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摘要：在外海防波堤水下安裝扭王字塊過程中，質(zhì)量控制相對較難，主要是受到風(fēng)浪等因素的影響，且施工時間非常短，進(jìn)度難以把控。扭王字塊的安裝質(zhì)量會影響施工進(jìn)度和結(jié)構(gòu)安全性。對此，文章以某碼頭工程為例，首先確定了施工方案，主要對扭王字塊安裝工藝展開詳細(xì)的研究，最終取得了良好的施工效果。

關(guān)鍵詞：防波堤扭王字塊安裝工藝

1.工程概況

碼頭長度為360m，寬度為30m。碼頭護(hù)面主要是18工扭王字塊，外側(cè)為擋浪墻，主要由混凝土澆筑而成。外側(cè)設(shè)置現(xiàn)澆混凝土擋浪墻，碼頭通過長770.0m的引堤與電廠新回填陸域連接，引堤與碼頭防波堤全長1130m，堤頂高程在9.5m，扭王字塊的總數(shù)達(dá)到23000個。本文以上述工程為背景，圍繞扭王字塊安裝施工工藝展開詳細(xì)的探討，闡述具體技術(shù)要點，為其他項目提供參考。

2.施工方案的確定

本工程中使用的扭王字塊達(dá)18t，選擇利用覆帶吊定點安裝的方式，并利用了206t的覆帶吊。此次施工可以滿足以下兩點事項：（1）對路況沒有特別要求，路面不必細(xì)平，施工過程要確保安全；（2）安裝可以利用分段的形式，假如遇到潮水，支吊臂無需收起，施工效率較高，施工成本較低，而且施工進(jìn)度也有所保證。

3.安裝技術(shù)

3.1施工順序

防波堤護(hù)面主要由四部分構(gòu)成：護(hù)底塊石、塊石墊層、護(hù)面扭王字塊、擋浪墻。安裝必須保證緊密堅實，才能成為有機(jī)的整體，從而全面抵御風(fēng)浪威脅。扭王字塊安裝時需要保持與護(hù)坡的各分項工程相互契合，換言之，不同分段護(hù)坡必須要按照不同分段進(jìn)行安裝，縱向角度，安裝按照“從岸邊向外?！钡捻樞蜻M(jìn)行；橫向角度，安裝按照“從外部向內(nèi)里”的順序進(jìn)行，安裝必須循序漸進(jìn)、按步驟推進(jìn)。

3.2施工流程

施工流程主要如下：堤心石拋填→水下坡面塊石墊層理坡→護(hù)底塊石拋填→水下坡面安裝扭王字塊→水上坡面塊石墊層理坡→水上坡面安裝扭王字塊→澆筑擋浪墻混凝土→擋浪墻后頂面塊石墊層理坡→擋浪墻后頂面扭王字塊安裝。施工過程中必須加強(qiáng)每個流程的質(zhì)量控制，以保證工程的整體質(zhì)量。

3.3安裝方式

安裝主要有水下安裝和水上安裝兩種方式，安裝界限為0.51m，護(hù)面低于0.51m采取水下安裝的形式；護(hù)面高于0.51m采取水上安裝的形式。水下安裝是一種不規(guī)則的安裝方式，其安裝方式為定點隨機(jī)。水上安裝相對來說比較規(guī)則，其安裝較為正式。在安裝扭王字塊時，要著重注意以下兩個方面：（1）彼此相近的塊體，其擺放姿勢各有差異，即肢桿端朝海與兩肢桿端朝海相間擺放；（2）嚴(yán)禁依照鉤連塊體的形式進(jìn)行布置，要充分保證塊體之間密切聯(lián)系，并構(gòu)成統(tǒng)一的整體。

