中交四航局二公司第八屆青年管理、技術論文發(fā)布交流會論文集臺山某護岸工程施工方案優(yōu)化王勇（中交四航局第二工程有限公司，廣東廣州510300）摘要介紹臺山某護岸工程施工方案優(yōu)化的原因及方案形成過程，通過施工方案優(yōu)化前后的施工工序、工程量及船機投入對比，結合優(yōu)化后的施工質量，證明優(yōu)化后的方案方便施工、經(jīng)濟合理。關鍵詞護岸爆破擠淤淤泥包方案優(yōu)化1引言臺山某護岸工程位于廣東省臺山市，是某大型項目的海工配套工程，護岸主要作用是圍海造地，形成廠區(qū)用地，并為主廠區(qū)及過境道路提供安全防護。護岸為順岸拋石斜坡堤結構，長1551M，主要包括爆填開山石、挖泥、拋理各類規(guī)格石形成堤身斷面、預制和安裝扭王塊、現(xiàn)澆擋浪墻等，原護岸結構典型斷面圖見圖1。原泥面115平臺爆夯（含泥量10）0500KG扭王字塊擋浪墻118350回填開山石1111側槽挖泥平臺爆夯原泥面1212（含泥量10）回填開山石1004505209拋理護底塊石301112108拋填基礎塊石拋填反壓平臺108拋理墊層石小于10M泥石混合物3粗砂22淤泥質土2淤泥1198103876815爆填堤心石圖1原護岸結構典型斷面圖2優(yōu)化前施工方案按原設計方案，護岸擬采用以陸上推填堤心爆填兩側平臺爆夯側槽挖泥（臨時航道及堤頭清淤）拋填反壓平臺開山石拋填100150KG基礎塊石拋理8001200KG護底塊石（回填內側35M以下開山石）拋理墊層石安裝扭王字塊上部結構施工的施工方法，該施工方法廣泛應用于順岸式護岸工程，如在陽江核電護岸工程、寧德核電護岸工程均成熟應用。3提出優(yōu)化方案的原因通過詳細的現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)，護岸位于寬闊的淺灘上，護岸軸線往外2KM仍為淺灘，銅鼓航道在30KM以外，施工區(qū)域淤泥層厚約10M，泥面標高約10M，在施工水位時水深僅2M，如進行挖泥、拋石施工，需在護岸與銅鼓航道之間、沿側槽外側開挖臨時航道才能滿足抓斗船、泥駁及拋石船的吃水要求，臨時航道挖泥約27萬M3，臨時航道平面布置見圖2。607中交四航局二公司第八屆青年管理、技術論文發(fā)布交流會論文集道分線界陸海道航鼓銅2KM深水區(qū)約10M淺灘區(qū)域約3KM進場道路路進場臨時航道時道航側外槽泥挖槽側臨側護岸工程臨時碼頭施工方向圖2臨時航道平面布置圖按原設計方案，側槽挖泥、臨時航道挖泥及堤頭清淤共1037萬M3，采用抓斗船配自航泥駁的施工方法，所有挖泥均外卸，距現(xiàn)場約30KM；拋填反壓平臺開山石及拋填100150KG基礎塊石共468萬M3，采用開體駁粗拋、平板船細拋的施工方法。由于本工程是議標工程，在議標階段，業(yè)主結合自身需要，從節(jié)約投資、確保開工方面考慮，提出4點改進建議護岸工程位于淺灘上，挖泥的工程量較大、費用較高，僅挖泥費用就需近2千萬，希望能降低挖泥費用；水上施工需增加臨時航道挖泥，增加工程造價，施工需跨越臺風季節(jié)，臨時航道容易淤積，維護疏浚風險大，潛在費用高；海上卸泥地點申請手續(xù)繁瑣、時間長，可能會影響開工；業(yè)主希望利用挖出的淤泥造陸，以減少場平工程土方平衡的借方。因此，業(yè)主希望集成施工單位、設計單位的優(yōu)勢來優(yōu)化方案，達到節(jié)約投資、按期開工的目的。4優(yōu)化方案結合淺灘區(qū)域不利于水上施工的實際情況，我們提出取消側槽挖泥、反壓平臺開山石，將堤身爆填擴寬至側槽坡腳、再回挖形成設計斷面的思路，即堤身全斷面爆填方案，護岸優(yōu)化后典型斷面圖見圖3。