一种宽肩台式防波堤及其运输安装方法

摘要

本发明提供一种宽肩台式防波堤及其运输安装方法，所述宽肩台式防波堤包括：梯形结构的斜坡堤，所述斜坡堤由内往外分别设置有堤心层、外坡层和宽肩台层，所述外坡层铺设在所述堤心层的外坡上，所述宽肩台层设置于所述外坡层远离堤心层的一侧；所述堤心层的内坡上还设置有二片石、倒滤层和后方填料层，所述二片石设置于所述堤心层与倒滤层之间，所述倒滤层设置于所述二片石和后方填料层之间。本发明通过由超大块石形成的宽肩台层和多粒径块石堤身共同构成的宽肩台式防波堤，其运输安装方法采取了合理的施工工艺和多种重型机械设备实现精密配合，能够顺利和精确地完成施工，并且施工进度较快，施工时期的风浪作用对完成堤身断面的影响较小。

说明书

技术领域

本发明涉及一种防波堤，尤其涉及一种宽肩台式防波堤，并涉及该宽肩台式 防波堤的运输安装方法。

背景技术

斜坡式防波堤是海港防波堤工程最常用的结构型式。宽肩台斜坡式防波堤是 指在临海侧设置一个略高于设计高水位且具有一定宽度的平台，在一定的波浪作 用下，允许堤身断面发生变形，逐渐适应当地波浪动力条件而形成类似于S型动 态平衡剖面的新型斜坡式防波堤。

相对于传统混凝土人工护面块体斜坡堤而言，它具有不需要混凝土人工护面 块体、充分利用石料、造价明显降低及在特大波浪作用下损害较轻等优势，其设 计理念体现了资源充分利用、施工机械通用化及可修复利用等先进理念，是深海 防波堤中值得推广和应用的挡浪型式。

但对于风浪较大区域，为保证防波堤在波浪作用下外坡变形在控制范围内， 变形坡面线不超过动态平衡坡面线，护面块石重量必需足够大，有时可达10t以 上，这对于整体结构和运输安装方法都提出了很大的挑战；此外，较大风浪会对 施工中堤身断面的完成造成影响，大大降低施工精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是需要提供一种结构合理牢固的宽肩台式防波 堤，并提供用于实现该宽肩台式防波堤的精准的运输安装方法。

对此，本发明提供一种宽肩台式防波堤，包括：梯形结构的斜坡堤，所述斜 坡堤由内往外分别设置有堤心层、外坡层和宽肩台层，所述外坡层铺设在所述堤 心层的外坡上，所述宽肩台层设置于所述外坡层远离堤心层的一侧；所述堤心层 的内坡上还设置有二片石、倒滤层和后方填料层，所述二片石设置于所述堤心层 与倒滤层之间，所述倒滤层设置于所述二片石和后方填料层之间。

本发明的进一步改进在于，所述斜坡堤的高宽比坡度为1：1.5～1：2。

本发明的进一步改进在于，所述二片石的厚度为0.4～0.8m，所述倒滤层的厚 度为0.7～0.9m，所述二片石和倒滤层的高宽比坡度均为1：1.5～1：2。其中，所 述二片石的厚度优选为0.5m左右，所述倒滤层的厚度为0.8m左右。

本发明的进一步改进在于，所述堤心层包括重量为1～1000kg的块石所构成 的堤心，所述堤心的外坡高宽比坡度为1：1.5～1：2，所述堤心层的内坡高宽比 坡度为1：1.5～1：2。

本发明的进一步改进在于，所述外坡层包括第一外坡层和第二外坡层，所述 第一外坡层铺设厚度为1.5～2.0m、重量为300～1000kg的块石在所述堤心层的外 坡上；所述第二外坡层铺设厚度为1.5～5.0m、重量为1～5t的块石在所述第一外 坡层远离堤心层的一侧。

