島式防波堤沉降位移觀測點優化分析

黃梓雄

（中交四航局第二工程有限公司，廣東 廣州 510230）

防波堤工程施工過程中及建成后，往往需要設置沉降位移觀測點進行觀測。現行規范對于防波堤沉降位移觀測點的構造形式沒有較為詳細的描述及定義，僅對沉降位移觀測點的布置間距進行量化和施工過程中的保護提出要求。沉降位移觀測點的構造形式不具備強制性和統一性，其設置是否便捷、安全可靠，成為評判設計施工是否科學合理的重要依據。

本文以潮州華瀛液化天然氣項目配套碼頭工程防波堤工程為研究對象，基于原設計防波堤堤身的沉降位移觀測點（以下簡稱觀測點）的設置及構造形式進行剖析。考慮了觀測點施工過程中存在的問題，針對觀測點設置的可靠性及構造的觀測便利性問題，研究了沉降位移觀測點最佳的設置方法及構造形式，提出優化措施并實施檢驗，為其他工程提供借鑒。

1 工程概況

本項目位于廣東省潮州市饒平縣所城鎮水龜地大埕灣作業區，主要內容為建設一條總長1398.3m 的島式防波堤，采用離岸式拋石斜坡堤結構型式。高程基準面采用當地理論最低潮面，防波堤底高程為-12.0～-16.0m，頂高程為+5.5m，堤頂寬9.95～11.5m，考慮允許越浪。防波堤堤心石規格為1～500kg 塊石，墊層塊石規格為1.5～3t，1.5～2.5t，2～4t 塊石，內外坡采用25t，30t，40t 扭王字塊體進行護面，護底塊石規格為0.8～1.2t、1.5～2.5t 和2～3t 塊石。在防波堤南端設置有一座導航燈樁基礎。

圖1 工程總平面布置圖

2 原設計方案

2.1 原設計方案結構

原設計方案中防波堤觀測點的平面布置及細部構造示意圖如圖2 所示：

圖2 原設計觀測點平面布置及細部構造示意圖

（1）臨時及永久觀測點按照100m 的間隔均勻布置在防波堤堤身兩側，觀測點橫向中心間距：臨時觀測點為5.5m，永久觀測點為4.5m；

（2）在防波堤堤心石拋填過程中，按照設計要求進行臨時觀測點布置。臨時觀測點主要由一根外徑為40mm 的鍍鋅鋼管及底部500*500mm 的沉降盤組成，頂上設置有普通管牙進行測量觀測；

（3）在墊層塊石拋填及理坡過程中，移除原先設置的臨時觀測點，更換為500*500*2000mm 的預制混凝土方樁，方樁突出護面塊體500mm，在其頂部設置有20mm 的鋼釘作為永久觀測點；

（4）在墊層塊石完成拋填理坡后，及時進行預制扭王字塊護面塊體吊裝，形成全斷面以抗抵抗風浪。

2.2 原設計方案特點

（1）扭王字塊采用隨機安放工藝，永久觀測點僅突出堤身頂面500mm。扭王字塊安放過程中，由于扭王字塊肢體安裝的朝向具有隨機性，大部分的永久觀測點受到碰撞、覆蓋而發生破壞；或者由于扭王字塊肢體的遮擋，測量人員無法從永久觀測點垂直引出進行觀測，導致永久觀測點觀測受限、無法發揮作用；

（2）扭王字塊有25t，30t 和40t 的規格，塊體尺寸較大。測量人員進行沉降位移觀測時，需要在塊體上進行上下攀爬，危險系數極高，且觀測不便；

（3）永久觀測點設置的間距過密，為100m 的間距。而根據《潮州華瀛液化天然氣接收站項目配套碼頭工程施工圖設計階段勘察巖土工程勘察報告（施工圖設計階段）》表明：本項目僅有400m 的堤身處于軟土地基上，但沉降觀測點的布置間距均為定值，無體現不同地質取值的差異性。由此推斷出沉降位移觀測點的間距可以根據地基的不同而進行進一步的優化。

3 方案優化

3.1 新的沉降位移觀測點設置

扭王字塊安裝完成后，原先設置的永久觀測點由于扭王字塊安放產生破壞或由于扭王字塊肢體的遮擋難以發揮作用，且測量人員攀爬扭王字塊進行沉降位移觀測存在一定的安全風險。同時依據《防波堤與護岸施工規范》，章節4.1.5 斜坡堤的沉降觀測點應根據設計要求、地質情況、結構特點和施工經驗設置，并應符合下列規定：（1）章節4.1.5.2：軟土地基上的斜坡堤，宜間隔100m～300m 設置一個，且不應少于3 個。（2）章節4.1.5.3：巖石或砂礫石地基上的斜坡堤，宜間隔200m～500m 設置一個，且不應少3 個。由此可知，本項目原設計方案中，永久觀測點的設置間距取了軟土地基設置間距的下限，為100m。