在經(jīng)有關專家對擴寬爆破擠淤斷面的可行性論證后，結合物模試驗結果，認為堤身采用全斷面爆填方案是可行的，但需在施工工藝及結構設計上解決兩個問題，一是堤頭淤泥包清理；二是堤身結構需設計進行局部適應性修改。608中交四航局二公司第八屆青年管理、技術論文發(fā)布交流會論文集05原泥面泥面線爆破擠淤施工過程線爆填堤心石3800500KG10850回填開山石113粗礫砂115121180擋浪墻045209拋理護底塊石108拋理墊層石扭王字塊小于10M泥石混合物（含泥量10）圖3護岸優(yōu)化后典型斷面圖41堤頭淤泥包清理411堤頭淤泥包形成原理堤身爆破擠淤時，起爆瞬間淤泥向四周擠出并向上拋擲形成空腔，拋石體在爆炸負壓與強烈振動下滑入空腔，形成定向滑移及泥、石置換，塌落石料滑入空腔后，形成“石舌”，淤泥被置換擠出，經(jīng)多次推填爆破后，在堤頭及堤身內外側形成隆起的淤泥包。多次爆填后淤泥包隆起范圍可達6080M，向堤頭和兩側擴散；剖面上呈拋物線狀，一般最高點離堤頭約810M位置，隆起高度視土質、拋填塊石厚度、淤泥層厚度、爆填次數(shù)及消散邊界條件等的不同而異，本工程淤泥質土隆起的淤泥包可達3M。412清淤的必要性由于護岸地處淺灘，淤泥包不易被潮流、波浪沖走；護岸順岸布置形式、且堤身較寬，使淤泥包不易往兩側消散。在淺灘區(qū)，淤泥包隆起后很容易露出水面，如淤泥包不斷隆起累積，高于原泥面超過2M后（即淤泥包達10M），在低潮時將露出水面，露出水面的淤泥包經(jīng)日曬風吹，表面風干成層，形成表層龜裂狀的塑狀土層，增加了淤泥的強度，也使淤泥包更難消散，不利于爆填作業(yè)；如堤頭淤泥包隆起達3M時（即淤泥包達20M），爆破后淤泥會在石舌上方大量堆積，繼續(xù)拋填擠淤時存在泥石夾層隱患；在下一循環(huán)爆破前，隆起的淤泥在堤頭呈包圍狀，相當于增加了淤泥層的厚度，弱化了爆破擠淤效果。爆破擠淤及淤泥包示意圖見圖4。因此，為確保爆破擠淤質量，需在爆填過程中及時清除堤頭淤泥包。根據(jù)經(jīng)驗及土質計算，堤頭清淤量約36萬M3。50堤頭爆前加高持力層石舌低潮位淤泥包隆起范圍爆后淤泥包線爆前淤泥包線爆后塌落線爆前拋填線下一循環(huán)拋填線原泥面圖4爆破擠淤及淤泥包示意圖609中交四航局二公司第八屆青年管理、技術論文發(fā)布交流會論文集413清淤船機選擇針對淺灘，不能滿足抓斗式挖泥船吃水的情況，我們提出使用吃水較淺的絞吸船清淤方法。絞吸船的優(yōu)勢在于A、絞吸船吃水淺，不需開挖航道即可滿足施工要求，避免了航道維護疏浚風險；B、節(jié)省了開挖航道及辦理卸泥許可證的費用，還為按時開工贏得時間。經(jīng)計算，吹填能力為250M3/H的絞吸船能滿足施工強度要求；平均吃水約15M，適合現(xiàn)場原泥面約10M、施工水位時約2M水深的淺灘海域施工。施工時絞吸船趁高水位進入堤頭隆起的淤泥包前沿，由外往內、先堤頭后兩側的清除隆起的淤泥包，清除至原泥面標高即可。絞吸船清除淤泥包示意圖見圖5。50堤頭絞吸船高潮位原泥面拋填線淤泥包線淤泥包隆起范圍持力層圖5絞吸船清除淤泥包示意圖414棄泥點選擇響應業(yè)主要求，為減小業(yè)主場平工程中的借方，將清淤的淤泥吹填到護岸后方，護岸后方原為村民的養(yǎng)殖漁塘，面積約100萬M2，能儲備土方約300萬M3，滿足吹填棄泥的要求。42堤身結構局部進行適應性修改堤身優(yōu)化為全斷面爆填施工工藝后，施工方法及工序上產(chǎn)生了較大變化，在不改變結構安全性及斷面輪廓的條件下，經(jīng)設計計算后對護岸斷面局部進行了修改，對局部施工工序作了調整。