多工藝結(jié)合在離岸潮間帶海灘小型防波堤施工中的應(yīng)用

◎ 林海聰　黃志軍　中交廣州航道局有限公司

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多工藝結(jié)合在離岸潮間帶海灘小型防波堤施工中的應(yīng)用

◎ 林海聰黃志軍中交廣州航道局有限公司

摘要：作者論述了潮間帶小型防波堤在經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)保護中的作用，分析常規(guī)工藝的特點和局限性，探究此類建筑物的建造困難所在。引入多工藝結(jié)合的思路并展開分析，以洋浦干沖民心防波堤工程為例證明了多工藝結(jié)合在離岸潮間帶海灘小型防波堤施工應(yīng)用的可行性。

關(guān)鍵詞：潮間帶 防波堤 多工藝 結(jié)合 黏合元素

潮間帶是指大潮期的最高潮位和大潮期的最低潮位間的海岸，也就是海水漲至最高時所淹沒的地方開始至潮水退至最低時露出水面的范圍。在潮間帶生活的物種多樣，也是人類漁業(yè)和其他經(jīng)濟活動頻繁的海域。潮間帶分布著大量的漁沖、養(yǎng)殖場、濕地保護區(qū)、風(fēng)力發(fā)電設(shè)施、漁港等，生態(tài)建設(shè)生態(tài)保護日漸受到重視，既要滿足人類經(jīng)濟活動海域的改造使用、又要對海灘進行生態(tài)維護，平衡好兩者之間的關(guān)系，小型潛堤和防波堤可以很好的契合其中，相較于大型的圍海防波堤工程，小型防波堤占用水域小，多為離岸形態(tài)，呈短、底、小的特點，既能小范圍內(nèi)對漁港等進行防護，又不會對成片海域的各種潮流、泥沙、生物等生態(tài)平衡產(chǎn)生太多影響。研究好如何經(jīng)濟、快速地建設(shè)潮間帶防波堤是一項值得深入研究的課題。

1.常見防波堤拋石施工工藝分析

目前大部分的防波堤主要為拋石結(jié)構(gòu)，拋填石料的工藝主要為陸上推填和水上船舶拋填兩種（以下簡稱為陸拋和水拋），兩種工藝各具特點。

（1）陸上推填工藝主要利用自卸車輛將石料從陸上石場運輸至現(xiàn)場，卸料后由推土機或裝載車沿堤身延伸方向推填，不斷推進從而形成不斷向前延伸的石堤。陸上推填必須以潮間帶以上的海岸處為起點，推填堤身高度高于高潮面，堤身寬度能滿足車輛通行，要求石場、防波堤起點之間有陸路可通，工程量同防波堤長度和推填區(qū)域水深成正相關(guān)關(guān)聯(lián)，石料運輸距離和工程量是成本的主要影響因素。陸上推填不適宜堤面標(biāo)高較低的潛堤以及結(jié)構(gòu)較小的小型防波堤施工，因為施工難度大不經(jīng)濟。

（2）水上拋填主要利用駁船從碼頭將石料運抵現(xiàn)場，經(jīng)定位后采用船舶開底卸料或利用船上機械挖拋的方式將石料拋填至施工位置，不斷往復(fù)直至石料拋填至形成水下斷面并達(dá)到一定高度。水上拋填要求施工區(qū)水深能滿足船舶滿載吃水通過，對于開底卸料方式要求水深更大，否則會造成船舶被所卸的料堆擱淺；采用船上機械拋填形成的拋石標(biāo)高也因為船舶吃水原因而不能在高潮時露出水面。即水拋方式不適宜施工區(qū)水深淺于船舶吃水和拋石標(biāo)高出平均潮位的防波堤施工。水拋方式的成本主要同工程量和單次船舶的運載量有關(guān)。

2.潮間帶海灘防波堤施工難點

圖1　工程布置及地形圖

潮間帶高潮區(qū)多為淤泥灘涂，中潮區(qū)多為混有巖石、砂、淤泥質(zhì)底，大部分小型防波堤和潛堤位于潮間帶的中潮區(qū)，為此潮間帶小型防波堤具有如下特點：①規(guī)模小，堤身結(jié)構(gòu)小，堤頂標(biāo)高高潮時越浪；②通過陸路無法直接抵達(dá)；③通過水路無法直接拋填；④受潮汐影響，可施工時間短。

圖2　實際施工平面布置圖　

圖3　完成水拋后采用陸拋方式修建臨時碼頭

圖4　工程挖成推填后進行理坡作業(yè)

