趙攀 中交一航局第五工程有限公司

鄧海軍 中交四航局第三工程有限公司

1.工程概述

阿比讓港位于布里耶瀉湖沿岸，通過(guò)寬250m、水深13.5～15m的弗里迪運(yùn)河與幾內(nèi)亞灣連通，可通航萬(wàn)噸級(jí)海輪。擬改造的防波堤即位于弗里迪運(yùn)河的口門(mén)處，包括老防波堤的拆除和新防波堤的修建。河口寬度從200m擴(kuò)大到250m，西防波堤堤頭需要退后約77m，向海測(cè)延長(zhǎng)約25m。新建西防波堤的總長(zhǎng)度約600m。

依托工程主要在運(yùn)河口門(mén)處，外接大西洋，雖處在赤道無(wú)風(fēng)帶，但受梯度力影響，口門(mén)處涌浪較大且波較長(zhǎng)，極端天氣情況下波高超過(guò)2.0m。運(yùn)河的水流特別是位于湖口的水流流速很大。弗里迪運(yùn)河通過(guò)水流最大速度：漲潮干燥季節(jié)為2.3m/s，洪水季節(jié)為2.1m/s；退潮干燥季節(jié)為2.7m/s，洪水季節(jié)為3.0m/s。

防波堤工程主體結(jié)構(gòu)主要為三層規(guī)格石，包含部分堤心石，靠近口門(mén)區(qū)域由于海況較差，船舶長(zhǎng)時(shí)間?？亢投ㄎ蛔鳂I(yè)存在很大困難和風(fēng)險(xiǎn)，普通的駁船挖掘機(jī)拋填塊石工藝無(wú)法滿(mǎn)足施工質(zhì)量要求，主要采用開(kāi)體駁拋石的施工工藝。

2.工程特點(diǎn)及難點(diǎn)分析

2.1 特點(diǎn)和難點(diǎn)

由于阿比讓港為西非第一大港，施工期間港口正常營(yíng)運(yùn)，運(yùn)河船舶進(jìn)出較多，施工船舶需在航道鄰近水域作業(yè)，運(yùn)營(yíng)船舶對(duì)施工干擾大，協(xié)調(diào)難度大?？陂T(mén)處水域開(kāi)闊/無(wú)掩護(hù)，涌浪較大導(dǎo)致有效工作時(shí)間減少，安全風(fēng)險(xiǎn)大。新堤堤頭施工難度大，口門(mén)外側(cè)新防波堤塊石拋填處于外海無(wú)掩護(hù)區(qū)域，施工期間堤身結(jié)構(gòu)易被外海波浪破壞。此外，水上交叉作業(yè)多，拋石船組與開(kāi)挖船組安全距離有限，船舶靠離存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 應(yīng)對(duì)方案

用浮鼓作為警戒標(biāo)識(shí)將航道與施工水域嚴(yán)格區(qū)分；船舶通航協(xié)調(diào)小組加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度與港務(wù)局的聯(lián)系，并根據(jù)港務(wù)局進(jìn)出港船舶安排，合理調(diào)配施工船。通過(guò)采取開(kāi)體駁拋石施工工藝減少船舶在口門(mén)處的停留時(shí)間，降低安全風(fēng)險(xiǎn)；固定專(zhuān)人收聽(tīng)和發(fā)布天氣預(yù)報(bào)，合理安排作業(yè)時(shí)間；根據(jù)極端天氣情況及時(shí)做好防范措施，確保施工船舶的安全。

選擇在11月～3月涌浪較小的時(shí)間施工該區(qū)域。新建防波堤分段進(jìn)行，水上拋石按50m分段、陸上拋石按30m分段，前段塊石拋填及塊體安裝完成后進(jìn)行下一段施工。在現(xiàn)場(chǎng)備足石料，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)坡面防護(hù)，以保證堤身結(jié)構(gòu)安全。合理布置船舶帶纜點(diǎn)并設(shè)置明顯標(biāo)識(shí)；合理安排工序，提前做好項(xiàng)目實(shí)施策劃，合理安排各船舶作業(yè)，保證交叉作業(yè)時(shí)的最小安全距離。

3.開(kāi)體駁定點(diǎn)分層拋石工藝

防波堤主體主要為各規(guī)格塊石，分三層進(jìn)行拋填，堤頭區(qū)域由于海況較差，為增加堤身穩(wěn)定性，在原來(lái)三層塊石的基礎(chǔ)上增加大量堤心石。防波堤堤頭區(qū)域均采用開(kāi)體駁拋填的施工工藝。

