一种海港防波堤结构及其施工方法与流程

本发明涉及一种海港防波堤结构及其施工方法。

背景技术：

随着经济的快速发展，需要大力发展石油化工、盐化工、能源、机械制造、现代物流等临港产业，为了更好地发展壮大港口经济中的作用，通过加快港口基础设施建设和临港产业区发展，以扩大海港的吞吐量。这就要先对原始海滩进行整治与改造。其中人工养滩、防波堤、护岸和丁坝是海岸防护和海滩整治改造中常用的工程手段，其中人工养滩是最典型的“软”防护方法，其它为“硬”防护方法。离岸防波堤是目前运用较为广泛有效的防护手段。一般在海滩外海海域平行岸线进行修建。防波堤使波浪在堤前破碎，阻挡和减弱外海波浪，起到保滩促淤的效果。由于防波堤地处开敞水域，防波堤结构易受寒潮大风影响而受损，因此必须采用合理安排施工顺序。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种海港防波堤结构及其施工方法，它的整体结构稳定，抗浪受力状态好，寿命长，建造容易，价格成本低，而且施工速度快。

实现本发明目的的一种技术方案是：一种海港防波堤结构，为东西向的斜坡堤，堤顶路面标高为5.0m并由第一段防波堤至第四段防波堤构成，其中，

所述第一段防波堤的堤心基础为a型土工格栅；堤身采用重量为10～300kg的块石；堤顶外侧设置标高为6.3m的正l形挡浪墙；外侧护面采用4t的扭王字块体，外侧护面的下部设置重量为200～300kg的垫层块石；堤脚处设置重量为200～300kg块石棱体；外侧护底的宽度为15m并采用400～600kg的护底块石，外侧护底的下部依次设置碎石垫层和复合土工布软体排；堤顶内侧设置混凝土道牙；内侧护面采用重量为800～1200kg的护面块石，内侧护面的下部设置重量为60～100kg的垫层块石；内侧护底的宽度为5m并采用重量为60～100kg的护底块石，内侧护底的下部依次设置碎石垫层和复合土工布软体排；

所述第二段防波堤的堤顶外侧设置标高为6.5m的反l形挡浪墙；堤内侧在-0.5m标高处设置宽度为6m的戗台，其余结构与第一段防波堤相同；

所述第三段防波堤的堤外侧在1.0m标高处设置宽度为4.71m的戗台，其余结构与第二段防波堤相同；

所述第四段防波堤的堤心基础自上至下依次为b型土工格栅、两层砂被和塑料排水板；堤身采用重量为10～300kg的块石；堤顶外侧设置标高为6.5m的反l形挡浪墙；外侧护面采用4t扭王字块体，外侧护面的下部设置重量为200～300kg垫层块石；堤外侧在0.0m标高处设置宽度为4.71m的戗台，堤脚处设置重量为200～300kg块石棱体；外侧护底宽度为15m并采用重量为100～150kg的块石，外侧护底的下部依次设置碎石垫层和复合土工布软体排；堤顶内侧设置混凝土道牙；内侧护面采用重量为800～1200kg的块石，内侧护面的下部设置重量为60～100kg的垫层块石；堤内侧在-0.5m标高处设置宽度为6.0m的戗台；内侧护底的宽度为5m并采用重量为60～100kg的块石，内侧护底的下部依次设置碎石垫层和复合土工布软体排。

上述的海港防波堤结构，其中，所述a型土工格栅和b型土工格栅均采用经编聚酯长丝双向拉伸格栅；所述a型土工格栅垂直于堤轴线的抗拉极限强度为800kn/m，沿堤轴线的抗拉极限强度为600kn/m；所述b型土工格栅的抗拉极限强度为300kn/m。