斷面結構上取消側槽挖泥、拋填反壓平臺開山石、100150KG基礎塊石及兩側平臺爆夯。爆破擠淤寬度由44M擴寬至69M后，爆破擠淤標高由35M調整為50M，以滿足拋石體破壞地基極限平衡產(chǎn)生自沉的要求；原設計斷面的100150KG基礎塊石由爆填的0500KG堤心石替代；原斷面的兩側平臺在全斷面爆填時屬于堤心的一部份，平臺位置經(jīng)堤身多次爆破振動及側爆振動而密實，外側平臺通過回挖形成。簡化了50M以下的斷面結構，也減少了規(guī)格石種類，實現(xiàn)了陸上施工形成堤身斷面。5施工方案優(yōu)化前、后的工序對比610中交四航局二公司第八屆青年管理、技術論文發(fā)布交流會論文集按原設計斷面，35M以下的施工工序如下350350350350350350回填內側35M以下開山石安裝35M以下扭王塊原泥面海側陸側堤心爆填、堤頭清淤原泥面兩側平臺爆夯側槽挖泥原泥面拋填反壓平臺開山石拋填基礎塊石原泥面拋理護底塊石原泥面原泥面原泥面350拋理35M以下墊層石118上部結構施工堤心爆填611中交四航局二公司第八屆青年管理、技術論文發(fā)布交流會論文集施工方案優(yōu)化后，50M以下的施工工序如下安裝50M以下扭王塊堤心爆填、堤頭清淤回挖外側堤心石拋理護底塊石拋理50M以下墊層石上部結構施工50堤心爆填原泥面陸側海側原泥面5050原泥面原泥面50118可見，施工方案優(yōu)化為全斷面爆填后，壓縮了3道施工工序，僅剩堤頭清淤為水上施工作業(yè)，堤身施工均由陸上完成。6施工方案優(yōu)化前、后工程量對比護岸施工方案優(yōu)化后，除挖泥清淤工程量大幅減少外，護岸實體結構的工程量并未發(fā)生變化（回挖的387萬M3石料循環(huán)利用），但由于施工方案的改變，原拋填反壓平臺開山石、水上拋填基礎塊石轉移到陸上施工。具體工程量變化詳見表1。表1優(yōu)化前后水上、陸上施工工程量對比表優(yōu)化前工程量優(yōu)化后工程量項目施工方式工程量萬M3項目施工方式工程量萬M3側槽挖泥水上612臨時航道挖泥水上27堤頭清淤水上155堤頭清淤水上325爆炸擠淤開山石陸地854爆炸擠淤開山石陸地1951側爆坡腳平臺陸地水上278回挖開山石陸地387拋填反壓平臺開山石水上368水上拋填基礎塊石水上100上部結構回填開山石陸地395上部結構回填開山石陸地153護岸結構的墊層石、護底塊石、扭王塊及擋浪墻工程量不變，本表略。612中交四航局二公司第八屆青年管理、技術論文發(fā)布交流會論文集7施工方案優(yōu)化前、后主要船機設備對比護岸施工方案優(yōu)化后，在工期不變的情況下，由抓斗挖泥船改為吃水較淺的絞吸船，取消了泥駁、拖輪、定位方駁、平板船、開體駁共12艘船舶。由于石料為業(yè)主甲供料，雖然陸上拋填石料增加了約71萬M3（回挖石料循環(huán)利用），但對業(yè)主來說只是71萬M3石料卸料點的改變，即卸料點由原來在護岸旁的臨時碼頭改為堤頭，并未增加業(yè)主的供料設備及難度。通過船機設備配置總量比較，取消了12艘大小船機及1座卸石料臨時碼頭，增加了1臺推土機、2臺挖掘機及6輛載重汽車，具體船機設備變化詳見表2?？梢?，優(yōu)化后減少大量船機投入，陸上施工設備的調遷比船舶調遷更方便、便宜，節(jié)省了一筆可觀的船機費用。減少水上施工船舶后，解決了挖泥、水上拋填塊石同時施工時避讓航道的問題，也大大減少了爆破擠淤起爆時對作業(yè)船機的影響（要求水上船舶距離爆破點不少于250M的安全距離），同時也減輕了船舶的防臺壓力。