CN107986714B - 一种海工挡浪墙及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海工挡浪墙及其施工方法。该海工挡浪墙包括：临水单元、背水墩台和填充单元；所述临水单元由普通混凝土制成；所述背水墩台由海水珊瑚骨料混凝土制成；所述背水墩台中设置有预留槽；所述填充单元设置在所述背水墩台的所述预留槽中；所述填充单元的开口与所述背水墩台的顶部平齐；所述填充单元包括：底层、中间层和表层；所述底层中填充有珊瑚礁沙稳定土；所述中间层中填充有珊瑚骨料透水植生混凝土；所述表层中填充有珊瑚礁沙种植土。应用本发明可以在不降低海工挡浪墙的挡浪能力的前提下，有效地降低远海岛礁的海工挡浪墙的建造成本，提高远海岛礁驻居的舒适性。
Description
技术领域
本申请涉及土木工程材料和海洋工程技术领域，尤其涉及用于远海岛礁工程建设的一种海工挡浪墙及其施工方法。
背景技术
在我国南沙岛礁的建设中，陆域吹填是其扩大礁盘陆地面积的核心技术和关键环节。在岛礁吹填期间，需要在岛礁四周临海建造海工挡浪墙，以防止海浪将吹填的珊瑚礁沙冲刷带回大海。因此，海工挡浪墙是远海岛礁护岸工程的重要组成部分。
图1为现有技术中的海工挡浪墙的横断面示意图。如图1所示，现有技术中的海工挡浪墙一般由配重的背水墩台12和临水面的临水单元11组成，通常均为重力式挡墙结构，在设计时主要验算其抗倾覆稳定性以及水平抗滑移承载力。因此，现有技术中的海工挡浪墙通常都是混凝土重力式长墙，沿着岛礁的外护岸和内护岸全周布置。普通混凝土的海工挡浪墙的临水面13朝向大海，与护坡混凝土袋15相嵌固；其背水面14则和珊瑚礁沙地基16紧靠，且该珊瑚礁沙地基与海工挡浪墙的背水墩台平齐。
我国南沙岛礁距离祖国大陆距离较远，某些岛礁距离三亚等地都超过1000公里。而我国的南海岛礁95％以上属于天然的热带珊瑚岛礁，在岛礁上没有普通的石灰石、砾石、卵石、淡水等大陆常见、常用的混凝土原材料。因此，在南沙岛礁的建设过程中所使用的普通混凝土都是从海南、广西等地区采用大型货船将原材料经过长途海运到岛礁当地之后再进行混凝土制备的，所以成本比较高。例如，经测算，南沙岛礁上的C30普通混凝土的材料成本即能达到2400～2700余元，这约相当于内地大陆的成本的8～10倍以上。
然而，在当前的技术体系中，在南沙岛礁上建造海工挡浪墙都是采用普通混凝土，其成本十分高昂。因此，在南沙岛礁采用普通混凝土整体建造海工挡浪墙，存在一定的材料和成本浪费。所以，在保证挡浪墙整体配重、抗倾覆稳定性、水平抗滑移承载力不变的情况下，需要适当优化海工挡浪墙建造方案，以有效地降低建造成本。
此外，我国的南沙岛礁属于大海中的一个个孤岛，长期驻扎在岛上，因环境中长期为海水的“蓝”、珊瑚礁沙的“白”以及强烈的日照等，极易使人产生孤独感和焦虑感。如果岛礁缺乏绿化，没有绿化生态系统对人的视觉和心理进行有益调节，也很不利于驻岛人员的情绪稳定和身心健康。
如前所述，我国南沙岛礁均为珊瑚岛礁，经过陆域吹填后，其地基材料全部为珊瑚礁沙，然而在珊瑚礁沙地基上种植绿化植物是非常大的一个难题。首先，珊瑚礁沙的矿物成分基本为95％的文石和方解石，两者的化学成分均为CaCO3，且珊瑚礁沙中的有机质极少，因此导致能在珊瑚礁沙这种没有营养质的地基上生长的绿色植被基本没有；另外，珊瑚礁沙是从海中吹填上来的，其中海盐含量较高，尤其不利于一般植被的生长。因此，能够在珊瑚礁沙上直接栽培的植物种类极少、成活率也极低。而如果从大陆大量地运输地表种植土，对绿化区的珊瑚礁沙地基进行全部替换以种植常规植被，成本又特别高。
综上可知，由于现有技术中的海工挡浪墙具有如上所述的缺点，因此如何提出一种更好的海工挡浪墙，从而有效地降低远海岛礁的海工挡浪墙的建造成本，提高远海岛礁驻居的舒适性，是本领域中亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种海工挡浪墙及其施工方法，从而可以不降低海工挡浪墙的挡浪能力的前提下，有效地降低远海岛礁的海工挡浪墙的建造成本，提高远海岛礁驻居的舒适性。
本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种海工挡浪墙，该海工挡浪墙包括：临水单元、背水墩台和填充单元；
所述临水单元由普通混凝土制成；
所述背水墩台由海水珊瑚骨料混凝土制成；所述背水墩台中设置有预留槽；
所述填充单元设置在所述背水墩台的所述预留槽中；所述填充单元的开口与所述背水墩台的顶部平齐；
所述填充单元包括：底层、中间层和表层；
所述底层中填充有珊瑚礁沙稳定土；所述中间层中填充有珊瑚骨料透水植生混凝土；所述表层中填充有珊瑚礁沙种植土。
较佳的，所述临水单元和背水墩台连接处的下半部上还设置有多根交错布置的环氧树脂涂层拉结钢筋。
较佳的，所述海工挡浪墙中还预埋有多根聚氯乙烯排水盲管；
所述聚氯乙烯排水盲管的一端位于所述填充单元的中间层与底层的交界处，另一端穿过所述背水墩台的背水面后伸入所述海工挡浪墙背水面的珊瑚礁沙地基中。
较佳的，所述聚氯乙烯排水盲管的一端以30°～45°的下倾角穿过所述背水墩台的背水面后伸入珊瑚礁沙地基中40厘米以上。
较佳的，所述填充单元的平面投影图形为长方形、正方形、椭圆形或者圆形。
较佳的，所述填充单元的底层、中间层和表层的厚度的比例为4:5:1。
较佳的，所述海水珊瑚骨料混凝土由下列原材料按照质量比例组成：