為滿(mǎn)足防波堤拋石施工，在阿比讓Sikensi地區(qū)開(kāi)發(fā)了一處采石場(chǎng)，采用鉆孔爆破、挖掘機(jī)挑料篩分方法開(kāi)采規(guī)格石和堤心石，石場(chǎng)距離防波堤現(xiàn)場(chǎng)96km，首先采用自卸車(chē)運(yùn)輸至距離現(xiàn)場(chǎng)10km的石料出運(yùn)碼頭，后裝船運(yùn)輸至防波堤現(xiàn)場(chǎng)暫時(shí)存放。為滿(mǎn)足水上塊石拋填的質(zhì)量要求，每層塊石拋填需要進(jìn)行開(kāi)體駁粗拋及自航駁精確補(bǔ)拋兩道工序。

3.1 開(kāi)體駁粗拋

3.1.1 石料裝船

石料裝船采用自航駁倒料的方式。首先自航駁?？课鞣啦ǖ躺狭洗a頭，挖掘機(jī)在料場(chǎng)挑料裝車(chē)，自卸車(chē)運(yùn)輸至船上。然后開(kāi)體駁?？孔院今g一側(cè)，通過(guò)纜繩使兩條船緊靠在一起，自航駁上挖掘機(jī)將石料倒至開(kāi)體駁內(nèi)，裝船時(shí)保證船體平衡穩(wěn)定性，石料裝填量較大時(shí)必須兩側(cè)裝料。

由于每船石料裝填方量和裝填方式不一致，在開(kāi)體駁倒料之前對(duì)司操手進(jìn)行簡(jiǎn)單交底，說(shuō)明石料規(guī)格、裝填方量、每船石料裝填位置和長(zhǎng)度，例如有時(shí)因受塊石拋填區(qū)域海況和水流影響，開(kāi)體駁?？慷ㄎ获g時(shí)存在船頭朝向的差別，需將石料裝在開(kāi)體駁的船頭或船尾一側(cè)。

3.1.2 開(kāi)體駁進(jìn)場(chǎng)拋石

開(kāi)體駁拋石需由定位方駁輔助定位，拋石之前拋石工和測(cè)量人員提前到達(dá)定位方駁上，使用GPS將定位方駁移至預(yù)定拋石區(qū)域附近等待。開(kāi)體駁裝料完成后根據(jù)潮水情況駛?cè)腩A(yù)定拋石區(qū)域，?？慷ㄎ环今g，此時(shí)測(cè)量人員轉(zhuǎn)至開(kāi)體駁一側(cè)，按照提前準(zhǔn)備好的拋石順序表中的拋石位置指揮船組人員通過(guò)收放纜繩將開(kāi)體駁移至預(yù)定拋石位置，開(kāi)駁拋填。

開(kāi)體駁石料倉(cāng)長(zhǎng)30m、寬8m，開(kāi)口寬度2.5m。施工過(guò)程中2個(gè)開(kāi)體駁輪流裝料進(jìn)場(chǎng)拋石，裝料地點(diǎn)距離施工現(xiàn)場(chǎng)約1km，考慮平均每駁裝料250m3（施工中實(shí)際裝料方量根據(jù)拋填面積和厚度確定），從裝船開(kāi)始至拋石結(jié)束返回裝料地點(diǎn)共用時(shí)約4h，每個(gè)臺(tái)班按照12h考慮，由于當(dāng)?shù)爻毕珵榘肴粘?，每個(gè)臺(tái)班正常有效工作時(shí)長(zhǎng)為6h（現(xiàn)場(chǎng)涌浪較小、滿(mǎn)足施工條件的情況下），考慮在有效施工時(shí)段之前可以提前備料，實(shí)際施工平均效率為每個(gè)臺(tái)班4駁，約1000m3。

開(kāi)體駁應(yīng)平行于堤身軸線定位，船舶定位過(guò)程中拋石工和測(cè)量人員應(yīng)與船組人員保持順暢溝通，配合默契。船組根據(jù)水流情況及風(fēng)向確定拋石船船頭船尾朝向，一般為逆流方向?？浚创^朝向與水流流向相反，減少定位誤差。