上述的海港防波堤结构，其中，所述排水板以正方形布置，间距为1.0m，排水板打至-24.0m。

上述的海港防波堤结构，其中，所述堤顶路面自下至上依次包括碎石垫层、泥结碎石面层和磨耗层。

实现本发明目的的另一种技术方案是：一种海港防波堤的施工方法，包括依次进行的堤心基础施工、护底基础施工、堤身施工、理坡施工、护面施工、堤顶路面施工和挡浪墙施工；

所述堤心基础施工包括第一段至第三段防波堤的堤心基础施工和第四段防波堤的堤心基础施工，

第四段防波堤的堤心基础施工包括依次进行的砂被铺设步骤、排水板插置步骤、b型土工格栅铺设步骤；

进行砂被铺设步骤时，由专业铺排船铺设砂被，铺排船配备滚筒、翻板、大型起吊设备、充灌设备及自动化施工定位操作系统等配套设施；施工前将加工好的砂被袋体在铺排船的甲板上展开，引出铺排船的滚筒钢缆上的尼龙绳，套在砂被袋体尾部拉环上进行卷袋；利用gps定位系统移动铺排船至设计位置；运砂船靠泊铺排船的滚筒侧；准备工作完成后开始对砂被袋体的第一排袖口充砂，开启铺排船的翻板，砂被袋体在砂的重力作用下沉至水底；启动滚筒，铺排船沿设计轴线移动至第二排袖口位于翻板边缘，将充砂管从第一排袖口中拔出并插入第二排袖口内，继续充砂；充砂过程中应控制砂被的厚度，当已铺砂被厚度达到50cm时，将充砂管拔出插入后一排袖口，启动滚筒并移动铺排船，然后再充砂，如此循环直至单个砂被铺设完毕；砂被袋体间的搭接长度为2m；

进行排水板插置步骤时，采用水上插板船施工并包括以下工序：

(1)打板船的定位：通过中央集控室利用gps进行船位调整；

(2)塑料排水板的装接板：将排水板装入套管，至套管的下端口与桩靴相连；

(3)调整剪板机的高度：在施工过程中根据实时潮位和泥面高程，调整剪板机的高度，控制留带长度；

(4)插设：采用振动法，即在套管顶部设置振动锤，通过振动锤驱动套管压住桩靴将排水板打入土中设计深度；

(5)剪板：采用水下导向架底端配置液压剪刀，在水下完成自动剪板；

(6)装靴：桩靴采用钢板，钢板上点焊拉手式钢条，首先将排水板从套管底部拉出，穿过拉手式钢条并折回，折回长度为15cm～20cm，然后用大号订书丁将其固定，操作人员拉紧排水板的另一端，使钢板与套管底部紧贴，再开始插板施工，当拔出套管并剪板后，排水板和钢板便留在土中；

进行b型土工格栅铺设步骤时，采用砂肋压载方式进行铺设；砂肋环与土工格栅连接，每隔1m布置一个砂肋环；先将b型土工格栅在铺排船的甲板上展开并进行拼接，再将b型土工格栅卷入铺排船的滚筒；铺设前先充灌b型土工格栅头部的砂肋条，使b型土工格栅头部在砂肋条的重力作用下落水，当b型土工格栅头部落水到达泥面并有一定富余长度时，根据dgps定位软件缓慢移动铺排船的位置，使b型土工格栅缓慢铺放，铺放一定长度后停止移动铺排船，继续布置并充灌砂肋条，然后继续进行移动铺排船铺放，如此循环往复，直至完成整张b型土工格栅的铺放；b型土工格栅的搭接宽度大于1m；

所述第一段至第三段防波堤的堤心基础施工与所述b型土工格栅的铺设方法相同；

进行所述护底基础施工时，先在外侧护底处依次铺设复合土工布软体排和碎石垫层，同时在内侧护底处依次铺设复合土工布软体排和碎石垫层；复合土工布软体排的面层采用土工格栅，内衬为抗冲击防老化缓冲保护层，底层采用反滤土工布；

进行所述堤身施工时，采用抛石船向堤心处抛投10～300kg的块石，根据堤身断面方量及挖掘机斗容量抛填，每完成一段后进行断面测量复核，厚度不够的进行补抛，直到符合设计断面要求；

进行所述理坡施工时，先采用抛石船在外侧护底的碎石垫层上填筑400～500kg的块石，在内侧护底的碎石垫层上填筑60～100kg的块石，接着在堤脚处填筑200～300kg的块石棱体，再在堤外侧的斜坡上填筑重量为200～300kg的垫层块石，同时在堤内侧的斜坡上填筑重量为60～100kg的垫层块石，然后采用长臂挖掘机停置于堤身上，由测量人员放线定位并进行标记后，长臂挖掘机移位到指定位置进行理坡；

进行所述护面施工时，外侧护面所用的4t扭王字块体和内侧护面所用的800～1200kg块石均由运输船运至现场，靠泊定位好后由起重船由坡脚沿坡面向上安装；起重船上配备dgps定位系统；

