稳定,从而也决定着堤身的安全,所以堤脚平台是防波堤施工的关键环节。该段堤身坡脚经水上补料、爆夯,虽达到了设计要求的断面尺寸,但由于其与堤身其他部分不是一次性形成,整体性相对较差,且由于采用水上补料施工,施工成本增加较多,故仅可作为补救措施,不可推广使用。

2.3插砌条石施工质量控制

防波堤的内侧风浪较小,为节省投资,石材资源丰富的地区在防波堤内侧往往采用插砌条石进行护面。插砌条石稳定、整齐、施工简便,深受业主欢迎。

结语

防波堤工程在防止泥沙堆积和波浪冲击等方面具有重要意义，属沿海港口码头重要的人工防御工程。本文对防波堤工程的结构类型进行了深入研究，归纳了施工过程中应注意的事项及常见质量问题，提出了防波堤工程施工的质量控制策略，本文研究内容为防波堤工程的施工方案提供了相应的借鉴，具有一定的工程实用价值。

参考文献

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[2]李庆峰,刘迪.建筑工程施工管理中存在的问题及对策[J].辽宁经济,2012(6):8-15.

[3]中华人民共和国水利行业标准.水工挡土墙设计规范(SL379-2007)[S].北京:人民交通出版社,2007.