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摘要：随着船舶不断趋于大型化，港口建设也不断朝着深水化发展，目前防波堤建设的环境复杂、造价高、施工难度大等原因一直阻碍着港口工程建设的发展，积极创新防波堤工程施工技术方法意义重大。
关键词：防波堤；结构；施工设计；模袋混凝土
前言
随着经济的发展，海上运输事业也日益兴旺，港口设施逐渐向外海延伸，为了防止不断发生的工程质量问题失事，应该抓好施工的质量管理和控制，一方面提高工程质量，一方面承揽更多的工程，使得防波堤的质量管理朝着良性、可持续的方面发展。模袋混凝土作为现浇混凝土施工技术，由美国首先用于水利工程，20世纪70年代发展成为一项护坡新技术并在欧美等国广泛推广使用。模袋混凝土采用织物模袋做软模具，通过混凝土泵将砂浆或混凝土充灌进模袋成型，具有整体性好、耐久性好、适应性强、省工省时，可水下施工等优点，可以起到护坡、护底、防渗等作用。目前，模袋混凝土已广泛应用于江河护坡、水库护岸、海堤护坡等岸坡防护工程。自防波堤护底工程中采用了这项新技术，解决了水下施工中混凝土浇筑易渗漏、易瓦解的技术难题，浇筑成形的防波堤护底具备良好的整体性和流线型结构，抗浪减压能力强，对潮汐、风浪的破坏都起到了防护作用。
一、工程概况
文中以某一港口防波堤具体建设工程为例，对防波堤结构设计进行具体的阐述。该拟建的防波堤总长为630米，主要是对东向及东北向的波浪进行阻挡。其中，模袋混凝土护底结构，宽20m，高0.4m，坐落在天然风化的岩层上，采取了对坡脚处风化岩层进行开挖形成边槽，并对基底进行清理，然后将模袋混凝土护脚埋藏于两侧挖好的边槽内。
防波堤设计水位及设计波浪需要根据相关的规范要求进行计算。同时拟建防波堤以细砂混淤泥、砂混粘性土、粉质粘土、风化石英岩为主。
二、防波堤初始设计
由于防波堤工程具有较强的复杂性和专业性特点，在该项工程中，根据水深、潮差、波浪及地质、施工条件等因素选择斜坡式结构，并对外坡坡度、护面及块体下块石垫层重量等都进行了确定。在防波堤顶设置防浪墙，根据工程的具体情况来对墙高、底宽及顶宽进行设计。同时以块石作为防波堤内、外坡脚的护底，对滩面标高进行设计。按照重力相似原理来设计模型试验方法和物理模型，采用规则波和不规则波进行水动力模型试验。在对初始设计试验过程中，其所得到的试验结果具体可归纳为以下几点：
（一）五十年一遇极端高水位、设计高水位和差值水位（即中水位0.39m）与相应水位的五十年一遇波浪组合时，防浪墙、护面扭王字块体和护底块石均稳定。极端高水位下的五十年一遇规则波（H1%）波高作用下，防浪墙顶越浪水舌厚度达到1.08m，不规则波作用下的越浪量为0.121m3/sm。设计高水位下的五十年一遇规则波（H1%）波高作用下，防浪墙顶越浪水舌厚度达到0.68m，不规则波作用下的越浪量为0.042m3/sm。
（二）设计低水位和极端低水位与相应水位下的50年一遇波浪组合时，护面扭王字块体稳定。在规则波（H13%）作用下，护底块石少数晃动，个别块石发生滚动。在不规则波作用下，护底块石有少数（1～3块）滚动位移，经波浪累计作用，2.5h（原型时间）后，少数块石被波浪水流带到坡脚的扭王字块体上，但护底块石表面变形不明显，属于基本稳定。
（三）五十年一遇极端高水位（2.96m）与相应水位的五十年一遇波浪组合时。在规则波（H5%）和不规则波越顶波浪水流冲击下，内坡平台抛填块石发生滚动、插砌条石跳动，经波浪累计作用2.5h（原型时间）后，平台抛填块石被冲走、滚落到下部坡面上，预制砼镇脚块外移0.20m（原型），平台以上护面条石松动，有多块插砌条石被抽出。内坡平台及以上护面条石不稳定。
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三、模袋混凝土施工准备
3.1 模袋的选择和制作是护底成型的关键，其制作和加工方法直接影响到防波堤护底的形状、厚度和大小，从而影响到护底的强度和抗浪能力。目前，模袋品种规格较多，模袋的选择应满足强度高、密度大、变形小、孔径适宜、渗透性能好、抗老化能力强的要求，同时模袋材料的选用还要能满足混凝土浇筑时张力的要求。根据工程特点以及现场的施工条件，本工程所用模袋应采用高强机织模袋，模袋二层之间有可控制厚度的绳连接，根据需要缝制成一定的形状，并在一定范围预留内缝灌口。本工程模袋的制作，以10m为一个单元，每单元分成3块，每块宽约3.3m，长度为19.5米。每块模袋设有5个灌料口，间距3.0m；相邻模袋间设50cm宽搭接反滤布。
3.2 模袋混凝土材料与配合比：模袋混凝土除具有可泵性外，还要具有良好的和易性和流动性，使之在模袋内能顺利流淌扩散，充满整个模袋，不发生分离。模袋混凝土对材料的配合比和外加剂的应用比一般泵送混凝土要求更高，应通过试验确定。本工程模袋混凝土强度为C20，粗骨料采用粒径小于25mm的碎石，砂采用中粗黄砂，水泥采用42.5级的普通硅酸盐水泥，同时掺加适量粉煤灰。经试验，模袋混凝土的配合比为：水泥401kg、粉煤灰66kg、中粗砂758kg、碎石866kg，水胶比为0.62更适合于模袋混凝土的充灌和抗海浪冲刷腐蚀。
3.3 施工机械设备选择根据工程实际，模袋混凝土施工采用泵送混凝土工艺.