进行所述堤顶路面施工时，包括依次进行的铺设270mm厚的碎石垫层工序、铺设200mm厚的泥结碎石面层工序和铺设30mm厚的磨耗层工序；碎石垫层和泥结碎石面层分层平行摊铺，再用人工配合整平到厚度均匀一致，然后用小型压路机压载密实；

进行所述挡浪墙施工时，第一步做c15素混凝土垫层，基础找平；第二步立防浪墙的墙身模板；第三步进行防浪墙墙身的砼浇筑。

上述的海港防波堤的施工方法，其中，所述复合土工布软体排的铺设方法与b型土工格栅铺设的方法相同；

上述的海港防波堤的施工方法，其中，所述b型土工格栅的拼接方式是采用高强扎带或绳索穿过鸡眼扣绑扎连接；所述砂肋条在b型土工格栅中间部分每隔2m布置一条，b型土工格栅头部和b型土工格栅尾部为加密布置，即每隔0.5m布置一条。

本发明的海港防波堤结构，整体结构稳定，抗浪受力状态好，寿命长，建造容易，价格成本低，而且施工速度快。本发明的海港防波堤的施工方法，以“护底先行，堤身跟进，分级加载，护面保护，确保稳定”的原则进行现场施工总平面布置及施工顺序安排，形成流水作业，有效保障了工程进度。

附图说明

图1是本发明的第一段海港防波堤的断面结构示意图；

图2是本发明的第二段海港防波堤的断面结构示意图；

图3是本发明的第三段海港防波堤的断面结构示意图；

图4是本发明的第四段海港防波堤的断面结构示意图；

图5是本发明的第四段海港防波堤的施工方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1至图4，本发明的一种海港防波堤结构，为东西向的斜坡堤，坡比为1：2，堤顶路面标高为5.0m，堤顶路面自下至上依次包括碎石垫层、泥结碎石面层和磨耗层；西端与已建南北方向的防潮堤的南端连接，并以西端为起始端依次由第一段防波堤至第四段防波堤构成，其中，

第一段防波堤1的堤心基础10为a型土工格栅，a型土工格栅采用经编聚酯长丝双向拉伸格栅且垂直于堤轴线的抗拉极限强度为800kn/m，沿堤轴线的抗拉极限强度为600kn/m；堤身11采用重量为10～300kg的块石，堤顶外侧设置标高为6.3m的正l形挡浪墙12，挡浪墙12设置排水孔120，挡浪墙12的下部依次采用c15素砼垫层121和碎石基础122；外侧护面13采用4t的扭王字块体，外侧护面13的下部设置重量为200～300kg的垫层块石130；堤脚14处设置重量为200～300kg块石棱体；外侧护底15的宽度为15m并采用400～600kg的护底块石，外侧护底15的下部依次设置碎石垫层151和复合土工布软体排152；堤顶内侧设置混凝土道牙16；内侧护面17采用重量为800～1200kg的护面块石，内侧护面17的下部设置重量为60～100kg的垫层块石170；内侧护底18的宽度为5m并采用重量为60～100kg的护底块石，内侧护底18的下部依次设置碎石垫层181和复合土工布软体排182；

第二段防波堤2的堤心基础20为a型土工格栅，a型土工格栅采用经编聚酯长丝双向拉伸格栅且垂直于堤轴线的抗拉极限强度为800kn/m，沿堤轴线的抗拉极限强度为600kn/m；堤身21采用重量为10～300kg的块石，堤顶外侧设置标高为6.5m的反l形挡浪墙22，挡浪墙22设置排水孔220，挡浪墙22的下部依次采用c15素砼垫层221和碎石基础222；外侧护面23采用4t的扭王字块体，外侧护面23的下部设置重量为200～300kg的垫层块石230；堤脚24处设置重量为200～300kg块石棱体；外侧护底25的宽度为15m并采用400～600kg的护底块石，外侧护底25的下部依次设置碎石垫层251和复合土工布软体排252；堤顶内侧设置混凝土道牙26；堤内侧在-0.5m标高处设置宽度为6m的戗台29；内侧护面27采用重量为800～1200kg的护面块石，内侧护面27的下部设置重量为60～100kg的垫层块石270；内侧护底28的宽度为5m并采用重量为60～100kg的护底块石，内侧护底28的下部依次设置碎石垫层281和复合土工布软体排282；