表2優(yōu)化前、后主要船機設備對比表優(yōu)化前主要船機設備優(yōu)化后主要船機設備設備名稱規(guī)格型號數(shù)量用途設備名稱規(guī)格型號數(shù)量用途抓斗船斗容6M31艘絞吸船250M3/H1艘自航泥駁500M34艘錨艇1艘堤頭清淤拖輪441KW1艘推土機220KW3臺錨艇1艘挖泥堤頭清淤布藥機2臺爆破擠淤定位方駁挖掘機200T1艘挖掘機PC2502臺載石平板船200T4艘載重汽車20T6輛回挖開山石小型開體駁30M32艘拋填反壓平臺開山石挖掘機PC3002臺倒運護底塊石推土機220KW2臺挖掘機PC2502臺理坡布藥機2臺爆破擠淤挖掘機PC3002臺倒運護底塊石挖掘機PC2502臺理坡臨時碼頭1座裝載石料安裝扭王塊、現(xiàn)澆擋浪墻的機械設備不變，本表略。8施工方案優(yōu)化后的質量情況護岸施工方案優(yōu)化后的質量控制重點是爆破擠淤施工，爆破擠淤施工的主要檢測手段為體積平衡法、探地雷達法及鉆孔檢測法，三種方法互相校核檢驗，為全面、動態(tài)控制爆填質量提供了較好的依據(jù)。檢測頻率如下體積平衡法按每5060M進行一次計算校核；探地雷達法分橫斷面、縱剖面分別檢測，橫斷面檢測間距10M，縱剖面檢測線布設3道，分別位于軸線、前后坡腳平臺外邊線位置，測點間距均為025M；鉆孔檢測橫斷面間距為100M，每斷面鉆3個孔，分別在軸線、堤身前后趾位置（或在探地雷達法檢測有疑異的位置），鉆孔深入設計持力層不小于2M。根據(jù)第三方檢測資料分析，體積平衡法計算的平均拋填比達097，最小計算段位的拋613中交四航局二公司第八屆青年管理、技術論文發(fā)布交流會論文集填比為095，滿足規(guī)范大于09的要求；探地雷達法檢測的堤心石落底標高基本與設計相符，實際底寬普遍大于設計底寬，堤心底部斷面輪廊線基本平順，未發(fā)現(xiàn)底部高差突變情況；鉆孔探摸共檢測48個孔，其中26個孔位的堤心石深入到設計持力層，最大超深達31M，15個孔位的泥石混合層厚度在005M之間，7個孔位的泥石混合層厚度在0608M之間，最大泥石混合層厚度為08M，滿足設計泥石混合層厚度小于1M的要求。通過體積平衡法、探地雷達法及鉆孔檢測法相互驗證檢測證明，護岸施工方案優(yōu)化后的施工質量滿足設計要求。其實，對護岸整體結構來說，優(yōu)化后有個不可突視的優(yōu)點，就是原設計斷面的堤心石與反壓平臺開山石分兩道工序施工；施工方案優(yōu)化后，一次性爆填成型，使結構整體性更好、塊石間更密實。9施工方案優(yōu)化后的優(yōu)點及改進建議91方案優(yōu)化后的優(yōu)點本方案優(yōu)化過程中，充份考慮自然條件及業(yè)主需求，化不利條件為優(yōu)勢，成功的從傳統(tǒng)“陸上水上”施工方法優(yōu)化為以陸上為主的施工方法，主要優(yōu)點如下（1）不需側槽挖泥、開挖臨時航道、水上拋石作業(yè)，減少了遠距離海上卸泥的成本和風險，也大大降低了工程投資；（2）把水上施工的拋填反壓平臺開山石、基礎塊石工程量轉移到陸上施工后，施工受自然條件的影響更小，進度更有保障，單價更低，節(jié)約了投資；（3）大量縮減了海上施工船舶投入，降低了現(xiàn)場的管理難度；（4）不需申請海上卸泥地點，實現(xiàn)了按期開工，也實現(xiàn)了業(yè)主吹淤造陸的需求；（5）優(yōu)化后斷面結構更加簡潔、整體性更好，同時減少了規(guī)格石種類、減少了施工工序。92改進建議護岸優(yōu)化為全斷面爆填后，擴寬了爆破擠淤范圍，也增加了合攏段施工難度，合攏段是護岸重要的結構段。建議合攏段選在淤泥層較薄、