杨辉 王炜 中交广州航道局有限公司

1.工程概况

加纳特码新集装箱码头海事工程位于非洲西部沿海，几内亚湾，紧邻大西洋，施工区海域涌浪高度大、周期长。在几内亚湾中，波向以S～SW为主，主要集中在180～255°之间，波高往往在1～2m之间，周期长，在10～16s左右，属于典型的中长周期波大涌浪工况。涌浪是影响项目吹填施工的关键因素之一。

因防波堤与回填施工同步进行，吹填区属无掩护施工，因涌浪大，直面冲刷，回填砂流失较大，不仅增加施工成本，还将面临节点无法按期完成的巨大风险。修建临时围堰是防止回填砂流失和防护已形成陆域的有效措施之一。本项目在投标阶段计划在距离码头前沿线81m的位置修建冲填砂袋临时围堰，然后进行吹填施工。但项目进场后，多次组织技术人员对施工现场进行踏勘分析论证，认为该方案在无掩护条件下无法实施。为了保护回填砂，按期完成节点移交，避免业主巨额的节点误期罚款，项目部迫切需要寻找到更适合本项目吹填防护的方法。结合现场情况及以往的施工经验，确定了四种方案，并对方案进行了试验以验证其可行性。

2.施工方案的选择

2.1 方案简述

（1）抛石围堰方案。抛石围堰是一种传统的围堰施工技术，通过用开体泥驳或者自卸车等设备在码头后方抛设一条顶面高程+3m的抛石围堰，以防止涌浪冲刷回填区。主要施工过程有堤心石抛填、防冲刷层、护脚块石施工以及垫层块石施工等。

（2）抛石贴面方案。在交地边界范围以外，人为开挖一个坡面，在坡面上放置土工布和石块以达到防护回填砂的目的。根据现场测量数据显示刚刚吹填完成时，吹填边坡的坡比在1∶10左右，坡长较长，直接迎浪，无法施工。为了营造干地的施工条件，先超出交地边界范围进行吹填施工，然后用机械设备开挖出贴面防护工作面，最后在铺设土工布和抛石防护。

（3）小砂袋贴面方案。该方案实施原理与抛石贴面方案相同，需先超吹填，然后退回开挖，营造干地施工条件，形成断面后对断面进行小砂袋贴面保护回填砂，唯一区别为抛石和抛砂袋。

（4）钢板桩方案。钢板桩方案同前两种方案有相似之处，第一步同样是在交地边界范围外超吹填，形成有效工作面，随后在干地条件下施打钢板桩。

2.2 确定最优方案

综合考虑方案的工期、成本、工程量、材料机械设备等限制性因素，结合项目的工况，对上述各方案逐个分析并进行现场试验，检验可行性。情况分析如下：

（1）抛石围堰方案。抛石围堰进行防护回填砂工艺比较成熟，本项目风浪较大的情况下能防止回填砂流失，现场也有船机资源。但抛石围堰工程量太大（约13万m3），将会导致防波堤施工进度滞后且成本较大，约800万美元。后期需要将围堰挖除，工作量大。

（2）抛石贴面方案。经分析，该方案需要大量机械设备开挖基槽及抛石理坡，开挖土方量大，现场协调难度大；现场的工程技术人员无法满足现场工作开展，需要国内调配工程技术人员；加纳当地1～2t的块石资源紧缺，价格昂贵，经测算需要350万美元；抛石贴面将来需要挖除，挖除工作量大且散落的块石会影响地基处理；经现场试验，在回填砂内开挖断面，因渗水原因断面无法形成，抛石方案基本不可行。

（3）小砂袋贴面方案。本方案和抛石贴面方案类似，成本较抛石贴面成本低。后期同样需要将砂袋挖除，但由于不能形成断面，方案基本不可行。

（4）钢板桩方案。该方案施工工艺简单，不需要大量人员和机械，施工效率高，在一个半月内可完成，并且钢板桩拔出后可用于下一个码头泊位后的回填砂防护，可循环使用，经测算整个项目防护成本约256万美元；经验算，钢板桩方案在施打至-8mCD时结构稳定，安全有效，方案可行。此外，以色列项目有成功运用钢板桩保护回填砂的经验。