四、模袋混凝土施工
4.1 护底边槽开挖及基底清理：本工程护底边槽风化岩层开挖，以反铲挖掘机为主，按计划分段进行，分段验收。按设计要求测量开挖边线后，在低潮位时，挖掘机开始由堤根向堤头方向分段开挖，形成流水作业面，人工配合挖掘机清理碎石块及基底整平，基底高差控制在10cm内。
4.2 在已测定的四个角点打上定位桩，在低潮位时，将模袋运送至施工现场，人工沿四周边展开铺平，并通过模袋四周边预留拉筋与定位桩连接绑扎、拉紧、固定，使模袋定位。由于模袋存在着浮力和水流作用下的漂移问题，在充灌前要采用砂卵石压重防止浮移。因海边风浪较大，模袋铺放后，必须及时灌注混凝土，最少要完成一块的混凝土浇筑，以免模袋被海浪卷走和损毁。
4.3 混凝土浇筑前，必须观测潮水情况，并根据每段混凝土的方量及浇筑过程所需要的时间，来确定何时开始浇筑。本工程浇注开始时间定于退潮时进行（潮位大致为当天最高潮位的一半），拟定每个潮位浇注一段模袋混凝土，第二段模袋混凝土在第二个潮位退潮时进行施工。
浇筑模袋混凝土时，沿模袋每段方向，按模袋的分块顺序，依次推进。每块模袋有5个灌浆口，一般取左、中、右3个灌浆口可将该块模袋灌满。其余2个灌浆口作为备用，在灌注前将其缝合，只有当其它灌浆口出现胀破时，才将备用口打开从该口灌浆。每块模袋灌浆的顺序应是先左右，再中间。每个灌浆口处混凝土灌满后，将灌浆口扎紧，然后将混凝土泵送管移至下一个灌浆口进行浇注。
4.4 施工注意事项
4.4.1 为防止堵塞事故，应随时检查混凝土级配和坍落度；防止过粗骨料进入堵塞管道；防止泵入空气，造成堵管或气爆；泵机料斗内混凝土每次泵送后，应有一定的预留量，在下一罐混凝土浇筑之前，相隔10分钟左右时间泵送几下，以防止混凝土停留时间过长。
4.4.2 泵机的管道与模袋的联接宜采用胶管，模袋灌口的直径与胶管外径匹配，为便于灌注时胶管与模袋的连接，也为避免模袋的灌口经受不住填充料的摩擦而破损，需在胶管与模袋联接处做好附件，以保证连续灌注。
4.4.3 各操作人员之间应随时联系，紧密配合，充灌到位后及时停机，以防充灌过程产生鼓包或鼓破。出现鼓胀时，应及时停机，查找原因并处理。
4.4.4 混凝土浇筑过程中，需人工沿混凝土流线脚跺模袋体，防止混凝土堵塞模袋体，从而使模袋鼓起破坏。并注意只有当混凝土泵机泵送混凝土时，人工才能踩跺模袋体，否则会产生混凝土浆体离析，出现质量问题。
4.4.5 每块已灌满混凝土的模袋在其进入初凝阶段，严禁人员再次在袋体上踩踏，避免影响混凝土的强度及破坏模袋混凝土表面外观。
4.4.6 灌完一片后，在进行下一片的充灌施工时，应特别注意两块模袋间的连接、靠紧。
结束语
防波堤工程作为港口工程中非常重要的组成部分，属于港口重要的水工建筑物，其具有较多的类型，而且在科学技术水平不断提高的新形势下，一些新型的防波堤也不断的涌现出来，在港口工程施工过程中有了更多的选择。但在具体防波堤设计时，需要遵循技术先进、经济合理、结构安全及适用且耐久等原则，有效的保证港内水域的泊稳条件，满足船舶停泊及码头装卸作业等需求，确保港口的安全性和稳定性。
参考文献：
[1] 李志勤；黄骅.防波堤技术的新进展.中国港湾建设，2017.12
[2] 李炎保；蒋学炼；刘任.防波堤损坏特点与其成因的关系[J].海洋工程，2010.10
[3] 刘永贵；章国渊.防波堤工程建设监理中的质量控制.水利水电快报，2014.9
[4] 马宝军.防波堤监理过程中的质量控制.中国水运（下半月），2012.5
论文作者:罗锦俊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
标签：混凝土论文; 防波堤论文; 水位论文; 工程论文; 潮位论文; 波浪论文; 港口论文; 《基层建设》2018年第5期论文;