3.4水下定點隨機(jī)安裝

水下安裝的難度比較大，首先水下安裝不能進(jìn)行有效目測，則無法進(jìn)行人工定位，加之海況變幻莫測，無法實現(xiàn)人工脫鉤，還存在安裝不精準(zhǔn)、安裝重復(fù)、安裝方式不到位等諸多問題。這些問題會導(dǎo)致斷肢多、互相咬合不理想等后患，并為抗風(fēng)浪能力造成了負(fù)面影響，所以必須采取相應(yīng)措施，以真正達(dá)到安裝標(biāo)準(zhǔn)。扭王字塊定點安放時需要注重如下幾點事項：（1）塊體安放網(wǎng)格的合理化設(shè)計。著重考慮防波堤外形尺寸和塊體安放密度兩個方面，經(jīng)過計算后確定合適的安裝位置，以便后續(xù)在指定位置高效安裝。計算時，可采用“間距×排距=設(shè)計面積/設(shè)計密度”的方法。（2）安裝分區(qū)。分三個部分考慮：起始區(qū)，每排較之于前一排均少一個塊體，按照此方式布置，即該區(qū)域呈三角形；正常區(qū)，呈菱形；特殊區(qū)，較為常見的是不規(guī)則菱形。（3）安裝。為了保證扭王字塊安裝的準(zhǔn)確性，推薦采用極坐標(biāo)法，期間嚴(yán)格控制三項參數(shù)，即塊體的垂直轉(zhuǎn)角和水平轉(zhuǎn)角、吊機(jī)中心坐標(biāo)。吊機(jī)是扭王字塊安裝過程中的關(guān)鍵設(shè)備，確定吊機(jī)中心坐標(biāo)的本質(zhì)是合理規(guī)劃吊機(jī)的布設(shè)位置，在此方面主要考慮的是防波堤的坡面尺寸和最大吊幅兩項參數(shù)[1]。此外，吊機(jī)的選型也至關(guān)重要，主要考慮的是塊體的重量及最遠(yuǎn)安裝距離。首先，確定合適的方向線，在此方面需要確定極坐標(biāo)的正向，較為合適的是安裝的前進(jìn)方向；綜合考慮菱形邊長、護(hù)面塊體的布設(shè)規(guī)格（包含排距和間距兩個方面），確定各段的排數(shù)和各排的塊數(shù)。在前述基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮水平轉(zhuǎn)角和豎向仰角，基于兩項參數(shù)對各塊體進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。（4）安裝流程。①測量放樣，得到準(zhǔn)確的吊機(jī)中心點和方向線，為正式安裝提供參照基準(zhǔn)；②在吊機(jī)轉(zhuǎn)盤的基座處穩(wěn)定設(shè)置刻度盤，以便操作人員及時掌握吊機(jī)的水平轉(zhuǎn)角；③正式起吊扭王字塊，以預(yù)先確定的參數(shù)合理轉(zhuǎn)動吊臂，控制此裝置的姿態(tài)，確保其轉(zhuǎn)角和仰角均具有合理性，在此前提下將扭王字塊緩慢下放到位[2]。（5）參數(shù)的控制。根據(jù)前述分析可知，扭王字塊的安裝涉及到一系列的參數(shù)，為了保證數(shù)據(jù)計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以編制特定的程序，以便高效計算吊機(jī)中心的轉(zhuǎn)角、仰角等相關(guān)參數(shù)。安裝人員以程序確定的參數(shù)為準(zhǔn)，有序操作。每放一個塊體時，分別在其序號前設(shè)置醒目的標(biāo)記，并記錄編號，以便在后續(xù)的施工中可以根據(jù)需求及時追溯各塊體的實際情況。在扭王字塊定點安放施工環(huán)節(jié)中，需要合理應(yīng)用計算機(jī)軟件，以此為工具快速且準(zhǔn)確地計算數(shù)據(jù)，通過三角函數(shù)式的應(yīng)用，根據(jù)各塊體的定位參數(shù)計算相應(yīng)的結(jié)果。3.4.1捆綁與脫鉤方式。改變扭王字塊姿勢的主要方式在于：通過鋼絲繩兜底中間垂直肢桿的多種綁扣方式交替使用來改變扭王字塊姿勢，保證肢桿端部向外，這樣能夠真正提高扭王字塊的抗傾力矩。水下安裝吊具的制作材料為鋼板，厚度在20mm左右。3.4.2安裝平面位置確定。扭王字塊安裝之前，首先布置平面布點以及計算控制坐標(biāo)，確定排距與間距后，根據(jù)邊坡坡度精準(zhǔn)計算扭王字塊的坐標(biāo)值，安裝位置也要進(jìn)行把控。將安裝節(jié)段設(shè)置為40m。任何一個節(jié)段內(nèi)部，在安裝扭王字塊坐標(biāo)時都會依照上述兩個數(shù)值（中心點、方向線）進(jìn)行計算。扭王字塊的位置參數(shù)等數(shù)據(jù)均存儲于吊機(jī)的顯示系統(tǒng)內(nèi)部。3.4.3具體安裝在正式安裝之前，及時整理工作通道，保證吊機(jī)工作通道的高程在9.0m左右。準(zhǔn)備就緒后，對吊機(jī)的中心點與方向線進(jìn)行放樣，吊機(jī)達(dá)到預(yù)定位置后，吊機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心應(yīng)與堤頂中心點重合。該項工作結(jié)束后，啟用運(yùn)輸車將扭王字塊運(yùn)輸至施工場地，安裝工作正式開始。安裝程序包括以下三步：（1）在岸上時，利用工作繩合理調(diào)整扭王字塊的姿態(tài)，以確保其以最佳姿態(tài)入水；（2）必須認(rèn)真細(xì)致地完成標(biāo)記工作，以此保證安裝作業(yè)符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；（3）安裝每一節(jié)段時，核心在于精準(zhǔn)定位每排中的第一個扭王字塊，該扭王字塊定位后將其作為參照開展作業(yè)。彼此相近的扭王字塊在安裝時不可避免會出現(xiàn)碰撞的情況，可將這種情況標(biāo)示出來，以嚴(yán)格把控安裝密度與范圍。