本发明的进一步改进在于，所述第一外坡层的高宽比坡度为1：1.5～1：2， 所述第二外坡层采用阶梯状的块石。

本发明的进一步改进在于，所述宽肩台层铺设重量为5～10t的超大块石在所 述第二外坡层上，所述宽肩台层的顶部留有10m以上的宽肩台。

本发明还提供一种宽肩台式防波堤的运输安装方法，用于实现如上所述的宽 肩台式防波堤的运输和安装工艺，并包括以下步骤：

步骤S1，运输石料；

步骤S2，通过山推推土机对临时堤和堤心层进行推填作业；

步骤S3，通过挖掘机和吊机对堤心料、外坡层、二片石和倒滤层的块石进 行加高、整平和理坡；

步骤S4，采用反铲挖掘机进行其工作范围内所述宽肩台层的超大块石进行 初步甩抛，再通过长臂反铲挖掘机对其余区域补抛；

步骤S5，吊机配合铁链环和自动卸扣对所述宽肩台层的超大块石进行精抛， 并在在超大块石施工到只剩下最后两层时，整平已施工的超大块石所构成的石料 平台表层，通过反铲挖掘机移动到石料平台的最外侧进行最后两层超大块石的安 放；

步骤S6，采用开体驳对所述斜坡堤最外侧的护坦进行抛石；

其中，所述斜坡堤最外侧的护坦为斜坡堤外侧水最深的位置；所述临时堤为 根据波浪方向和围堤的平面位置所设立的挡浪堤。

本发明的进一步改进在于，在施工之前，先用吊机配合吊篮进行水下抛石情 况测量；根据抛石斗的容量大小将整个水下抛石区域分为2.0m×2.0m的方格网， 在离斜坡堤的外坡安全距离内布置机位，相邻机位间隔20m，然后采用极坐标法 进行抛石定位；通过在吊篮上使用测深水砣测量当前吊篮的高程、水下块石与吊 篮之间的高差以及水下块石的高程，并在吊机上安装GPS定位装置，准确测量当 前位置坐标；在测量水下信息后，计算出相应位置所需补抛的石料量，再将所需 补抛石料的信息绘制成表，所述所需补抛石料的信息包括：角度、距离及石料数 量，进而通过GPS定位装置的配合完成抛石任务。

本发明的进一步改进在于，将安放宽肩台层的外坡层向外侧多延伸3～4m； 最外侧块石的施工顺序为由外向内开展，由外向内开展为先放置最底层和最外侧 的块石，再依次紧挨着向内侧摆放块石；当最底层的块石放置完成后，再从最外 侧开始往里安放块石，位置位于上层的块石紧压在下层两块块石之间的连接位置 上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过由超大块石形成的宽肩台层 和多粒径块石堤身共同构成的宽肩台式防波堤，其运输安装方法采取了合理的施 工工艺和多种重型机械设备实现精密配合，能够顺利和精确地完成施工，并且施 工进度较快，施工时期的风浪作用对完成堤身断面的影响较小。

附图说明

图1是本发明一种实施例的截面结构示意图；

图2是本发明另一种实施例的工作流程示意图；

图3是本发明另一种实施例的第一外坡层理坡的施工示意图；

图4是本发明另一种实施例的第一外坡层吊抛的施工示意图；

图5是本发明另一种实施例的第二外坡层的半断面及其下方第一外坡层的 块石甩抛的施工示意图；

图6是本发明另一种实施例的开体驳进行最外侧护坦位置抛石的施工示意 图；

图7是本发明另一种实施例的第二外坡层甩抛的施工示意图；

图8是本发明另一种实施例的宽肩台层的施工示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：

实施例1：

如图1所示，本例提供一种宽肩台式防波堤，包括：梯形结构的斜坡堤，所 述斜坡堤由内往外分别设置有堤心层1、外坡层和宽肩台层4，所述外坡层铺设 在所述堤心层1的外坡上，所述宽肩台层4设置于所述外坡层远离堤心层1的一 侧；所述堤心层1的内坡上还设置有二片石5、倒滤层6和后方填料层7，所述 二片石5设置于所述堤心层1与倒滤层6之间，所述倒滤层6设置于所述二片石 5和后方填料层7之间。

本例所述斜坡堤的高宽比坡度为1：1.5～1：2。所述二片石5的厚度为 0.4～0.8m，所述倒滤层6的厚度为0.7～0.9m，所述二片石5和倒滤层6的高宽比 坡度均为1：1.5～1：2；其中，所述二片石5的厚度优选为0.5m左右，所述倒滤 层6的厚度为0.8m左右。所述堤心层1包括重量为1～1000kg的块石所构成的堤 心，所述堤心的外坡高宽比坡度为1：1.5～1：2，所述堤心层1的内坡高宽比坡 度为1：1.5～1：2。