通過對地質勘查報告進行重新研讀并結合現行規范要求，并與設計人員進行充分討論和論證，最終設計同意新增的永久觀測點間距按照最大400 米進行控制、重新在防波堤堤身上設置5 個新的永久觀測點進行堤身沉降位移觀測。新增的觀測點1#、2#、3#和4#為防波堤堤身上設置的永久觀測點；新增的觀測點5#為利用南堤頭處的導航燈樁基礎進行設置的永久觀測點。具體如圖3 所示：

圖3 優化后的永久觀測點平面布置圖

圖4 優化后的永久觀測點細部構造圖

（1）新增的永久觀測點設置間距為300～400m，滿足規范連續進行防波堤堤身穩定性觀測的要求，其觀測數據具有可靠性；

（2）新增的永久觀測點數量合理，在考慮設置配套人行爬梯的情況下，造價可控，為工程建設各方所接受。

3.2 新增永久觀測點的細部構造

（1）新增的永久觀測點在已安裝的扭王字塊縫隙中進行設置，選址應滿足作業空間要求并確保永久觀測點可垂直引出扭王字塊頂面。在滿足縱向設置間距的前提下應盡可能設置在堤身中軸線周邊的位置。

（2）采用直徑219mm、壁厚4.5mm 的不銹鋼管引出扭王字塊頂面500mm 左右。底部采用水磨鉆機鉆孔嵌入護面塊石層并進行灌漿固定、嵌入深度嚴格控制在1500mm 以上。

（3）在不銹鋼管內填充微膨脹性水泥砂漿，在其頂端設置強制對中測量觀測釘。

（4）不銹鋼管垂直度偏差要求不超過1%。新增永久觀測點的細部構造如下圖所示：

3.3 配套爬梯設置

（1）導航燈樁基礎上的永久觀測點通過已經安裝好的踏步基礎，可直接到達進行觀測。

（2）新增的堤身永久觀測點通過配套設置的不銹鋼人行爬梯，可到達進行測量。

（3）人行爬梯根據現場扭王字塊安裝的姿態，因地制宜進行加工制作并固定，并配套設置好相應的安全防護措施，可滿足10 年的觀測使用要求。如圖5 所示。

圖5 人行爬梯平立面圖

圖6 永久觀測點設置建議

4 設計要點

4.1 結構功能性需求分析

由于島式防波堤堤頂通常不設置擋浪墻或者檢修通道，因此無法利用擋浪墻設置永久觀測點，無檢修通道也導致永久觀測點無法就近設置及存在到達問題。因此在防波堤施工過程中，應選取合理的間距設置沉降位移觀測點。在堤心石拋填過程中安放好踏步基礎并在其上設置永久觀測點，在踏步基礎上吊放對應的人行踏步，由踏步基礎向堤身兩側安放扭王字塊，確保永久觀測點不被破壞及護面塊體安放緊湊。

4.2 結構設計優化結果檢驗

通過在現狀扭王字塊中間尋找縫隙施作永久觀測點，并在堤身內側利用防波堤施作配套人行爬梯，爬梯固定在扭王字塊塊體上和支撐在墊層塊石頂部，確保爬梯穩定可靠，滿足安全測量的要求。同時爬梯底部高程取平均海平面，可滿足絕大部分時間的檢修要求。

新增的永久觀測點施工完成后，其連續性及可觀測性均能滿足規范要求，為持續進行堤身穩定性觀測提供有力保障。

5 結論

本文以潮州華瀛液化天然氣項目配套碼頭工程防波堤工程為例，通過對防波堤原案設計的沉降觀測點進行分析，優化了防波堤永久觀測點的設置間距及構造形式，掌握了沉降位移觀測點的設置方法，結論如下：

（1）防波堤永久觀測點的設置間距應根據地質情況的差異性進行靈活調整，觀測點的設置應確保經濟可靠，構造形式則須考慮后期維護及觀測的便利性。

（2）合理選取永久觀測點的布置間距，提前在堤身施工過程中安放好踏步基礎并在其上設置永久觀測點，由踏步基礎向堤身兩側安放護面塊體，確保永久觀測點不被破壞及護面塊體安放緊湊。