島式防波堤沉降位移觀測(cè)點(diǎn)優(yōu)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(guò)程中及建成后，往往需要設(shè)置沉降位移觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)?，F(xiàn)行規(guī)范對(duì)于防波堤沉降位移觀測(cè)點(diǎn)的構(gòu)造形式?jīng)]有較為詳細(xì)的描述及定義，僅對(duì)沉降位移觀測(cè)點(diǎn)的布置間距進(jìn)行量化和施工過(guò)程中的保護(hù)提出要求。沉降位移觀測(cè)點(diǎn)的構(gòu)造形式不具備強(qiáng)制性和統(tǒng)一性，其設(shè)置是否便捷、安全可靠，成為評(píng)判設(shè)計(jì)施工是否科學(xué)合理的重要依據(jù)。

本文以潮州華瀛液化天然氣項(xiàng)目配套碼頭工程防波堤工程為研究對(duì)象，基于原設(shè)計(jì)防波堤堤身的沉降位移觀測(cè)點(diǎn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)觀測(cè)點(diǎn)）的設(shè)置及構(gòu)造形式進(jìn)行剖析?？紤]了觀測(cè)點(diǎn)施工過(guò)程中存在的問(wèn)題，針對(duì)觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置的可靠性及構(gòu)造的觀測(cè)便利性問(wèn)題，研究了沉降位移觀測(cè)點(diǎn)最佳的設(shè)置方法及構(gòu)造形式，提出優(yōu)化措施并實(shí)施檢驗(yàn)，為其他工程提供借鑒。

1 工程概況

本項(xiàng)目位于廣東省潮州市饒平縣所城鎮(zhèn)水龜?shù)卮筵魹匙鳂I(yè)區(qū)，主要內(nèi)容為建設(shè)一條總長(zhǎng)1398.3m 的島式防波堤，采用離岸式拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)型式。高程基準(zhǔn)面采用當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵?，防波堤底高程?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(guī)格為1～500kg 塊石，墊層塊石規(guī)格為1.5～3t，1.5～2.5t，2～4t 塊石，內(nèi)外坡采用25t，30t，40t 扭王字塊體進(jìn)行護(hù)面，護(hù)底塊石規(guī)格為0.8～1.2t、1.5～2.5t 和2～3t 塊石。在防波堤南端設(shè)置有一座導(dǎo)航燈樁基礎(chǔ)。

圖1 工程總平面布置圖

2 原設(shè)計(jì)方案

2.1 原設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)

原設(shè)計(jì)方案中防波堤觀測(cè)點(diǎn)的平面布置及細(xì)部構(gòu)造示意圖如圖2 所示：

圖2 原設(shè)計(jì)觀測(cè)點(diǎn)平面布置及細(xì)部構(gòu)造示意圖

（1）臨時(shí)及永久觀測(cè)點(diǎn)按照100m 的間隔均勻布置在防波堤堤身兩側(cè)，觀測(cè)點(diǎn)橫向中心間距：臨時(shí)觀測(cè)點(diǎn)為5.5m，永久觀測(cè)點(diǎn)為4.5m；

（2）在防波堤堤心石拋填過(guò)程中，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行臨時(shí)觀測(cè)點(diǎn)布置。臨時(shí)觀測(cè)點(diǎn)主要由一根外徑為40mm 的鍍鋅鋼管及底部500*500mm 的沉降盤(pán)組成，頂上設(shè)置有普通管牙進(jìn)行測(cè)量觀測(cè)；

（3）在墊層塊石拋填及理坡過(guò)程中，移除原先設(shè)置的臨時(shí)觀測(cè)點(diǎn)，更換為500*500*2000mm 的預(yù)制混凝土方樁，方樁突出護(hù)面塊體500mm，在其頂部設(shè)置有20mm 的鋼釘作為永久觀測(cè)點(diǎn)；

（4）在墊層塊石完成拋填理坡后，及時(shí)進(jìn)行預(yù)制扭王字塊護(hù)面塊體吊裝，形成全斷面以抗抵抗風(fēng)浪。

2.2 原設(shè)計(jì)方案特點(diǎn)