高抗蚀海工硅酸盐水泥13.7％，磨细钢渣粉3.6％，二级粉煤灰5.5％；0～14毫米的热带海洋岛礁珊瑚沙37.1％，14～50毫米的热带海洋岛礁珊瑚礁石37.1％，海水2.7％，降粘抗盐缓凝聚羧酸复合减水剂，其占所述高抗蚀海工硅酸盐水泥、磨细钢渣粉、二级粉煤灰三者总质量的1.6％，且其固含量为40％。
较佳的，所述磨细钢渣粉为一级钢渣粉，其比表面积不低于450m2/kg，游离氧化钙含量低于2.0％。
较佳的，所述珊瑚礁沙稳定土由下列原材料按照质量比例组成：
自然含水率的0～14mm的热带海洋岛礁珊瑚沙15％，热闷粗钢渣粉15％，普通硅酸盐水泥15％，地表种植土55％。
较佳的，所述珊瑚骨料透水植生混凝土由下列原材料按照质量比例组成：
热带海洋岛礁14～30mm连续级配、饱和面干珊瑚礁石64％，普通硅酸盐水泥19％，硅粉2.0％，磨细钢渣粉4.0％，农业复合肥4.0％，海淡水6.5％，聚羧酸减水剂的质量为普通硅酸盐水泥、硅粉、磨细钢渣粉、农业复合肥总质量的1.0％。
较佳的，所述珊瑚礁沙种植土由下列原材料按照质量比例组成：
自然含水率的0～14mm热带海洋岛礁珊瑚沙10％，热闷粗钢渣粉8％，普通硅酸盐水泥8％，地表种植土68％，营养改良组分6％。
较佳的，所述珊瑚礁沙种植土的营养改良组分为：
40％的尿素，30％的农业复合肥和30％的农家肥。
较佳的，所述珊瑚礁沙稳定土、珊瑚骨料透水植生混凝土和珊瑚礁沙种植土的厚度的比例为4:5:1。
较佳的，所述海水珊瑚骨料混凝土由下列原材料按照质量比例组成：
高抗蚀海工硅酸盐水泥15.5％，磨细钢渣粉4.3％，二级粉煤灰4.3％；0～14mm热带海洋岛礁珊瑚沙33.5％，14～50mm热带海洋岛礁珊瑚礁石33.5％，海水8.4％，降粘抗盐缓凝聚羧酸复合减水剂，其占高抗蚀海工硅酸盐水泥、磨细钢渣粉、二级粉煤灰三者总质量的1.8％，且其固含量为40％。
较佳的，所述珊瑚礁沙稳定土由下列原材料按照质量比例组成：
自然含水率的0～14mm热带海洋岛礁珊瑚沙20％，热闷粗钢渣粉10％，普通硅酸盐水泥10％，地表种植土60％。
较佳的，所述珊瑚骨料透水植生混凝土由下列原材料按照质量比例组成：
热带海洋岛礁14～30mm连续级配、饱和面干珊瑚礁石62％，普通硅酸盐水泥16.5％，硅粉4.0％，磨细钢渣粉7.0％，农业复合肥5.0％，海淡水5.5％；聚羧酸减水剂的质量为普通硅酸盐水泥、硅粉、磨细钢渣粉、农业复合肥总质量的1.5％。
较佳的，所述珊瑚礁沙种植土由下列原材料按照质量比例组成：
自然含水率的0～14mm热带海洋岛礁珊瑚沙15％，热闷粗钢渣粉5％，普通硅酸盐水泥7％，地表种植土66％，营养改良组分7％。
本发明还提供了一种海工挡浪墙的施工方法，该施工方法包括如下的步骤：
制作敞口厚壁钢箱模；所述敞口厚壁钢箱模用于制作所述海工挡浪墙的背水墩台中的预留槽；
安装所述海工挡浪墙的整体模板；
使用普通混凝土进行临水单元的浇筑，形成所述临水单元；
在所述临水单元的背水面混凝土界面上喷涂混凝土界面剂；
使用海水珊瑚骨料混凝土进行背水墩台的浇筑，形成所述背水墩台；
在所述背水墩台的预留槽中施做填充单元。
较佳的，在所述背水墩台的预留槽中施做填充单元包括：
在所述预留槽的底部填充珊瑚礁沙稳定土作为所述填充单元的底层；
在所述底层上填充珊瑚骨料透水植生混凝土作为所述填充单元的中间层；
在所述中层上填充珊瑚礁沙种植土作为所述填充单元的表层；
较佳的，所述背水墩台的宽度为2.3～3.6米；所述背水墩台的高度为2.3～3.6米。
如上可见，在本发明中的海工挡浪墙及其施工方法中，由于海工挡浪墙中遭受海水直接接触腐蚀、经常受到海水直接冲刷和经历反复干湿循环劣化作用的临水单元仍然是采用普通混凝土建造而成，因此可以确保海工挡浪墙关键单元的耐久性能不降低，保证了海工挡浪墙的挡浪能力；同时，本发明中还采用海水珊瑚骨料混凝土而不是普通混凝土来建造海工挡浪墙中的背水墩台，因此可以充分发挥远海岛礁就地取材的优势并积极消纳和资源化利用工业废渣，大大降低海工挡浪墙的建造成本。而且，在本发明的海工挡浪墙的背水墩台中还设置了填充单元，并在填充单元中依次填充了珊瑚礁沙稳定土、珊瑚骨料透水植生混凝土和珊瑚礁沙种植土，因此使得可以在上述填充单元中种植各种植物，因而可以将挡浪护沙功能和绿化景观功能同时集成到海工挡浪墙上，将绿化工程与海工护岸工程融为一体，从而节省稀缺的陆地岛礁平面空间，省却单独施做绿化工程时所需的土方开挖和筑槽工作；而且还可以利用植生混凝土的方式为远海岛礁海工护岸引入生态景观效用，提高远海岛礁驻居的舒适性，缓解驻岛人员的孤岛环境焦虑。
附图说明
图1为现有技术中的海工挡浪墙的横断面示意图。
图2为本发明实施例中的海工挡浪墙的横断面示意图。
图3为本发明实施例中的海工挡浪墙的斜视图。
图4为本发明实施例中的海工挡浪墙的施工方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，现有技术中的海工挡浪墙的背水墩台主要是为挡浪墙配重，而并不与海水直接接触，后方又有珊瑚礁沙的“保护”，因此背水墩台并不会遭受海水的长期侵蚀和干湿循环劣化。所以，该背水墩台的耐海水侵蚀性能等耐久性要求稍低于临水单元。而且，在南沙岛礁采用普通混凝土整体建造海工挡浪墙，存在一定的材料和成本浪费。因此，在保证挡浪墙整体配重、抗倾覆稳定性、水平抗滑移承载力不变的情况下，可以适当优化挡浪墙建造方案。