经过分析比较方案四钢板桩防护方案最佳。

3.钢板桩方案的实施

在离码头基槽前沿线北侧约175m建一条钢板桩防护墙，位置示意图见图1。施工的方向和吹填的方向保持一致。

（1）钢板桩稳定性验算。在季风期条件下，钢板桩外侧的回填砂可能被严重淘刷而导致钢板桩失稳。为保证钢板桩稳定，经过设计单位验算分析得出结论：11.8m长钢板桩施打到原海床面后，钢板桩的岸侧标高不超过+1mCD，海侧经过海浪淘刷后的标高不低于-1mCD时钢板桩是稳定的。

（2）耙吸船超吹填施工。根据合同要求，吹填区6 个区域的交地顺序依次为section1、section2、section3、section4、section6、section7，吹填区分区详见图1。根据钢板桩施工方案，钢板桩将从西往东施工，施工位置在码头前沿线后方约175m处，而此处区域属于需最先移交业主的范围。

图1 吹填区分区及耙吸船艏吹管线布置图

为了给钢板桩方案实施创造干地施工条件，项目部多次与业主协商，调整节点交地范围，推迟移交距码头前沿线后方200 m 范围，最终获得业主的同意。同时及时调整施工计划，优先吹填码头前沿线后方175m范围的区域，即钢板桩施工位置，并每天进行水深测量，监控水下边坡，防止回填砂流入码头基槽。吹填方向与钢板桩施工方向一致，由西向东进行吹填。

（3）导向架、垂直检测尺的使用。利用导向架及垂直检测尺可有效避免整体轴线位置偏差、竖向倾斜等质量通病问题。主要施工流程如下：制作导向架→施工精确放样后开始打定位桩→将导向架放置在定位桩上，并用点焊使其固定→开始打首根钢板→每打入1～2m用垂直检测尺检测其垂直度，并及时调整吊机的位置。

（4）监测钢板桩前后水深。根据钢板桩的稳定性验算结果，桩前砂面标高低于-1m时钢板桩将不稳定。为了监测钢板桩前后的回填砂标高，每天在低潮时用RTK或者水坨测量其标高。当钢板桩海侧标高低于-1m时，将在防护墙靠海侧放置砂袋。

在实际检监测过程中，涌浪在淘刷过程中板桩墙前后的高差变化不大，不超过1m。并随着防波堤的逐渐推进，对吹填区逐渐形成掩护，钢板桩防护墙也趋于稳定。

（5）低潮施工。随着钢板桩逐渐往东施工，在没有防波堤掩护下涌浪越来越大，回填砂被淘刷的越来越严重，耙吸船的的吹填不能快速形成干地施工条件，特别是高潮时预定的钢板桩位置在海水中，施工机械没有工作面，只能暂停施工。因此，需要在现场安装照明灯，灵活安排施工作业时间，利用低潮时施工，高潮时休息，尽快完成防护墙施工。

（6）钢板桩后方铺设土工布。为避免大涌浪和大潮期，海水越过钢板桩而冲刷后方的回填砂，在钢板桩后方的砂坡上铺设上土工布，以有效防护回填砂。

4.应用效果

钢板桩防护墙完成400m后，经过1个月的监测，期间经历“大潮”，虽然现场涌浪大，但钢板桩成功将后方回填砂防护住。由于钢板桩防护墙的保护，使吹填节点按期完成，并收到业主的表扬信，业主就项目部克服重重困难，砥砺奋进，优质高效地完成各个节点给予了高度肯定。

5.结语

在加纳特码项目吹填工程实施过程中，面临着涌浪大、周期长和无掩护的恶劣工况，既定的袋装砂围堰方案无法实施的难题。通过对回填砂防护方案的研究，成功找到钢板桩防护回填砂的施工方案，为类似工程提供经验。