定位方駁移船過(guò)程中，若遇到水流流速較大或涌浪較大的情況導(dǎo)致移動(dòng)困難，開(kāi)體駁可活車(chē)助力?？拷A(yù)定拋石位置時(shí)應(yīng)放緩絞船速度，測(cè)量人員進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)，到達(dá)拋石位置后定位方駁迅速將錨纜固定，此時(shí)開(kāi)體駁應(yīng)控制在30～90s內(nèi)拋下塊石，使拋下的石碓厚度比較均勻。實(shí)際拋填前通過(guò)試拋測(cè)出拋填后實(shí)際斷面情況，以調(diào)整拋填位置和拋填量，繪制拋填船位圖。

3.1.3 拋石完畢返航

開(kāi)體駁拋填完成后解纜返回上料碼頭繼續(xù)裝填石料，依據(jù)拋石順序表準(zhǔn)備進(jìn)行下一個(gè)船位塊石拋填。

根據(jù)拋填區(qū)域及拋填厚度的大小，每拋填一定駁數(shù)需進(jìn)行一次水深測(cè)量，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算拋填前后兩次標(biāo)高差值，并與設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行比較分析，以便決定下次拋填位置和拋填量，這樣反復(fù)拋填至設(shè)計(jì)線附近為止。實(shí)際拋填時(shí)一般將最終拋填標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高的差值控制在負(fù)偏差，以便后續(xù)自航駁精確補(bǔ)拋，提高塊石拋填質(zhì)量。

3.2 自航駁精拋

采用開(kāi)體駁進(jìn)行塊石定點(diǎn)拋填一般很難一次性達(dá)到設(shè)計(jì)斷面要求，加上口門(mén)處海況較差，只能盡量控制大部分拋填標(biāo)高接近設(shè)計(jì)值，還需要進(jìn)行小量的精確補(bǔ)拋。塊石精確補(bǔ)拋還需要自航駁配反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行拋填施工。

施工前，技術(shù)員根據(jù)開(kāi)體駁拋填的最終斷面圖結(jié)合設(shè)計(jì)斷面圖計(jì)算剩余補(bǔ)拋的塊石量，合理安排石料裝船，避免因石料裝載過(guò)少或過(guò)多造成成本浪費(fèi)。

水上塊石精確拋填采用駁船挖掘機(jī)工藝。測(cè)量人員利用GPS指揮拋石船平行于防波堤軸線方向進(jìn)行駐位，拋石船首先駐位于坡腳線內(nèi)側(cè)并預(yù)留拋石位置，挖掘機(jī)將拋石船上石料拋填于坡腳線位置，達(dá)到設(shè)計(jì)斷面后沿垂直于防波堤軸線方向向陸域側(cè)移船繼續(xù)拋填。塊石拋填時(shí)拋石工按水位打水砣測(cè)水深，控制拋石高度。在完成一個(gè)船位拋填后平行于堤軸線方向移至下一船位繼續(xù)進(jìn)行拋填作業(yè)。拋填完成后采用水砣或測(cè)深儀測(cè)量已完成區(qū)域的水深，檢測(cè)拋填效果，將水深文件與設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行比較后計(jì)算出該區(qū)域的偏差，對(duì)偏差較大區(qū)域由拋石船組進(jìn)行二次補(bǔ)拋。循環(huán)以上施工步驟若干次，直到該區(qū)段成型斷面滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

4.結(jié)語(yǔ)

塊石拋填是防波堤的重點(diǎn)施工內(nèi)容，水上塊石拋填更是此項(xiàng)目的難點(diǎn)所在，保障其施工質(zhì)量非常關(guān)鍵?？铺氐贤甙⒈茸尭劭跀U(kuò)建項(xiàng)目防波堤工程處于運(yùn)河口門(mén)處，外接大西洋，屬于無(wú)掩護(hù)水域施工，施工條件非常復(fù)雜，因此對(duì)塊石拋填施工質(zhì)量控制有更高的要求。項(xiàng)目采用開(kāi)體駁定點(diǎn)分層拋石工藝，堤心石及其他各層規(guī)格塊石一次成型率達(dá)到100%，驗(yàn)收一次通過(guò)率100%，并且經(jīng)幾次大浪襲擊后仍然穩(wěn)固，證明質(zhì)量可靠?？蔀槠渌蟹啦ǖ趟蠅K石拋填施工提供理論和實(shí)踐依據(jù)。