另外，南沙岛礁具有丰富的珊瑚礁沙骨料和海水，若采用这些材料制备海水珊瑚骨料混凝土则成本较为低廉。此外，我国东南沿海有大量钢铁厂，例如广东宝钢湛江钢铁厂、广西武钢防城港钢铁厂等。在当前的技术工艺下，冶炼粗钢的同时所产生的钢渣量为粗钢重量的15％～20％，因此这些临海钢厂每年将产出大量的钢渣副产品。据初步统计，我国范围内积存的钢渣总量已超过1亿吨。若将这些临海钢厂的钢渣加工磨细，制备成满足国家标准的磨细钢渣粉，并将其船运至南沙岛礁用于建设，既有利于消纳大陆的工业废渣，还可以取得明显的经济效益。
因此，在本发明的技术方案中，提出了用于远海岛礁工程建设的一种海工挡浪墙及其施工方法，从而可以有效地降低建造成本，提高远海岛礁驻居的舒适性。
图2为本发明实施例中的海工挡浪墙的横断面示意图，图3为本发明实施例中的海工挡浪墙的斜视图。如图2和图3所示，本发明实施例中的海工挡浪墙包括：临水单元21、背水墩台22和填充单元23；
所述临水单元21由普通混凝土制成；
所述背水墩台22由海水珊瑚骨料混凝土制成；所述背水墩台22中设置有预留槽；
所述填充单元23设置在所述背水墩台22的所述预留槽中；所述填充单元23的开口与所述背水墩台22的顶部平齐；
所述填充单元23包括：底层31、中间层32和表层33；
所述底层31中填充有珊瑚礁沙稳定土；所述中间层32中填充有珊瑚骨料透水植生混凝土；所述表层33中填充有珊瑚礁沙种植土。
根据上述海工挡浪墙的结构可知，在本发明的技术方案中，海工挡浪墙中遭受海水直接接触腐蚀、经常受到海水直接冲刷和经历反复干湿循环劣化作用的临水单元仍然是采用普通混凝土建造而成，因此可以确保海工挡浪墙关键单元的耐久性能不降低，保证了海工挡浪墙的挡浪能力；同时，本发明中还采用海水珊瑚骨料混凝土而不是普通混凝土来建造海工挡浪墙中的背水墩台。由于海水珊瑚骨料混凝土中使用珊瑚礁沙骨料替代常规的砂石骨料、并用海水替代淡水、并掺入廉价的磨细钢渣粉、二级粉煤灰，因此可以充分发挥远海岛礁就地取材的优势并积极消纳和资源化利用工业废渣。经过实际测算，上述的海水珊瑚骨料混凝土的材料成本仅为650～750元，低于同等条件下的普通混凝土材料成本的2400～2700元，从而可以大大降低海工挡浪墙的建造成本。而且，在本发明的海工挡浪墙的背水墩台中还设置了填充单元，并在填充单元中依次填充了珊瑚礁沙稳定土、珊瑚骨料透水植生混凝土和珊瑚礁沙种植土，因此使得可以在上述填充单元中种植各种植物20(例如，花、草、树甚至蔬菜等绿色植物)，因而可以将挡浪护沙功能和绿化景观功能同时集成到海工挡浪墙上，将绿化工程与海工护岸工程融为一体，从而节省岛礁稀缺的陆地平面空间，省却单独施做绿化工程时所需的土方开挖和筑槽工作；而且还可以利用植生混凝土的方式为远海岛礁海工护岸引入生态景观效用，提高远海岛礁驻居的舒适性，缓解驻岛人员的孤岛环境焦虑；并且，此种珊瑚骨料钢渣粉植生混凝土的透气、透水性、保水性都很优良，肥效长久，还可以有效地解决远海岛礁直接在珊瑚礁沙中种植草和树时成活率极低的难题。
另外，在本发明的技术方案中，还可以通过预先设置上述海工挡浪墙的背水墩台的宽度或者高度，以使得相对于现有技术中的海工挡浪墙，本发明中的新的海工挡浪墙的配重、承载力、稳定性等不会降低。
例如，较佳的，在本发明具体实施例中，可以将所述背水墩台的背水面水平加宽(相对于所述背水墩台的原始宽度，该原始宽度一般为2～3米)15％～20％，即所述背水墩台的宽度可以为2.3～3.6米左右；或者，也可以将所述背水墩台高度加高，即背水墩台的下底面竖向加深(相对于所述背水墩台的原始高度，该原始高度一般为2～3米)15％～20％，即所述背水墩台的高度可以为2.3～3.6米左右，以抵消由于所采用的海水珊瑚骨料混凝土和填充单元的容重低于普通混凝土而带来的海工挡浪墙配重的折减，以确保海工挡浪墙整体的配重、抗倾覆稳定性、水平抗滑移承载力不降低。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述临水单元和背水墩台连接处的下半部上还设置有多根交错布置的环氧树脂涂层拉结钢筋24。该环氧树脂涂层拉结钢筋24可用于提高所述海工挡浪墙的临水单元和背水墩台两部分之间界面抗剪承载力及拉应力传递有效性,以提高所述海工挡浪墙的整体性。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述多根环氧树脂涂层拉结钢筋之间的水平行间距可以为0.4～0.6米(m)，竖向列间距可以为1.0～1.5m。
此外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述环氧树脂涂层拉结钢筋的牌号可以为HRB400，直径可以为Φ32～Φ40，总长度可以为0.6～1.0m。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述海工挡浪墙中还预埋有多根聚氯乙烯(PVC)排水盲管25；所述PVC排水盲管25的一端位于所述填充单元23的中间层32与底层31的交界处，另一端穿过所述背水墩台22远离所述临水单元的一侧(即背水面)后伸入所述海工挡浪墙背水面的珊瑚礁沙地基中。上述所预埋的PVC排水盲管25，可用于将流入或渗入所述填充单元23中的多余的水分排出所述填充单元23，以避免所述填充单元23中累积过多的水分。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述多根PVC排水盲管之间的沿所述海工挡浪墙的长度方向的水平间距可以为1.5～2.0m。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述PVC排水盲管的直径可以为Φ90或Φ110。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述PVC排水盲管的一端以30°～45°的下倾角穿过所述背水墩台的背水面(即远离所述临水单元的一侧)后伸入珊瑚礁沙地基中40cm以上。