正是這樣的特點，常用的兩種防波堤拋填工藝均不能滿足施工要求。比如海南洋浦干沖民心防波堤工程，該防波堤目的在于改善傳統(tǒng)漁港的防浪條件，設(shè)計頂標(biāo)高為+4.0m，頂寬4.0m，為拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)，工程量僅2.7萬m3。洋浦地區(qū)平均潮位為+1.91m，潮差為1.81m，最高潮位4.06m，平均高潮位2.76m，平均低潮位1.10m，防波堤總長為285m，其中240m所在區(qū)域標(biāo)高在+0.6～+1.2m左右，堤頭約45 m靠近航道水深達(dá)-3.0m，具體見圖1。周邊海岸為居民區(qū)，無滿足石料運輸至現(xiàn)場通道，如采用陸拋方式需要修建大約1.5km的拋石通道，道路拋石工程量將達(dá)到11萬m3，并涉及到房屋、林地征地等問題。如采用船拋，則船舶滿載后吃水達(dá)到3.5m，在平均高潮時考慮0.5m富裕水深仍需水底標(biāo)高不淺于-1.24m，為此船舶只能抵達(dá)堤頭處，無法拋填。

在傳統(tǒng)單一工藝無法滿足施工需要的情況下，需要研究將多種工藝相結(jié)合，找到銜接多種單一工藝的關(guān)鍵點，使之形成一種滿足需求的方法。

3.工藝結(jié)合的理論

工藝結(jié)合的目的為將存在不足及有互補性的多種單一工藝在某些黏合元素作用下將各自特點相互結(jié)合，從而轉(zhuǎn)換為一種擁有原本單一工藝不具有的特點、功能并突破原本局限性的新工藝。黏合元素是結(jié)合效果的關(guān)鍵聯(lián)結(jié)，是結(jié)合后功能轉(zhuǎn)換的通道。多種單一工藝結(jié)合點只有一個的為簡單結(jié)合，多種單一功能相互多點融合，功能相互補，從而形成更高的效能的結(jié)合為復(fù)雜結(jié)合。

防波堤拋石的水拋和陸拋兩種工藝因潮間帶潮水的限制，形成了兩種特點分明的單一功能工藝。對于洋浦干沖民心防波堤工程中兩者的共同局限就是-3.0～+4.0m之間的施工界面，黏合元素就應(yīng)該在這的區(qū)間去尋找。中交廣航局施工人員在堤頭處建設(shè)一個標(biāo)高為+5.0m的臨時靠泊卸料碼頭，碼頭前沿水深延伸至-3.5m區(qū)域，并將陸拋所用的卡車、挖掘機、推土機等機械裝到船上，運輸石料的船舶成為了活動的靠近臨時碼頭的“石場”，臨時碼頭為了水拋和陸拋的黏合元素。黏合后發(fā)生如下轉(zhuǎn)化：1）水路運輸至陸路運輸?shù)霓D(zhuǎn)化，運輸石料船舶抵靠碼頭，卡車從船上裝料，以碼頭為起點向防波堤延伸方向推進；2）乘潮施工轉(zhuǎn)化為船舶和車輛均可全潮位施工；3）單一功能轉(zhuǎn)化為雙功能，堤頭處碼頭采用水拋，其他堤段采用陸拋。

4.工藝結(jié)合在洋浦民心防波堤工程的實踐

洋浦干沖民心防波堤工程是中交廣航局施工人員采用多工藝結(jié)合解決實際問題的案例。將水拋和陸拋兩種工藝結(jié)合，具體結(jié)合轉(zhuǎn)化后的工藝為：①在滿足船舶靠泊的水深處采用水拋方式形成碼頭基礎(chǔ)；②以碼頭為起點采用機械裝載船上石料進行推填?？紤]到原設(shè)計堤身寬度較窄，無法滿足按常規(guī)方式先推進后理坡的方式，創(chuàng)造性的調(diào)整為先按滿足通車要求的6.0m寬推填至尾部，然后由尾部向堤頭邊理坡邊削窄堤頂，最后再拆除臨時碼頭，理坡形成弧形堤頭。具體施工布置見圖2，施工現(xiàn)場參見圖3、圖4。工藝結(jié)合為解決處于潮間帶的洋浦干沖民心防波堤工程施工提供的解決困難的方案，該工程順利通過驗收也證明了該方案行之有效，避免了陸拋和更改方案的投資增加。

5.結(jié)論和推廣

水拋和陸拋相結(jié)合是一種效果良好的潮間帶防波堤拋石施工的方案，值得進一步改良和推廣應(yīng)用。同時多工藝結(jié)合的方法為解決工程難題提供了一種解決問題的思維方式，可以在其他工程施工和商品生產(chǎn)領(lǐng)域中實踐應(yīng)用。