如图1所示，本例所述外坡层包括第一外坡层2和第二外坡层3，所述第一 外坡层2铺设厚度为1.5～2.0m、重量为300～1000kg的块石在所述堤心层1的外 坡上；所述第二外坡层3铺设厚度为1.5～5.0m、重量为1～5t的块石在所述第一 外坡层2远离堤心层1的一侧；所述第一外坡层2的高宽比坡度为1：1.5～1：2， 所述第二外坡层3采用阶梯状的块石；所述宽肩台层4铺设重量为5～10t的超大 块石在所述第二外坡层3上，所述宽肩台层4的顶部留有10m以上的宽肩台， 优选为预留15m的宽肩台。

由于宽肩台式防波堤的宽肩台层4的肩台设置在设计高水位以上，便于用陆 上设备采取推进法逐步向外海填筑，大多数情况下可仅用自卸卡车和推土机等进 行抛填，较少采用吊机，因此，其施工进度较快，施工时期的风浪作用对完成堤 身断面影响较小。

所述宽肩台式防波堤为呈梯形结构的斜坡堤，根据水深进而决定其截面的大 小，如图1所示的宽肩台式防波堤，假设海床面的水深为12m，则所述宽肩台式 防波堤的截面可设计为大于或等于58m；此时，可以在堤心层1靠近海床的一侧 设置一个截面宽度为2.3m左右的坡面，并且所述堤心层1在往海床方向上比第 一外坡层2多延伸截面宽度为5m左右的平台，这样能够使得外坡层的结构和受 力更为稳固可靠；在第一外坡层2靠近海床的一侧设置一个截面宽度为3.8m左 右的坡面，并且所述第一外坡层2在往海床方向上比第二外坡层3多延伸截面宽 度为5m左右的平台，同样的，这样设置也能够使得外坡层的结构和受力更为稳 固可靠；在第二外坡层3靠近海床的一侧设置一个截面宽度为7.5m左右的坡面， 并且所述第二外坡层3在往海床方向上比宽肩台层4多延伸截面宽度为9～13.5m 左右的平台，同样的，这样设置能够使得宽肩台层4的结构和受力更为稳固可靠； 在宽肩台层4靠近海床的一侧设置一个截面宽度为13.5m左右的坡面，所述宽肩 台层4的肩台截面宽度优选为15m，所述宽肩台层4的肩台与所述第二外坡层3 的顶部之间设置有截面宽度为6m左右的坡面。值得一提的是，以上这些厚度、 坡度和截面宽度等数据的设置，并不是相互独立的，他们之间存在着相互关系， 并不是说通过简单的实验或是变化就能够得到了，这样建造出来的宽肩台式防波 堤效果特别好，结构牢固可靠，便于施工。

实施例2：

如图2所示，本例还提供一种宽肩台式防波堤的运输安装方法，用于实现如 实施例1所述的宽肩台式防波堤的运输和安装工艺，并包括以下步骤：

步骤S1，运输石料；

步骤S2，通过山推推土机对临时堤和堤心层1进行推填作业；

步骤S3，通过挖掘机和吊机对堤心料、外坡层、二片石5和倒滤层6的块 石进行加高、整平和理坡；

步骤S4，采用反铲挖掘机进行其工作范围内所述宽肩台层4的超大块石进 行初步甩抛，再通过长臂反铲挖掘机对其余区域补抛；

步骤S5，吊机配合铁链环和自动卸扣对所述宽肩台层4的超大块石进行精 抛，并在在超大块石施工到只剩下最后两层时，整平已施工的超大块石所构成的 石料平台表层，通过反铲挖掘机移动到石料平台的最外侧进行最后两层超大块石 的安放；

步骤S6，采用开体驳对所述斜坡堤最外侧的护坦进行抛石；

其中，所述斜坡堤最外侧的护坦为斜坡堤外侧水最深的位置；所述临时堤为 根据波浪方向和围堤的平面位置所设立的挡浪堤。

所述步骤S1中，关于石料的运输包括以下子步骤：步骤S101，通过150t 吊机和去挡板自卸车组合实现，如通过150t吊机进行12～20t超大块石装车，去 挡板自卸车用于替代数量不足的平板车进行超大块石运输；步骤S102，通过 CAT349反铲和矿山车组合实现，如通过CAT349反铲进行12t以下大块石的装 车，通过矿山车用于大块石的运输；步骤S103，通过抓斗和矿山车组合来实现， 所述抓斗方便快捷的进行12t以下大块石的装车，矿山车用于大块石的运输。所 述石料指的是块石。