此外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述填充单元的平面投影图形(即俯视图形)可以为长方形、正方形、椭圆形或者圆形。当然，在本发明的技术方案中，所述填充单元的平面投影图形也可以是其它的合适的形状，在此不再一一列举。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述填充单元的底层、中间层和表层的厚度的比例可以为4:5:1。当然，在本发明的技术方案中，三者的厚度的比例也可以是其它合适的数值，在此不再一一列举。
另外，在本发明的技术方案中，所述临水单元是由普通混凝土制成的。其中，所述的普通混凝土是指现有技术中所使用的常用的用于制作临水单元的混凝土。而在现有技术中，通常是用非海水珊瑚骨料混凝土来制作临水单元。例如，现有技术中在制作临水单元时所使用的普通混凝土中的胶凝材料可以由下列原材料按照质量比例组成：高抗蚀海工硅酸盐水泥70.0％，磨细矿渣粉25.0％，硅粉5.0％。当然，上述的普通混凝土中的胶凝材料也可以由上述的原材料按照其它合适的质量比例组成，在此不再一一列举。
以下将以一个具体的实施方式为例，对本发明的技术方案进行详细的介绍。
具体实施例一：
如图2所示，在本具体实施例一中，所述海工挡浪墙包括临水单元21、背水墩台22和填充单元23；
所述临水单元21由普通混凝土制成，与护坡混凝土袋相嵌固；
所述背水墩台22由海水珊瑚骨料混凝土制成；所述背水墩台22中设置有预留槽；
所述临水单元21和背水墩台22连接处的下半部上还设置有多根交错布置的环氧树脂涂层拉结钢筋24；
所述填充单元23设置在所述背水墩台22的所述预留槽中；所述填充单元23的开口与所述背水墩台22的顶部平齐；
所述填充单元23包括：底层31、中间层32和表层33；
所述底层31中填充有珊瑚礁沙稳定土；所述中间层32中填充有珊瑚骨料透水植生混凝土；所述表层33中填充有珊瑚礁沙种植土；
所述海工挡浪墙中还预埋有多根PVC排水盲管25；所述PVC排水盲管25的一端位于所述填充单元23的中间层32与底层31的交界处，另一端穿过所述背水墩台22远离所述临水单元的一侧后伸入所述海工挡浪墙背水面的珊瑚礁沙地基中。
因此，可在上述填充单元上种植各种植物(例如，花、草、树甚至蔬菜等绿色植物)。在本具体实施例一中，如图2所示，在上述填充单元23上可以种植草和树。
另外，在本具体实施例一中，如图3所示，所述填充单元的平面投影图形为椭圆形。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例一中，所述椭圆形的轮廓线距离所述背水墩台的四周外轮廓线的最小间距为400毫米。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例一中，所述普通混凝土中的胶凝材料由下列原材料按照质量比例组成：高抗蚀海工硅酸盐水泥70.0％，磨细矿渣粉25.0％，硅粉5.0％。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例一中，所述普通混凝土的强度等级为C30。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例一中，所述海水珊瑚骨料混凝土由下列原材料按照质量比例组成：高抗蚀海工硅酸盐水泥13.7％，磨细钢渣粉3.6％，二级粉煤灰5.5％；0～14毫米(mm)的热带海洋岛礁珊瑚沙37.1％，14～50毫米的热带海洋岛礁珊瑚礁石37.1％，海水2.7％，降粘抗盐缓凝聚羧酸复合减水剂，其占所述高抗蚀海工硅酸盐水泥、磨细钢渣粉、二级粉煤灰三者总质量的1.6％，且其固含量为40％。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例一中，所述海水珊瑚骨料混凝土的缓凝时间不低于3小时(h)，1h混凝土的坍落度不低于160毫米，扩展度不低于420毫米；所述海水珊瑚骨料混凝土28天(d)抗压强度实测值为34.8MPa，6个月的抗压强度实测值为37.8MPa。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例一中，所述磨细钢渣粉为一级钢渣粉，其比表面积不低于450m2/kg，游离氧化钙含量低于2.0％。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例一中，所述0～14mm的热带海洋岛礁珊瑚沙与14～50mm的热带海洋岛礁珊瑚礁石的质量比始终保持为1:1，二者的自然含水率为20％。
