海岸灘水下拋石施工技術與控制

范超斌

摘 要：南通某海上通道項目，水深條件差，低潮時基底露灘，且缺乏陸上拋填的可行性，塊石施工需采用水上過駁拋填的方法進行。詳細介紹了水上過駁拋石的流程、工藝及控制，探索出低潮淺灘的水下拋石方案，積累了施工經驗，具有一定的推廣價值。

關鍵詞：海岸灘 水下拋石 過駁 技術及控制

1.工程概況

南通某海上通道工程，位于江蘇省南通市沿海，遙望港閘與東安新閘之間，通州區(qū)小廟洪水道尾段北側腰沙上，呈“L”形布置。總平面布置圖如圖1所示。

本工程堤身主體采用袋裝砂棱體+回填堤心砂的結構形式，外側采用150-300kg的塊石進行護底、40-50cm的鋼筋混凝土柵欄板進行護坡，內側采用60-150kg的塊石進行護底、1t的四角空心方塊進行護坡，塊石量約17萬方，全部需要采用水下拋石進行施工，堤身抗浪、潮能力差，袋體形成一段、護底塊石和護面塊體要防護一段，以降低浪、潮對堤身主體造成損失。

2.自然條件

2.1 風況

本地區(qū)夏季盛行偏東南風，冬季盛行西北風，常風向為ESE向，次常風向為N、E向。強風向為NNE，極大風速30m/s，全年的大風主要集中在11、12月、1月和8月。

2.2 霧況

本地區(qū)春季霧日最多，冬季次之；霧期大部分延時約3～7h。

2.3 水文

（1）基面關系。各種基準面關系如下圖所示，本次施工采用國家85高程作為潮位及高程起算基面。

（2）潮汐特征。依據(jù)呂四海洋站1969～2001年實測潮位資料統(tǒng)計，工程海域平均潮差3.53m（國家85高程）。

（3）波浪。本海區(qū)波浪冬季以偏北方向為主，夏季以偏東南向為主，常浪向為N、NE、NW向，強浪向為NE，最大波高為3.8m；次強浪向為NN W～N向，最大波高為3.3～3.5m。全年無浪天數(shù)（H4%<0.1m）約占全年的50%， H4%>1.0m的天數(shù)為14d。

3.工程特點

因南通地區(qū)無石料供應，同時陸上運輸費用高、效率低，本工程石料需從浙江省舟山市海運至施工現(xiàn)場，運距遠，周期長；

施工現(xiàn)場基底標高比較高，約為-2.0～+1.5m（國家85高程），低潮時基底面為露灘狀態(tài)（如圖3所示），大型拋石船無法直接就位拋填，需進行倒駁，施工效率低；

工程位于無掩護的開敞海域，受風、浪、潮的影響較大，大風大潮極易造成堤身的損毀，需及時進行袋裝砂堤身的防護，拋石進度要求高。

4.拋石施工要求

4.1 材料要求

本工程石料要求為堅硬耐久的自然開山石料，堅硬完整、質地新鮮、耐風化、強度高和具有良好的抗水性，泥灰?guī)r、頁巖、粘土巖以及扁平、細長和已風化的塊石不得使用，石料浸水后飽和抗壓強度不得低于50MPa，比重須大于2.55t/m3。

4.2 技術要求

（1）護底棱體拋石斷面不得小于設計斷面，每10m一個斷面進行測量檢查；

（2）護面墊層塊石拋石厚度應滿足設計厚度，每10m一個斷面，1m一個點進行測量檢查。

（3）袋體形成一段、護底塊石和護面塊體要防護一段，從而使堤身受臺風、大潮影響的損失減少到最小，拋石施工進度要求高。

5.拋石施工方案

5.1 總體方案

本工程水下拋石施工采用“大型石料運輸船運輸，倒運至小型平板駁后，由小型平板駁對標就位拋石，分段分層理坡”的施工方法，關鍵設備采用“3000t石料運輸船+500t自帶挖掘機的平板駁”組合。

對于塊石的整平和拋填斷面的修整，采用挖掘機進行分層分段理坡，同時及時安排設備進行補拋和調整。

5.2 拋石施工方案

（1）施工工藝流程。具體施工流程如圖4所示。

（2）詳細施工方案。

①過駁施工。因3000t的石料運輸船為尖底船，為避免其低潮時擱淺造成船體損壞，該船舶需要停泊在過駁點，將石料過駁至500t的平板駁船，后由平板駁船運輸至現(xiàn)場并進行定位拋石。具體施工方法如圖5所示。

②典型施工。在正式拋填施工前，宜先選擇一段50m長的試驗段進行典型施工，以分析水深、波浪、海流、灘面對拋石作業(yè)的影響，并測量塊石在灘面成堆時石料的漂移情況，漂距試驗一般采用經驗公式計算：

L=0.8×VH/W1/6

式中W為塊石重量（kg）；V為拋石部位的水流速度（m/s）；L為塊石水平落距（m）；H為水深（m）。

在計算塊石的水平漂距后，得以確定拋石船的最佳位置，再根據(jù)拋石船型和斷面尺寸確定拋石量，結合石堆的長度和寬度確定船舶的縱移距離和橫移距離。

③過程控制。拋石船舶平行于堤軸線方向駐位，利用GPS（全球定位系統(tǒng)）導航船舶駐位于預定的位置后，施工員指揮拋石船進行拋填，邊拋填邊測水深，并及時做出標記，拋填量達到預先計算的所需量后，移船進行下一位置拋填。

另外，施工時要勤對水位，勤對導標，以保證拋石邊線的準確性，并做好施工記錄以確定下船次的定位，避免重拋和漏拋。

④整平施工。采用反鏟挖掘機進行整平作業(yè)，挖掘機通過平板駁乘高潮運至現(xiàn)場，平板駁駐留現(xiàn)場作為挖掘機在高潮位時的停靠平臺。低潮時，挖掘機進行護底塊石的整平與護面塊石的理坡工作，不足石料部分由拋石船運輸石料補充，高出的多余石料轉移至坡腳。具體施工方法如圖7所示。

5.3 安全保障措施

（1）開工前應向參加施工的全體人員進行安全交底；

（2）每天收聽天氣預報，及時了解天氣情況，遇到大風大浪時，所有施工船舶停止作業(yè)，并迅速撤退到安全地帶；

（3）所有特殊工種必須持證上崗，船舶及其他施工設備證件齊全，并備有救生、消防設備；

（4）拋石船要與堤身保持一定的安全距離，理坡時挖掘機站位要牢靠；

（5）大霧、大雨天氣等視線不清的情況下，禁止進行拋石施工；

（6）做好施工區(qū)域及船舶位置的水上安全警示標志。

6.結語

水下拋石是海堤工程中回填塊石的常用方法，南通某海上通道項目施工區(qū)水深不足，無法滿足大型石料船直接拋填，同時石料的總需求量和高峰需求量均比較大，拋石進度要求高，項目所在地無石料供應，且陸上推進拋填的方法效率低、成本高，水上過駁拋石在該項目上獲得了成功應用。

本項目拋石施工的順利實施，有效保障了堤身的防護，同時也積累了沿海灘涂條件下水上過駁拋石的施工經驗，獲得了較好的經濟效益，隨著港航基礎設施的進一步發(fā)展，越來越多的沿海港口將向海洋發(fā)展，該項目的施工經驗值得在該地區(qū)及更廣泛的地區(qū)推廣應用。

參考文獻：

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