在块石的安装过程中，包括以下几点：第一、石料筛分：在指定堆放区域放 置1t、3t、5t、7t、10t等多种石料规格的样品，比对进行块石分类堆放；第二、 采用山推推土机对临时堤和堤心料进行推填作业；第三、采用PC200挖掘机对 堤心料、外坡层、二片石5和倒滤层6等小粒径块石进行加高、整平和理坡，所 述堤心料指的是堤心层1的块石，即所述堤心层1的石料；第四采用反铲挖掘机 进行其工作范围内的超大块石初步甩抛，再用80t级长臂反铲挖掘机对其余区域 补抛；第五、在反铲挖掘机进行了初步甩抛后，再采用280t级吊机配合铁链环 和自动卸扣进行精抛；第六在超大块石施工到只剩下最后两层时，将石料平台的 表层整平，反铲挖掘机移动到平台的最外侧进行块石安放；第八采用开体驳对斜 坡堤最外侧护坦进行抛石，所述最外侧护坦即水最深的位置，最靠近海床的位置。

在块石的安装过程中，块石的安装方法：在断面施工顺序上按照自下而上的 原则进行，在不同规格的块石的交叉位置穿插安排施工；分区分块安排进行平面 施工，并保证上层结构的覆盖施工必须在下部结构完成后方可进行。具体的施工 顺序为：第一、临时堤推填；第二1～1000kg的堤心层1的块石推填；第三 300～1000kg的第一外坡层2的块石施工；第四、二片石5和倒滤层6施工；第 五、1～5t的第二外坡层3的块石施工；第六、5t以上的宽肩台层4的超大块石施 工。

本例在整个斜坡堤施工中，根据宽肩台式防波堤的构造特点以及施工工序， 形成时间和空间上的多工作面流水作业，效果非常好。如图3至图8所示的就是 一种更优优选的宽肩台式防波堤的运输安装方法的建造施工顺序图，其中，图3 表示的是通过长臂挖掘机作业进行300～1000kg的第一外坡层2的块石理坡；图 4表示的是通过吊机进行1～5t的第二外坡层3下方300～1000kg的第一外坡层2 的块石吊抛；图5表示的是长臂挖掘机进行1～5t的第二外坡层3的半断面及其 下方300～1000kg的第一外坡层2的块石甩抛；图6表示的是通过开体驳进行最 外侧护坦位置抛石；图7表示的是通过长臂挖掘机进行1～5t的第二外坡层3块 石甩抛；图8表示的是长臂挖掘机进行5～10t和1.9m以下宽肩台层4的抛石及 理坡；图3至图8中，粗线框出的是当前示意图中正在施工的区域以及已经施工 完毕的区域。

本例在时间和空间上实现了多工作面流水作业，根据现场实际情况，系统考 虑季风期风浪影响、基坑石料开采、机械设备配置及工序合理搭接等因素，整个 斜坡堤施工过程中在不同高程不同位置可同时创造若干工作面，各个工作面之间 独立作业而又按照工序搭接形成流水作业，可以显著提高机械设备工效，大大加 快施工进度。

更为具体的实际操作中，在石料运输过程中，在运输车上设置标不同颜色的 标识牌，通过车窗上标识牌的颜色就能够快速分料，减少运输车在途中耽误的时 间，提高运输效率。大型反铲挖掘机安装有计重仪，当反铲将石料勾起时，可以 通过该仪器配套的显示屏清楚的看到该块石的重量，方便手精确的控制块石规格， 更好地保证块石质量。使用150t吊机进行超大块石吊运时，使用配套索链进行 绑扣。通过控制吊钩就能够实现索链的自动松落，避免人工进行解索，加快吊装 速度。此外，现场配备一台PC200进行辅助，清理场地和翻动块石进行绑扣。