其中，热带海洋岛礁珊瑚沙的最大粒径设置为14mm、热带海洋岛礁珊瑚礁石的最大粒径设置为50mm，可以大幅提高珊瑚礁沙原料的筛分效率，且提高原状珊瑚礁石的利用率，减少需要破碎的珊瑚礁石的量。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例一中，所述珊瑚礁沙稳定土由下列原材料按照质量比例组成：自然含水率的0～14mm的热带海洋岛礁珊瑚沙15％，热闷粗钢渣粉(比表面积240-280m2/kg)15％，普通硅酸盐水泥15％，地表种植土55％。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例一中，所述珊瑚骨料透水植生混凝土由下列原材料按照质量比例组成：热带海洋岛礁14～30mm连续级配、饱和面干珊瑚礁石64％，普通硅酸盐水泥19％，硅粉2.0％，磨细钢渣粉4.0％，农业复合肥4.0％，海淡水6.5％，聚羧酸减水剂的质量为普通硅酸盐水泥、硅粉、磨细钢渣粉、农业复合肥总质量的1.0％。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例一中，所述珊瑚礁沙种植土由下列原材料按照质量比例组成：自然含水率的0～14mm热带海洋岛礁珊瑚沙10％，热闷粗钢渣粉(比表面积240-280m2/kg)8％，普通硅酸盐水泥8％，地表种植土68％，营养改良组分6％。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例一中，所述珊瑚礁沙种植土的营养改良组分为：40％的尿素，30％的农业复合肥和30％的农家肥。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例一中，所述珊瑚礁沙稳定土、珊瑚骨料透水植生混凝土和珊瑚礁沙种植土的厚度的比例为4:5:1。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例一中，所述多根环氧树脂涂层拉结钢筋之间的水平行间距为0.5m，竖向列间距为1.0m；所述环氧树脂涂层拉结钢筋的牌号为HRB400，直径为Φ36，总长度为0.6m。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例一中，所述多根PVC排水盲管沿所述海工挡浪墙的长度方向的水平间距为1.5m；所述PVC排水盲管的直径为Φ110，且所述PVC排水盲管以30°下倾角穿过海水珊瑚骨料混凝土背水墩台后伸入海工挡浪墙背水面的珊瑚礁沙地基中50cm。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例一中，所述背水墩台的背水面水平加宽20％，以抵消由于所采用的海水珊瑚骨料混凝土和填充单元的容重均低于普通混凝土而带来的海工挡浪墙配重的折减，以确保海工挡浪墙整体的配重、抗倾覆稳定性、水平抗滑移承载力不降低。
具体实施例二：
在本具体实施例二中，所述海工挡浪墙包括临水单元、背水墩台和填充单元；
所述临水单元由普通混凝土制成，与护坡混凝土袋相嵌固；
所述背水墩台由海水珊瑚骨料混凝土制成；所述背水墩台中设置有预留槽；
所述临水单元和背水墩台连接处的下半部上还设置有多根交错布置的环氧树脂涂层拉结钢筋；
所述填充单元设置在所述背水墩台的所述预留槽中；所述填充单元的开口与所述背水墩台的顶部平齐；
所述填充单元包括：底层、中间层和表层；
所述底层中填充有珊瑚礁沙稳定土；所述中间层中填充有珊瑚骨料透水植生混凝土；所述表层中填充有珊瑚礁沙种植土；
所述海工挡浪墙中还预埋有多根PVC排水盲管；所述PVC排水盲管的一端位于所述填充单元的中间层与底层的交界处，另一端穿过所述背水墩台远离所述临水单元的一侧后伸入所述海工挡浪墙背水面的珊瑚礁沙地基中。
另外，在本具体实施例二中，所述填充单元的平面投影图形为长方形。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例二中，所述长方形的轮廓线距离所述背水墩台的四周外轮廓线的最小间距为350毫米。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例二中，所述海水珊瑚骨料混凝土由下列原材料按照质量比例组成：高抗蚀海工硅酸盐水泥15.5％，磨细钢渣粉4.3％，二级粉煤灰4.3％；0～14mm热带海洋岛礁珊瑚沙33.5％，14～50mm热带海洋岛礁珊瑚礁石33.5％，海水8.4％，降粘抗盐缓凝聚羧酸复合减水剂，其占高抗蚀海工硅酸盐水泥、磨细钢渣粉、二级粉煤灰三者总质量的1.8％，且其固含量为40％。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例二中，所述海水珊瑚骨料混凝土的1h混凝土的坍落度不低于180mm，扩展度不低于440mm；所述海水珊瑚骨料混凝土28天(d)抗压强度实测值为36.2MPa，6个月的抗压强度实测值为38.9MPa。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例二中，所述珊瑚礁沙稳定土由下列原材料按照质量比例组成：自然含水率的0～14mm热带海洋岛礁珊瑚沙20％，热闷粗钢渣粉(比表面积240-280m2/kg)10％，普通硅酸盐水泥10％，地表种植土60％。