（1）扭王字塊采用隨機(jī)安放工藝，永久觀測(cè)點(diǎn)僅突出堤身頂面500mm。扭王字塊安放過(guò)程中，由于扭王字塊肢體安裝的朝向具有隨機(jī)性，大部分的永久觀測(cè)點(diǎn)受到碰撞、覆蓋而發(fā)生破壞；或者由于扭王字塊肢體的遮擋，測(cè)量人員無(wú)法從永久觀測(cè)點(diǎn)垂直引出進(jìn)行觀測(cè)，導(dǎo)致永久觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)受限、無(wú)法發(fā)揮作用；

（2）扭王字塊有25t，30t 和40t 的規(guī)格，塊體尺寸較大。測(cè)量人員進(jìn)行沉降位移觀測(cè)時(shí)，需要在塊體上進(jìn)行上下攀爬，危險(xiǎn)系數(shù)極高，且觀測(cè)不便；

（3）永久觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置的間距過(guò)密，為100m 的間距。而根據(jù)《潮州華瀛液化天然氣接收站項(xiàng)目配套碼頭工程施工圖設(shè)計(jì)階段勘察巖土工程勘察報(bào)告（施工圖設(shè)計(jì)階段）》表明：本項(xiàng)目?jī)H有400m 的堤身處于軟土地基上，但沉降觀測(cè)點(diǎn)的布置間距均為定值，無(wú)體現(xiàn)不同地質(zhì)取值的差異性。由此推斷出沉降位移觀測(cè)點(diǎn)的間距可以根據(jù)地基的不同而進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。

3 方案優(yōu)化

3.1 新的沉降位移觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置

扭王字塊安裝完成后，原先設(shè)置的永久觀測(cè)點(diǎn)由于扭王字塊安放產(chǎn)生破壞或由于扭王字塊肢體的遮擋難以發(fā)揮作用，且測(cè)量人員攀爬扭王字塊進(jìn)行沉降位移觀測(cè)存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)依據(jù)《防波堤與護(hù)岸施工規(guī)范》，章節(jié)4.1.5 斜坡堤的沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、地質(zhì)情況、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工經(jīng)驗(yàn)設(shè)置，并應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）章節(jié)4.1.5.2：軟土地基上的斜坡堤，宜間隔100m～300m 設(shè)置一個(gè)，且不應(yīng)少于3 個(gè)。（2）章節(jié)4.1.5.3：巖石或砂礫石地基上的斜坡堤，宜間隔200m～500m 設(shè)置一個(gè)，且不應(yīng)少3 個(gè)。由此可知，本項(xiàng)目原設(shè)計(jì)方案中，永久觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置間距取了軟土地基設(shè)置間距的下限，為100m。

通過(guò)對(duì)地質(zhì)勘查報(bào)告進(jìn)行重新研讀并結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范要求，并與設(shè)計(jì)人員進(jìn)行充分討論和論證，最終設(shè)計(jì)同意新增的永久觀測(cè)點(diǎn)間距按照最大400 米進(jìn)行控制、重新在防波堤堤身上設(shè)置5 個(gè)新的永久觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行堤身沉降位移觀測(cè)。新增的觀測(cè)點(diǎn)1#、2#、3#和4#為防波堤堤身上設(shè)置的永久觀測(cè)點(diǎn)；新增的觀測(cè)點(diǎn)5#為利用南堤頭處的導(dǎo)航燈樁基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)置的永久觀測(cè)點(diǎn)。具體如圖3 所示：

圖3 優(yōu)化后的永久觀測(cè)點(diǎn)平面布置圖

圖4 優(yōu)化后的永久觀測(cè)點(diǎn)細(xì)部構(gòu)造圖

（1）新增的永久觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置間距為300～400m，滿足規(guī)范連續(xù)進(jìn)行防波堤堤身穩(wěn)定性觀測(cè)的要求，其觀測(cè)數(shù)據(jù)具有可靠性；