在块石的安装过程中，在施工之前，先用吊机配合吊篮进行水下抛石情况测 量；根据抛石斗的容量大小将整个水下抛石区域分为2.0m×2.0m的方格网，在 离斜坡堤的外坡安全距离内布置机位，相邻机位间隔20m，然后采用极坐标法进 行抛石定位；通过在吊篮上使用测深水砣测量当前吊篮的高程、水下块石与吊篮 之间的高差以及水下块石的高程，并在吊机上安装GPS定位装置，准确测量当 前位置坐标；在测量水下信息后，计算出相应位置所需补抛的石料量，再将所需 补抛石料的信息绘制成表，所述所需补抛石料的信息包括：角度、距离及石料数 量，进而通过GPS定位装置的配合完成抛石任务。

值得一提的是，所述宽肩台层4的超大块石出运到现场后储备在临近施工区 域，避免二次转运造成成本增加；由于该层的厚度大，反铲挖掘机无法一次施工 到位，需分成内外两层由内而外进行施工；为了实现外层的施工，长臂反铲挖掘 机需要移机到超大块石的顶面。为了减小挖掘机在块石顶面移动所造成的履带损 坏，在平台顶面放置一些废弃的汽车轮胎进行保护。

值得一提的是，所述宽肩台层4的超大块石安装施工一般由两台反铲挖掘机 配合进行，一台负责将超大块石转到工作面前沿区域，另一台负责块石安装，以 避免安装反铲挖掘机多余移动。最外侧两层石超大块石安装按照从外向内、由低 向高的顺序，一块压住一块，以加强坡面的稳定性；为了增加消浪效果，超大块 石安装时不需要调整块石的方向，采用随机安放的方式，块石之间不是光滑顺接 而是凹凸不平以提高空隙率。

施工的时候，风浪可以直接影响到倒滤料施工时，本例根据波浪方向和围堤 的平面位置采取“分割包围法”，即在内侧每隔200m推出一条临时堤，纵向再 推出一条挡浪土堤从而保证了倒滤层的静水施工环境，同时由这些临时土堤开始 往内侧拓宽回填土及风化料，提前开始岛内回填，能够大大缓解了基坑的弃土压 力，加快了施工进度。

斜坡堤施工期间，迎浪面的堤心料1～1000kg石料很难保持稳定性，施工进 度缓慢且存在一定的安全风险。因此，采取1～1000kg和300～1000kg两种规格石 料同时施工，护坦部位1～1000kg堤心石采用300～1000kg块石代替，用 300～1000kg块石进行外侧防浪，大大加快了施工效率，提高了施工安全性。

为了保证防波堤的安全，防止超大块石被海浪拖曳到海底，施工中将安放宽 肩台层4的超大块石的1～5t块石(第二外坡层3)的平台向外侧多延伸3～4m； 为了增加防波堤的稳定性，最外侧块石施工是由外向内开展，即先放置最底层、 最外侧的大块石，再依次紧挨着向内侧摆放块石；当最底层的块石放置完成后， 再从最外侧开始安放，位置位于上层的块石紧压在下层两块块石之间的连接位置 上，以此类推。

本例通过由超大块石形成的宽肩台层4和多粒径块石堤身共同构成的宽肩 台式防波堤，其运输安装方法采取了合理的施工工艺和多种重型机械设备实现精 密配合，能够顺利和精确地完成施工，并且施工进度较快，施工时期的风浪作用 对完成堤身断面的影响较小。

本例实现了一种实用的宽肩台斜坡式防波堤，采用了中超大规格块石和多级 块石的多机械联合运输与安装技术，如下表所示，所述宽肩台式防波堤的建造中 需要的超大块石和各级块石(1kg～10t)，在运输中根据运输块石的大小分别采用第 一、吊机和去挡板自卸车组合；第二、反铲挖掘机和矿山车组合；第三、抓斗挖 掘机和矿山车组合。块石安装中根据不同的机械设备的特点分别进行：第一、石 料筛分；第二、山推推土机推填；第三、PC200反铲作业；第四、长臂反铲甩抛； 第五、吊机精抛；第六、长臂反铲理坡；第七开体驳抛石等作业形式。另外，根 据宽肩台式防波堤的多级块石的特点，本例按照自下而上施工顺序，穿插安排不 同规格石料的交叉施工；同时，在整个斜坡堤施工中，根据宽肩台式防波堤的构 造特点以及施工工序，形成时间和空间上的多工作面流水作业，效果非常好。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能 认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都 应当视为属于本发明的保护范围。