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例二中，所述珊瑚骨料透水植生混凝土由下列原材料按照质量比例组成：热带海洋岛礁14～30mm连续级配、饱和面干珊瑚礁石62％，普通硅酸盐水泥16.5％，硅粉4.0％，磨细钢渣粉7.0％，农业复合肥5.0％，海淡水5.5％；聚羧酸减水剂的质量为普通硅酸盐水泥、硅粉、磨细钢渣粉、农业复合肥总质量的1.5％。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例二中，所述珊瑚礁沙种植土由下列原材料按照质量比例组成：自然含水率的0～14mm热带海洋岛礁珊瑚沙15％，热闷粗钢渣粉(比表面积240-280m2/kg)5％，普通硅酸盐水泥7％，地表种植土66％，营养改良组分7％。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例二中，所述背水墩台的底面下竖向加深(相对于背水墩台的原始高度)20％，以抵消由于所采用的海水珊瑚骨料混凝土和填充单元的容重均低于普通混凝土而带来的海工挡浪墙配重的折减，以确保海工挡浪墙整体的配重、抗倾覆稳定性、水平抗滑移承载力不降低。
另外，在本发明的技术方案中，还提出了一种上述海工挡浪墙的施工方法。
图4为本发明实施例中的海工挡浪墙的施工方法的流程示意图，如图4所示，本发明中的海工挡浪墙的施工方法包括如下步骤：
步骤401，制作敞口厚壁钢箱模；所述敞口厚壁钢箱模用于制作所述海工挡浪墙的背水墩台中的预留槽。
由于所述背水墩台中的预留槽是敞口的，因此在本步骤中，可以制作一个敞口厚壁钢箱模，从而可以在后续步骤中使用该敞口厚壁钢箱模在所述背水墩台中制作用于容纳所述填充单元的预留槽。
在本发明的技术方案中，由于可以预先设置上述预留槽所容纳的填充单元的平面投影图形的形状(例如，长方形、正方形、椭圆形或者圆形等形状)，因此可以根据上述填充单元的平面投影图形的具体形状来确定预留槽的具体形状，并进而确定所述敞口厚壁钢箱模的具体形状。
例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述敞口厚壁钢箱模可以包括：四块侧立模、一块封底模和多个配重钢锭。
在制作上述敞口厚壁钢箱模时，可以先将该敞口厚壁钢箱模的四块侧立模和一块封底模组装起来；再将已计算好数量和重量的多个配重钢锭均匀地放入组装好的钢箱模中；然后，在四块侧立模和一块封底模的外表面上均匀涂抹一层浓厚的润滑油；最后，在四块侧立模和一块封底模的外表面上完全粘贴一层具有预设厚度(例如，0.1毫米)的PE薄膜(例如，蔬菜大棚中所使用的PE薄膜)。通过上述的方法，即可完成敞口厚壁钢箱模的制作。其中，在敞口厚壁钢箱模的外表面涂油和粘贴PE薄膜是为了便于进行后续的钢箱模的脱模工序。
步骤402，安装所述海工挡浪墙的整体模板。
在本步骤中，将安装所述海工挡浪墙的整体模板。
另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，在安装所述海工挡浪墙的整体模板之后，还可以敷设环氧树脂涂层拉结钢筋和PVC排水盲管。
例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，在安装所述海工挡浪墙的整体模板时，可以先安装整个海工挡浪墙的四个侧面的大模板，再安装所述临水单元的背水面模板，在该背水面模板的下半部分的植筋孔中穿入所述环氧树脂涂层拉结钢筋，并从所述环氧树脂涂层拉结钢筋位于背水面模板的背水面一侧套入用于防止水泥浆泄漏的橡胶塞，并将该橡胶塞嵌固到上述背水面模板的下半部分的植筋孔的卡槽中，完成整体模板支设和环氧树脂涂层拉结钢筋的定位预埋；然后，再在所述背水墩台的背水面模板上的预设位置安装所述PVC排水盲管。
步骤403，使用普通混凝土进行临水单元的浇筑，形成所述临水单元。
由于在上述步骤402中安装了海工挡浪墙的整体模板，因此在本步骤中，可以根据该整体模板进行临水单元的浇筑，在临水单元的模腔中浇筑普通混凝土，以形成所述临水单元。然后，带模板自然养护24小时后再拆除所述临水单元的背水面模板。此时，所述环氧树脂涂层拉结钢筋临水面端半长部分此时已预埋在所述临水单元中，而背水面端半长部分则呈水平露出。
步骤404，在所述临水单元的背水面混凝土界面上喷涂混凝土界面剂。
在本步骤中，可以在所述临水单元的背水面混凝土界面上采用机械自动化喷涂混凝土界面剂，例如，双组份环氧树脂界面剂。其中，所述双组份环氧树脂界面剂在热带海洋岛礁的高温高湿日晒情况下的完全固化时间不低于4小时。上述的界面剂可增强先后浇筑的两部分混凝土的界面粘结强度。
通过实际的试验检测，上述界面剂与湿表面混凝土14d正拉粘结强度为2.9MPa，且为混凝土内聚破坏。另外，在施工中需要控制界面剂的喷涂时机以保证后续的背水墩台在界面剂固话前混凝土浇筑完毕。通常情况下，所述临水单元的背水面上的混凝土界面剂机械喷涂在15分钟内即完成。
步骤405，使用海水珊瑚骨料混凝土进行背水墩台的浇筑，形成所述背水墩台。