第三段防波堤3的堤心基础30为a型土工格栅，a型土工格栅采用经编聚酯长丝双向拉伸格栅且垂直于堤轴线的抗拉极限强度为800kn/m，沿堤轴线的抗拉极限强度为600kn/m；堤身31采用重量为10～300kg的块石，堤顶外侧设置标高为6.5m的反l形挡浪墙32，挡浪墙32设置排水孔320，挡浪墙32的下部依次采用c15素砼垫层321和碎石基础322；堤外侧在1.0m标高处设置宽度为4.71m的戗台39a；外侧护面33采用4t的扭王字块体，外侧护面33的下部设置重量为200～300kg的垫层块石330；堤脚34处设置重量为200～300kg块石棱体；外侧护底35的宽度为15m并采用400～600kg的护底块石，外侧护底35的下部依次设置碎石垫层351和复合土工布软体排352；堤顶内侧设置混凝土道牙36；堤内侧在-0.5m标高处设置宽度为6m的戗台39b；内侧护面37采用重量为800～1200kg的护面块石，内侧护面37的下部设置重量为60～100kg的垫层块石370；内侧护底38的宽度为5m并采用重量为60～100kg的护底块石，内侧护底38的下部依次设置碎石垫层381和复合土工布软体排382；

第四段防波堤4的堤心基础自上至下依次为b型土工格栅401、两层砂被402和塑料排水板403，b型土工格栅采用经编聚酯长丝双向拉伸格栅且抗拉极限强度为300kn/m；排水板403以正方形布置，间距为1.0m，排水板打至-24.0m；堤身41采用重量为10～300kg的块石；堤顶外侧设置标高为6.5m的反l形挡浪墙42；外侧护面43采用4t扭王字块体，外侧护面43的下部设置重量为200～300kg垫层块石430；堤外侧在0.0m标高处设置宽度为4.71m的戗台49b，堤脚44处设置重量为200～300kg块石棱体；外侧护底45宽度为15m并采用重量为100～150kg的块石，外侧护底45的下部依次设置碎石垫层451和复合土工布软体排452；堤顶内侧设置混凝土道牙46；内侧护面47采用重量为800～1200kg的块石，内侧护面47的下部设置重量为60～100kg的垫层块石470；堤内侧在-0.5m标高处设置宽度为6.0m的戗台49a；内侧护底48的宽度为5m并采用重量为60～100kg的块石，内侧护底48的下部依次设置碎石垫层481和复合土工布软体排482。

本发明的海港防波堤结构，整体结构稳定，抗浪受力状态好，寿命长，建造容易，价格成本低，而且施工速度快。

再请参阅图5，本发明的海港防波堤的施工方法，包括依次进行的堤心基础施工、护底施工、堤身施工、理坡施工、护面施工、堤顶路面施工和挡浪墙施工；

堤心基础施工包括第一段至第三段防波堤的堤心基础施工和第四段防波堤的堤心基础施工，

第四段防波堤的堤心基础施工包括依次进行的砂被铺设步骤、排水板插置步骤、b型土工格栅铺设步骤；

进行砂被铺设步骤时，由专业铺排船铺设砂被，铺排船配备滚筒、翻板、大型起吊设备、充灌设备及自动化施工定位操作系统等配套设施；施工前将加工好的砂被袋体在铺排船的甲板上展开，引出铺排船的滚筒钢缆上的尼龙绳，套在砂被袋体尾部拉环上进行卷袋；利用gps定位系统移动铺排船至设计位置；运砂船靠泊铺排船的滚筒侧；准备工作完成后开始对砂被袋体的第一排袖口充砂，开启铺排船的翻板，砂被袋体在砂的重力作用下沉至水底；启动滚筒，铺排船沿设计轴线移动至第二排袖口位于翻板边缘，将充砂管从第一排袖口中拔出并插入第二排袖口内，继续充砂；充砂过程中应控制砂被的厚度，当已铺砂被厚度达到50cm时，将充砂管拔出插入后一排袖口，启动滚筒并移动铺排船，然后再充砂，如此循环直至单个砂被铺设完毕；砂被袋体间的搭接长度为2m；

