岛式防波堤沉降位移观测点优化分析

黄梓雄

（中交四航局第二工程有限公司，广东 广州 510230）

防波堤工程施工过程中及建成后，往往需要设置沉降位移观测点进行观测。现行规范对于防波堤沉降位移观测点的构造形式没有较为详细的描述及定义，仅对沉降位移观测点的布置间距进行量化和施工过程中的保护提出要求。沉降位移观测点的构造形式不具备强制性和统一性，其设置是否便捷、安全可靠，成为评判设计施工是否科学合理的重要依据。

本文以潮州华瀛液化天然气项目配套码头工程防波堤工程为研究对象，基于原设计防波堤堤身的沉降位移观测点（以下简称观测点）的设置及构造形式进行剖析。考虑了观测点施工过程中存在的问题，针对观测点设置的可靠性及构造的观测便利性问题，研究了沉降位移观测点最佳的设置方法及构造形式，提出优化措施并实施检验，为其他工程提供借鉴。

1 工程概况

本项目位于广东省潮州市饶平县所城镇水龟地大埕湾作业区，主要内容为建设一条总长1398.3m 的岛式防波堤，采用离岸式抛石斜坡堤结构型式。高程基准面采用当地理论最低潮面，防波堤底高程为-12.0～-16.0m，顶高程为+5.5m，堤顶宽9.95～11.5m，考虑允许越浪。防波堤堤心石规格为1～500kg 块石，垫层块石规格为1.5～3t，1.5～2.5t，2～4t 块石，内外坡采用25t，30t，40t 扭王字块体进行护面，护底块石规格为0.8～1.2t、1.5～2.5t 和2～3t 块石。在防波堤南端设置有一座导航灯桩基础。

图1 工程总平面布置图

2 原设计方案

2.1 原设计方案结构

原设计方案中防波堤观测点的平面布置及细部构造示意图如图2 所示：

图2 原设计观测点平面布置及细部构造示意图

（1）临时及永久观测点按照100m 的间隔均匀布置在防波堤堤身两侧，观测点横向中心间距：临时观测点为5.5m，永久观测点为4.5m；

（2）在防波堤堤心石抛填过程中，按照设计要求进行临时观测点布置。临时观测点主要由一根外径为40mm 的镀锌钢管及底部500*500mm 的沉降盘组成，顶上设置有普通管牙进行测量观测；

（3）在垫层块石抛填及理坡过程中，移除原先设置的临时观测点，更换为500*500*2000mm 的预制混凝土方桩，方桩突出护面块体500mm，在其顶部设置有20mm 的钢钉作为永久观测点；

（4）在垫层块石完成抛填理坡后，及时进行预制扭王字块护面块体吊装，形成全断面以抗抵抗风浪。

2.2 原设计方案特点

（1）扭王字块采用随机安放工艺，永久观测点仅突出堤身顶面500mm。扭王字块安放过程中，由于扭王字块肢体安装的朝向具有随机性，大部分的永久观测点受到碰撞、覆盖而发生破坏；或者由于扭王字块肢体的遮挡，测量人员无法从永久观测点垂直引出进行观测，导致永久观测点观测受限、无法发挥作用；

（2）扭王字块有25t，30t 和40t 的规格，块体尺寸较大。测量人员进行沉降位移观测时，需要在块体上进行上下攀爬，危险系数极高，且观测不便；

（3）永久观测点设置的间距过密，为100m 的间距。而根据《潮州华瀛液化天然气接收站项目配套码头工程施工图设计阶段勘察岩土工程勘察报告（施工图设计阶段）》表明：本项目仅有400m 的堤身处于软土地基上，但沉降观测点的布置间距均为定值，无体现不同地质取值的差异性。由此推断出沉降位移观测点的间距可以根据地基的不同而进行进一步的优化。

3 方案优化

3.1 新的沉降位移观测点设置

扭王字块安装完成后，原先设置的永久观测点由于扭王字块安放产生破坏或由于扭王字块肢体的遮挡难以发挥作用，且测量人员攀爬扭王字块进行沉降位移观测存在一定的安全风险。同时依据《防波堤与护岸施工规范》，章节4.1.5 斜坡堤的沉降观测点应根据设计要求、地质情况、结构特点和施工经验设置，并应符合下列规定：（1）章节4.1.5.2：软土地基上的斜坡堤，宜间隔100m～300m 设置一个，且不应少于3 个。（2）章节4.1.5.3：岩石或砂砾石地基上的斜坡堤，宜间隔200m～500m 设置一个，且不应少3 个。由此可知，本项目原设计方案中，永久观测点的设置间距取了软土地基设置间距的下限，为100m。