在本步骤中，可以先在背水墩台的模腔中浇筑海水珊瑚骨料混凝土；当浇筑至预设高度(例如，所述背水墩台的整体高度的约1/2高度)时，暂停浇筑，采用吊机将预先制作好的敞口厚壁钢箱模(内置配重钢锭、外壁涂油贴PE薄膜)吊至预留槽的预设位置，再继续浇入海水珊瑚骨料混凝土；当浇筑至离该敞口厚壁钢箱模上平口位置约20cm时，可放松吊机的吊索，使该敞口厚壁钢箱模恰好悬停在现浇的海水珊瑚骨料混凝土浇筑体中；最后通过该敞口厚壁钢箱模内壁上附着式震动器的点动动作(期间可能需要吊机辅助配合)对该敞口厚壁钢箱模进行水平姿态的微调整，使得该敞口厚壁钢箱模上口露出海水珊瑚骨料混凝土浇筑面约20cm；带模板自然养护24小时后，采用吊机移除该敞口厚壁钢箱模的内置配重钢锭，然后再拆除该敞口厚壁钢箱模的侧立模和封底模，并揭去粘附在海水珊瑚骨料混凝土预留槽内壁上的PE薄膜；至此，完成所述背水墩台的浇筑成型；最后，再拆除海工挡浪墙的所有外模板。
步骤406，在所述背水墩台的预留槽中施做填充单元。
由于本发明中的海工挡浪墙中的填充单元具有底层、中间层和表层，因此，在本步骤，可以在所述背水墩台的预留槽中依次分别施做所述填充单元的底层、中间层和表层。
例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，可以通过如下所述的步骤来在所述背水墩台的预留槽中施做填充单元：
步骤601，在所述预留槽的底部填充珊瑚礁沙稳定土作为所述填充单元的底层。
例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，可以先利用敞口立式强制式混料机，将热闷粗钢渣粉与普通硅酸盐水泥按照质量比1:1先干混60秒；然后加入自然含水率的0～14毫米的热带海洋岛礁珊瑚沙再混合90秒；随后加入地表种植土并混合90秒，形成珊瑚礁沙稳定土；接着将上述的混合料(即珊瑚礁沙稳定土)采用装载机或传送皮带倾倒入所述预留槽的底部并压实一遍，使得压实后的珊瑚礁沙稳定土的上表面距离所述的PVC排水盲管的下边缘约3厘米，自然养护48小时，从而形成所述填充单元的底层。
步骤602，在所述底层上填充珊瑚骨料透水植生混凝土作为所述填充单元的中间层。
例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，可以先利用敞口立式强制式混料机，将热带海洋岛礁14～30毫米连续级配、饱和面干珊瑚礁石、普通硅酸盐水泥、磨细钢渣粉、农业复合肥四者先干混30秒；然后加入硅粉后再干混30秒；随后将海淡水与聚羧酸减水剂的混合溶液均分为3次加入搅拌机，每次加水后需搅拌4分钟，共计搅拌13分钟，形成珊瑚骨料透水植生混凝土；接着再将拌合料(即珊瑚骨料透水植生混凝土)采用装载机或传送皮带倾倒在上述底层的珊瑚礁沙稳定土的上方并采用表面平板震动器分层振实(每层厚度不大于30cm)，最后覆塑料膜(例如，步骤405中所述的PE薄膜)进行洒水养护至7天，从而形成所述填充单元的中间层。
步骤603，在所述中层上填充珊瑚礁沙种植土作为所述填充单元的表层。
例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，可以先利用敞口立式强制式混料机，将自然含水率的0～14毫米热带海洋岛礁珊瑚沙、热闷粗钢渣粉、普通硅酸盐水泥、营养改良组分四者干混120秒；然后加入地表种植土后再搅拌120秒，形成珊瑚礁沙种植土；紧接着将混合料(即珊瑚礁沙种植土)采用装载机或传送皮带倾倒在上述中间层的珊瑚骨料透水植生混凝土的上方并摊铺平整，从而形成所述填充单元的表层。
在通过上述步骤601～603形成填充单元之后，可以再自然养护3天，即可在上述填充单元上开始种植各种植物，例如，花、草、树甚至蔬菜等绿色植物。
由此可知，通过上述的步骤401～406，即可完成海工挡浪墙的施工，形成本发明中的上述海工挡浪墙。所形成的上述海工挡浪墙的建造成本明显降低，而且还可集挡浪护沙和绿化景观功能于一体，且改造后其整体配重、稳定性和承载力、耐久性均不降低。
综上所述，在本发明的技术方案中，由于海工挡浪墙中遭受海水直接接触腐蚀、经常受到海水直接冲刷和经历反复干湿循环劣化作用的临水单元仍然是采用普通混凝土建造而成，因此可以确保海工挡浪墙关键单元的耐久性能不降低，保证了海工挡浪墙的挡浪能力；同时，本发明中还采用海水珊瑚骨料混凝土而不是普通混凝土来建造海工挡浪墙中的背水墩台。由于海水珊瑚骨料混凝土中使用珊瑚礁沙骨料替代常规的砂石骨料、并用海水替代淡水、并掺入廉价的磨细钢渣粉、二级粉煤灰，因此可以充分发挥远海岛礁就地取材的优势并积极消纳和资源化利用工业废渣。经过实际测算，上述的海水珊瑚骨料混凝土的材料成本仅为650～750元，低于同等条件下的普通混凝土材料成本的2400～2700元，从而可以大大降低海工挡浪墙的建造成本。而且，在本发明的海工挡浪墙的背水墩台中还设置了填充单元，并在填充单元中依次填充了珊瑚礁沙稳定土、珊瑚骨料透水植生混凝土和珊瑚礁沙种植土，因此使得可以在上述填充单元中种植各种植物(例如，花、草、树甚至蔬菜等绿色植物)，因而可以将挡浪护沙功能和绿化景观功能同时集成到海工挡浪墙上，将绿化工程与海工护岸工程融为一体，从而节省岛礁稀缺的陆地平面空间，省却单独施做绿化工程时所需的土方开挖和筑槽工作；而且还可以利用植生混凝土的方式为远海岛礁海工护岸引入生态景观效用，提高远海岛礁驻居的舒适性，缓解驻岛人员的孤岛环境焦虑；并且，此种珊瑚骨料钢渣粉植生混凝土的透气、透水性、保水性都很优良，肥效长久，还可以有效地解决远海岛礁直接在珊瑚礁沙中种植草和树时成活率极低的难题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (17)
1.一种海工挡浪墙，其特征在于，该海工挡浪墙包括：临水单元、背水墩台和填充单元；