进行排水板插置步骤时，采用水上插板船施工并包括以下工序：

(1)打板船的定位：通过中央集控室利用gps进行船位调整，保证定位的准确性，并保持船位稳定；

(2)塑料排水板的装接板：将排水板装入套管，至套管的下端口与桩靴相连；

(3)调整剪板机的高度：在施工过程中根据实时潮位和泥面高程，调整剪板机的高度，控制留带长度；

(4)插设：采用振动法，即在套管顶部设置振动锤，通过振动锤驱动套管压住桩靴将排水板打入土中设计深度；

(5)剪板：采用水下导向架底端配置液压剪刀，在水下完成自动剪板；

(6)装靴：桩靴采用钢板，钢板上点焊拉手式钢条，首先将排水板从套管底部拉出，穿过拉手式钢条并折回，折回长度为15cm～20cm，然后用大号订书丁将其固定，操作人员拉紧排水板的另一端，使钢板与套管底部紧贴，再开始插板施工，当拔出套管并剪板后，排水板和钢板便留在土中；

进行b型土工格栅铺设步骤时，采用砂肋压载方式进行铺设；b型土工格栅的拼接方式是采用高强扎带或绳索穿过鸡眼扣绑扎连接；砂肋环与土工格栅连接，每隔1m布置一个砂肋环；砂肋条在b型土工格栅中间部分每隔2m布置一条，b型土工格栅头部和b型土工格栅尾部为加密布置，即每隔0.5m布置一条；先将b型土工格栅在铺排船的甲板上展开并进行拼接，再将b型土工格栅卷入铺排船的滚筒；铺设前先充灌b型土工格栅头部的砂肋条，使b型土工格栅头部在砂肋条的重力作用下落水，当b型土工格栅头部落水到达泥面并有一定富余长度时，根据dgps定位软件缓慢移动铺排船的位置，使b型土工格栅缓慢铺放，铺放一定长度后停止移动铺排船，继续布置并充灌砂肋条，然后继续进行移动铺排船铺放，如此循环往复，直至完成整张b型土工格栅的铺放；b型土工格栅的搭接宽度大于1m；

第一段至第三段防波堤的堤心基础施工，即a型土工格栅的铺设方法与b型土工格栅的铺设方法相同；

进行护底基础施工时，先在外侧护底处依次铺设复合土工布软体排和碎石垫层，同时在内侧护底处依次铺设复合土工布软体排和碎石垫层；复合土工布软体排的面层采用土工格栅，内衬为抗冲击防老化缓冲保护层，底层采用反滤土工布；复合土工布软体排的铺设方法与b型土工格栅铺设的方法相同；

进行堤身施工时，采用抛石船向堤心处抛投10～300kg的块石，根据堤身断面方量及挖掘机斗容量抛填，每完成一段后进行断面测量复核，厚度不够的进行补抛，直到符合设计断面要求；

进行理坡施工时，先采用抛石船在外侧护底的碎石垫层上填筑400～500kg的块石，在内侧护底的碎石垫层上填筑60～100kg的块石，接着在堤脚处填筑200～300kg的块石棱体，再在堤外侧的斜坡上填筑重量为200～300kg的垫层块石，同时在堤内侧的斜坡上填筑重量为60～100kg的垫层块石，然后采用长臂挖掘机停置于堤身上，由测量人员放线定位并进行标记后，长臂挖掘机移位到指定位置进行理坡；

进行护面施工时，外侧护面所用的4t扭王字块体和内侧护面所用的800～1200kg块石均由运输船运至现场，靠泊定位好后由起重船由坡脚沿坡面向上安装；起重船上配备dgps定位系统；

进行堤顶路面施工时，包括依次进行的铺设270mm厚的碎石垫层工序、铺设200mm厚的泥结碎石面层工序和铺设30mm厚的磨耗层工序；碎石垫层和泥结碎石面层分层平行摊铺，再用人工配合整平到厚度均匀一致，然后用小型压路机压载密实；

进行挡浪墙施工时，第一步做c15素混凝土垫层，基础找平；第二步立防浪墙的墙身模板；第三步进行防浪墙墙身的砼浇筑。

本发明的海港防波堤的施工方法，以“护底先行，堤身跟进，分级加载，护面保护，确保稳定”的原则进行现场施工总平面布置及施工顺序安排，形成流水作业，有效保障了工程进度。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。