印度尼西亚CILACAP（S2P）电厂破坏修复工程项目成果

1）工程概述

CILACAP（S2P）电厂防波堤破坏工程于2003年年底开工，2006年年底前竣工投产。由于工程所在海区直接面临印度洋，波浪条件恶劣，同时受施工条件的限制，施工质量未达到设计要求，最终在长周期波浪的持续作用下，防波堤发生了破坏。破坏的防波堤原设计断面采用的是美国A-JACK块体做护面，由于块体构件较单薄，且单个质量不足5.0×103kg，在受到波浪冲击后容易断肢并滚落至防波堤内侧。

图3-33　双联块体模具支立

图3-34　向模具中灌混凝土拌合料

图3-35　现场防波堤两侧坡面双联块体安装

防波堤破坏后其失去了对港内的有效保护，外侧波浪直接作用于港内，从而对码头等基础设施和电厂的生产运营造成影响，最终致使电厂面临停产，造成了巨大的经济损失。为了保持电厂正常运行，业主提出对防波堤进行修复。CHEC对破坏现场进行了踏勘和工程海区波浪分析，提出初步修复思路为“分析波浪条件→确定工程方案→模型试验验证→工程实施→现场观测”，并最终确定了采用8 000 kg双联块体。防波堤修复工程设计断面如图3-4所示。

2）自然条件

（1）风况。具体情况见3.3.2节，电站附近实测风玫瑰图如图3-36所示。

（2）波浪特征。工程海区波浪条件十分恶劣和复杂，且缺乏长期波浪观测资料，因此首先进行波浪、流速的现场观测与数模计算，推算设计取值。观测一个月内产生资料用于紧急修复工程，继续观测产生的资料用于整体修复时的浪、流资料分析。

图3-36　S2P电站附近实测风玫瑰图

根据工程现场的观测及相关资料，工程区面对印度洋，波浪呈明显的涌浪特性。影响工程区的波浪主要为距工程区很远的外海（印度洋45°S～60°S区域）生成的风成浪，其经长距离传播至工程区，在传播过程中，高频波浪衰减较快，最终传至工程区的均为长周期波浪。由基于20年长期风速实测资料及2008—2009两年整个印度洋大范围风-浪预报资料来建立波浪数学模型进行推算，得到工程区-40 m等深线处（图3-37）不同重现期波高的结果（表3-15）。工程外海常浪向为南西南向，波浪主要集中在东南～南西南向之间。由于水深大，外海波浪在向近岸传播的过程中，折射作用明显，尤其在近岸浅水区折射作用更为显著。根据数值模拟结果，外海东南-南东南-南-南西南向波浪传至工程区附近，主要浪向变为南东南和南向。

图3-37　-40 m等深线位置示意图

表3-15　工程区-40 m等深线处H13%波要素结果(www.xing528.com)

统计得出工程区波浪特征：该工程区海域波浪呈明显的涌浪特征，外海的风成浪传至工程区的均为长周期波浪。较长周期的波浪会因浅水折射而在堤前引起波能集中，在近岸形成显著且宽广的破波带，波浪动力较强。修复工程波浪设计标准：按50年重现期波浪条件进行使用期工况的设计；按100年重现期波浪条件进行使用期校核工况的设计；按5年重现期波浪条件进行施工期工况的设计。

3）块体应用情况

（1）试验研究。在波浪作用下，通过波浪断面物理模型试验，验证修复工程设计断面的护面块体、护底块石等各部位的稳定性，以及堤顶越浪量测量，为设计断面形状和尺寸的合理性提出建议。

根据试验场地、现有块体质量及试验要求，试验采用的几何比尺为30、时间比尺为5.48、力比尺为27 000、单宽流量比尺为164.32。模型中8 000 kg双联块体模拟采用原子灰、铁粉进行配制，质量偏差与几何尺寸误差均满足试验规程的要求。

在波浪的作用下，护面块体均能保持稳定，此时堤顶产生的越浪较大，最大水舌厚度为1.63 m。试验结果见表3-16，波浪越堤试验现象如图3-38所示。

表3-16　修复断面试验结果

图3-38　波浪越堤现象

（2）工程现场施工。根据现场实测数据和收集的资料表明，在印度尼西亚南岸常年的强浪环境下，长周期波浪的出现具有随机性，与潮汐表无直接关系，因此无法准确预测。工程区海域的波浪周期的变化具有突变性，24 h内波浪周期可自10 s增加到20 s，随之波高可以从1.0 m突变到3.5 m，波浪周期和波高的增加代表着大波高、长周期、高能量的水流袭击防波堤时，易造成防波堤的破坏与失稳。而由于工程区往往处于欠发达地区，当地未形成有效的波浪监测与预报系统，所以需要对工程区的波浪变化规律进行深入的研究，争取能够做到大浪的预报，减少防波堤的破坏损失。

通过现场监测发现，印度尼西亚南岸的波浪变化具有如下的规律：通常在每月阴历初一、十五前后几天波浪变化会较平时剧烈，在这段时间前后几天出现强浪的概率较大；强浪来临前一般周期变化在前，波高变化在后，周期变化越大，则波浪变化越剧烈。

块体安装：护面块体采用平板汽车运输和大型吊机安装，遵循由远至近、从水下到水上、梅花布点的施工方法，做到不多放不漏放。所有块体与块体之间紧密相扣，块体与坡面紧密相连，施工现场如图3-39所示。

图3-39　护面块体的吊运安装

双联块体单层随机安放两年，未见损坏，使用效果得到证实，说明无论是室内试验结果还是实际工程使用效果，我国研发的双联块体性能都达到了世界先进水平。防波堤修复前后对比如图3-40所示。