通过对地质勘查报告进行重新研读并结合现行规范要求，并与设计人员进行充分讨论和论证，最终设计同意新增的永久观测点间距按照最大400 米进行控制、重新在防波堤堤身上设置5 个新的永久观测点进行堤身沉降位移观测。新增的观测点1#、2#、3#和4#为防波堤堤身上设置的永久观测点；新增的观测点5#为利用南堤头处的导航灯桩基础进行设置的永久观测点。具体如图3 所示：

图3 优化后的永久观测点平面布置图

图4 优化后的永久观测点细部构造图

（1）新增的永久观测点设置间距为300～400m，满足规范连续进行防波堤堤身稳定性观测的要求，其观测数据具有可靠性；

（2）新增的永久观测点数量合理，在考虑设置配套人行爬梯的情况下，造价可控，为工程建设各方所接受。

3.2 新增永久观测点的细部构造

（1）新增的永久观测点在已安装的扭王字块缝隙中进行设置，选址应满足作业空间要求并确保永久观测点可垂直引出扭王字块顶面。在满足纵向设置间距的前提下应尽可能设置在堤身中轴线周边的位置。

（2）采用直径219mm、壁厚4.5mm 的不锈钢管引出扭王字块顶面500mm 左右。底部采用水磨钻机钻孔嵌入护面块石层并进行灌浆固定、嵌入深度严格控制在1500mm 以上。

（3）在不锈钢管内填充微膨胀性水泥砂浆，在其顶端设置强制对中测量观测钉。

（4）不锈钢管垂直度偏差要求不超过1%。新增永久观测点的细部构造如下图所示：

3.3 配套爬梯设置

（1）导航灯桩基础上的永久观测点通过已经安装好的踏步基础，可直接到达进行观测。

（2）新增的堤身永久观测点通过配套设置的不锈钢人行爬梯，可到达进行测量。

（3）人行爬梯根据现场扭王字块安装的姿态，因地制宜进行加工制作并固定，并配套设置好相应的安全防护措施，可满足10 年的观测使用要求。如图5 所示。

图5 人行爬梯平立面图

图6 永久观测点设置建议

4 设计要点

4.1 结构功能性需求分析

由于岛式防波堤堤顶通常不设置挡浪墙或者检修通道，因此无法利用挡浪墙设置永久观测点，无检修通道也导致永久观测点无法就近设置及存在到达问题。因此在防波堤施工过程中，应选取合理的间距设置沉降位移观测点。在堤心石抛填过程中安放好踏步基础并在其上设置永久观测点，在踏步基础上吊放对应的人行踏步，由踏步基础向堤身两侧安放扭王字块，确保永久观测点不被破坏及护面块体安放紧凑。

4.2 结构设计优化结果检验

通过在现状扭王字块中间寻找缝隙施作永久观测点，并在堤身内侧利用防波堤施作配套人行爬梯，爬梯固定在扭王字块块体上和支撑在垫层块石顶部，确保爬梯稳定可靠，满足安全测量的要求。同时爬梯底部高程取平均海平面，可满足绝大部分时间的检修要求。

新增的永久观测点施工完成后，其连续性及可观测性均能满足规范要求，为持续进行堤身稳定性观测提供有力保障。

5 结论

本文以潮州华瀛液化天然气项目配套码头工程防波堤工程为例，通过对防波堤原案设计的沉降观测点进行分析，优化了防波堤永久观测点的设置间距及构造形式，掌握了沉降位移观测点的设置方法，结论如下：

（1）防波堤永久观测点的设置间距应根据地质情况的差异性进行灵活调整，观测点的设置应确保经济可靠，构造形式则须考虑后期维护及观测的便利性。

（2）合理选取永久观测点的布置间距，提前在堤身施工过程中安放好踏步基础并在其上设置永久观测点，由踏步基础向堤身两侧安放护面块体，确保永久观测点不被破坏及护面块体安放紧凑。