所述临水单元由普通混凝土制成；
所述背水墩台由海水珊瑚骨料混凝土制成；所述背水墩台中设置有预留槽；
所述填充单元设置在所述背水墩台的所述预留槽中；所述填充单元的开口与所述背水墩台的顶部平齐；
所述填充单元包括：底层、中间层和表层；
所述底层中填充有珊瑚礁沙稳定土；所述中间层中填充有珊瑚骨料透水植生混凝土；所述表层中填充有珊瑚礁沙种植土；
其中，所述海水珊瑚骨料混凝土由下列原材料按照质量比例组成：
高抗蚀海工硅酸盐水泥13.7％，磨细钢渣粉3.6％，二级粉煤灰5.5％；0～14毫米的热带海洋岛礁珊瑚沙37.1％，14～50毫米的热带海洋岛礁珊瑚礁石37.1％，海水2.7％，降粘抗盐缓凝聚羧酸复合减水剂，其占所述高抗蚀海工硅酸盐水泥、磨细钢渣粉、二级粉煤灰三者总质量的1.6％，且其固含量为40％；
或者，所述海水珊瑚骨料混凝土由下列原材料按照质量比例组成：
高抗蚀海工硅酸盐水泥15.5％，磨细钢渣粉4.3％，二级粉煤灰4.3％；0～14mm热带海洋岛礁珊瑚沙33.5％，14～50mm热带海洋岛礁珊瑚礁石33.5％，海水8.4％，降粘抗盐缓凝聚羧酸复合减水剂，其占高抗蚀海工硅酸盐水泥、磨细钢渣粉、二级粉煤灰三者总质量的1.8％，且其固含量为40％。
2.根据权利要求1所述的海工挡浪墙，其特征在于：
所述临水单元和背水墩台连接处的下半部上还设置有多根交错布置的环氧树脂涂层拉结钢筋。
3.根据权利要求1所述的海工挡浪墙，其特征在于：
所述海工挡浪墙中还预埋有多根聚氯乙烯排水盲管；
所述聚氯乙烯排水盲管的一端位于所述填充单元的中间层与底层的交界处，另一端穿过所述背水墩台的背水面后伸入所述海工挡浪墙背水面的珊瑚礁沙地基中。
4.根据权利要求3所述的海工挡浪墙，其特征在于：
所述聚氯乙烯排水盲管的一端以30°～45°的下倾角穿过所述背水墩台的背水面后伸入珊瑚礁沙地基中40厘米以上。
5.根据权利要求1所述的海工挡浪墙，其特征在于：
所述填充单元的平面投影图形为长方形、正方形、椭圆形或者圆形。
6.根据权利要求1所述的海工挡浪墙，其特征在于：
所述填充单元的底层、中间层和表层的厚度的比例为4:5:1。
7.根据权利要求1所述的海工挡浪墙，其特征在于：
所述磨细钢渣粉为一级钢渣粉，其比表面积不低于450m2/kg，游离氧化钙含量低于2.0％。
8.根据权利要求1所述的海工挡浪墙，其特征在于，所述珊瑚礁沙稳定土由下列原材料按照质量比例组成：
自然含水率的0～14mm的热带海洋岛礁珊瑚沙15％，热闷粗钢渣粉15％，普通硅酸盐水泥15％，地表种植土55％。
9.根据权利要求1所述的海工挡浪墙，其特征在于，所述珊瑚骨料透水植生混凝土由下列原材料按照质量比例组成：
热带海洋岛礁14～30mm连续级配、饱和面干珊瑚礁石64％，普通硅酸盐水泥19％，硅粉2.0％，磨细钢渣粉4.0％，农业复合肥4.0％，海淡水6.5％，聚羧酸减水剂的质量为普通硅酸盐水泥、硅粉、磨细钢渣粉、农业复合肥总质量的1.0％。
10.根据权利要求1所述的海工挡浪墙，其特征在于，所述珊瑚礁沙种植土由下列原材料按照质量比例组成：
自然含水率的0～14mm热带海洋岛礁珊瑚沙10％，热闷粗钢渣粉8％，普通硅酸盐水泥8％，地表种植土68％，营养改良组分6％。
11.根据权利要求10所述的海工挡浪墙，其特征在于，所述珊瑚礁沙种植土的营养改良组分为：
40％的尿素，30％的农业复合肥和30％的农家肥。
12.根据权利要求1所述的海工挡浪墙，其特征在于，所述珊瑚礁沙稳定土由下列原材料按照质量比例组成：
自然含水率的0～14mm热带海洋岛礁珊瑚沙20％，热闷粗钢渣粉10％，普通硅酸盐水泥10％，地表种植土60％。
13.根据权利要求1所述的海工挡浪墙，其特征在于，所述珊瑚骨料透水植生混凝土由下列原材料按照质量比例组成：
热带海洋岛礁14～30mm连续级配、饱和面干珊瑚礁石62％，普通硅酸盐水泥16.5％，硅粉4.0％，磨细钢渣粉7.0％，农业复合肥5.0％，海淡水5.5％；聚羧酸减水剂的质量为普通硅酸盐水泥、硅粉、磨细钢渣粉、农业复合肥总质量的1.5％。
14.根据权利要求1所述的海工挡浪墙，其特征在于，所述珊瑚礁沙种植土由下列原材料按照质量比例组成：
自然含水率的0～14mm热带海洋岛礁珊瑚沙15％，热闷粗钢渣粉5％，普通硅酸盐水泥7％，地表种植土66％，营养改良组分7％。
15.一种如权利要求1～14中任一项的海工挡浪墙的施工方法，其特征在于，该施工方法包括步骤：
制作敞口厚壁钢箱模；所述敞口厚壁钢箱模用于制作所述海工挡浪墙的背水墩台中的预留槽；
安装所述海工挡浪墙的整体模板；
使用普通混凝土进行临水单元的浇筑，形成所述临水单元；
在所述临水单元的背水面混凝土界面上喷涂混凝土界面剂；
使用海水珊瑚骨料混凝土进行背水墩台的浇筑，形成所述背水墩台；
在所述背水墩台的预留槽中施做填充单元。
16.根据权利要求15所述的施工方法，其特征在于，在所述背水墩台的预留槽中施做填充单元包括：
在所述预留槽的底部填充珊瑚礁沙稳定土作为所述填充单元的底层；
在所述底层上填充珊瑚骨料透水植生混凝土作为所述填充单元的中间层；
在所述中间层上填充珊瑚礁沙种植土作为所述填充单元的表层。
17.根据权利要求15所述的施工方法，其特征在于，
所述背水墩台的宽度为2.3～3.6米；所述背水墩台的高度为2.3～3.6米。
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