（2）新增的永久觀測(cè)點(diǎn)數(shù)量合理，在考慮設(shè)置配套人行爬梯的情況下，造價(jià)可控，為工程建設(shè)各方所接受。

3.2 新增永久觀測(cè)點(diǎn)的細(xì)部構(gòu)造

（1）新增的永久觀測(cè)點(diǎn)在已安裝的扭王字塊縫隙中進(jìn)行設(shè)置，選址應(yīng)滿足作業(yè)空間要求并確保永久觀測(cè)點(diǎn)可垂直引出扭王字塊頂面。在滿足縱向設(shè)置間距的前提下應(yīng)盡可能設(shè)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(jī)鉆孔嵌入護(hù)面塊石層并進(jìn)行灌漿固定、嵌入深度嚴(yán)格控制在1500mm 以上。

（3）在不銹鋼管內(nèi)填充微膨脹性水泥砂漿，在其頂端設(shè)置強(qiáng)制對(duì)中測(cè)量觀測(cè)釘。

（4）不銹鋼管垂直度偏差要求不超過(guò)1%。新增永久觀測(cè)點(diǎn)的細(xì)部構(gòu)造如下圖所示：

3.3 配套爬梯設(shè)置

（1）導(dǎo)航燈樁基礎(chǔ)上的永久觀測(cè)點(diǎn)通過(guò)已經(jīng)安裝好的踏步基礎(chǔ)，可直接到達(dá)進(jìn)行觀測(cè)。

（2）新增的堤身永久觀測(cè)點(diǎn)通過(guò)配套設(shè)置的不銹鋼人行爬梯，可到達(dá)進(jìn)行測(cè)量。

（3）人行爬梯根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)扭王字塊安裝的姿態(tài)，因地制宜進(jìn)行加工制作并固定，并配套設(shè)置好相應(yīng)的安全防護(hù)措施，可滿足10 年的觀測(cè)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(cè)點(diǎn)設(shè)置建議

4 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 結(jié)構(gòu)功能性需求分析

由于島式防波堤堤頂通常不設(shè)置擋浪墻或者檢修通道，因此無(wú)法利用擋浪墻設(shè)置永久觀測(cè)點(diǎn)，無(wú)檢修通道也導(dǎo)致永久觀測(cè)點(diǎn)無(wú)法就近設(shè)置及存在到達(dá)問(wèn)題。因此在防波堤施工過(guò)程中，應(yīng)選取合理的間距設(shè)置沉降位移觀測(cè)點(diǎn)。在堤心石拋填過(guò)程中安放好踏步基礎(chǔ)并在其上設(shè)置永久觀測(cè)點(diǎn)，在踏步基礎(chǔ)上吊放對(duì)應(yīng)的人行踏步，由踏步基礎(chǔ)向堤身兩側(cè)安放扭王字塊，確保永久觀測(cè)點(diǎn)不被破壞及護(hù)面塊體安放緊湊。

4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)果檢驗(yàn)

通過(guò)在現(xiàn)狀扭王字塊中間尋找縫隙施作永久觀測(cè)點(diǎn)，并在堤身內(nèi)側(cè)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(wěn)定可靠，滿足安全測(cè)量的要求。同時(shí)爬梯底部高程取平均海平面，可滿足絕大部分時(shí)間的檢修要求。

新增的永久觀測(cè)點(diǎn)施工完成后，其連續(xù)性及可觀測(cè)性均能滿足規(guī)范要求，為持續(xù)進(jìn)行堤身穩(wěn)定性觀測(cè)提供有力保障。

5 結(jié)論

本文以潮州華瀛液化天然氣項(xiàng)目配套碼頭工程防波堤工程為例，通過(guò)對(duì)防波堤原案設(shè)計(jì)的沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析，優(yōu)化了防波堤永久觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置間距及構(gòu)造形式，掌握了沉降位移觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置方法，結(jié)論如下：

（1）防波堤永久觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置間距應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況的差異性進(jìn)行靈活調(diào)整，觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)確保經(jīng)濟(jì)可靠，構(gòu)造形式則須考慮后期維護(hù)及觀測(cè)的便利性。

（2）合理選取永久觀測(cè)點(diǎn)的布置間距，提前在堤身施工過(guò)程中安放好踏步基礎(chǔ)并在其上設(shè)置永久觀測(cè)點(diǎn)，由踏步基礎(chǔ)向堤身兩側(cè)安放護(hù)面塊體，確保永久觀測(cè)點(diǎn)不被破壞及護(hù)面塊體安放緊湊。