3.5水上安裝

前文已經(jīng)指出，水上安裝是一種比較規(guī)范化的安裝形式，即依據(jù)具體的形態(tài)、順序等放置扭王字塊，通過定位控制等途徑充分保證扭王字塊的整齊度與規(guī)則性。水上安裝時，需要重點解決的核心問題在于“水上安裝時應(yīng)認(rèn)真處理好水下和水上交接處相鄰扭王字塊體”。為了保證扭王字塊相互咬合，可以合理調(diào)整塊石墊層坡面等。（1）在正式安裝前，必須全面檢查所有工序，確保工序達(dá)到設(shè)計要求和標(biāo)準(zhǔn)。（2）在具體安裝時，每塊扭王字塊應(yīng)緊密連接以及“上撐下頂”。（3）加強(qiáng)檢測工作，以100m為界限，嚴(yán)格依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝，允許出現(xiàn)偏差，但偏差需控制在5%之內(nèi)。（4）增加觀測次數(shù)，合理制定觀測的時間點，例如一周或者半月等。每隔一段時間或者在經(jīng)歷大風(fēng)雨后應(yīng)開展徹底的檢查工作，如果發(fā)現(xiàn)部位有松動的跡象，必須及時調(diào)整[3]。

4.安裝質(zhì)量控制

4.1堤心石拋填控制

堤心石的設(shè)計規(guī)格范圍在10～300kg，在拋填施工要格外注意對石料質(zhì)量的把控，確保級配上乘，以最大限度降低沉降情況的發(fā)生。

4.2塊石墊層理坡

塊石墊層理坡的界限為4.0m，主要分為水下理坡與陸上理坡兩部分。在水下理坡中，因為挖掘機(jī)無法作業(yè)到位，所以利用船拋到設(shè)計要求的坡度，利用測深儀量度高潮位置，驗收達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行拋填護(hù)底塊石以及扭王字塊安裝。陸上理坡主要通過挖機(jī)進(jìn)行，在潮水期間設(shè)置用于理坡的工作平臺。水下理坡結(jié)束后再進(jìn)行水上理坡。保證塊石墊層穩(wěn)固堅實，從而確保堤心石不會受到風(fēng)浪的影響，并且提高扭王字塊的穩(wěn)固性。塊石墊層穩(wěn)固的基礎(chǔ)在于堤身穩(wěn)固、拋填到位等各種因素，因此必須確保這些環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量。

4.3護(hù)底塊石拋填控制

扭王字塊穩(wěn)固的重要基石在于護(hù)底塊石，其不僅能夠保證坡腳免受淘涮的侵蝕，而且能夠保證扭王字塊的穩(wěn)固性。拋填過程要特別注重以下事項：（1）水上施工具有較強(qiáng)的季節(jié)性，作業(yè)時間較短，需要在堤身陸拋成型之后第一時間開展施工，這樣才能確保有充足的時間控制施工沉降，從而為扭王字塊的安裝創(chuàng)造有利的條件；（2）在拋填之前，有必要測量原有的泥面，控制標(biāo)準(zhǔn)為拋填的具體厚度；（3）利用測探儀進(jìn)行詳細(xì)測量。

4.4其他方面的質(zhì)量控制

除了做好上述控制措施，還需要注意以下幾個方面：（1）護(hù)面塊體強(qiáng)度完全達(dá)到設(shè)計值后方可推進(jìn)至安裝環(huán)節(jié)。加強(qiáng)對各護(hù)面塊體的檢查，要求尺寸、外形等各方面均滿足要求。此外，按照規(guī)范妥善裝載塊體，不可在裝載過程中發(fā)生磕碰或者由于裝載不到位而在運(yùn)輸期間發(fā)生磕碰情況。（2）正式安裝護(hù)面塊體前，先對其做全面的檢查，具體考慮的內(nèi)容包含塊石重量、坡度、平整度、墊層厚度等，只有在確保各項參數(shù)均滿足要求的前提下方可開始安裝。（3）按照自下而上的順序依次將護(hù)面塊體安裝到位，期間需要重點關(guān)注底部的塊體，該結(jié)構(gòu)必須與水下棱體保持緊密的、穩(wěn)定的接觸關(guān)系。（4）在安放扭王字塊時，施工人員嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范操作，不可出現(xiàn)漏放、局部隆起等異?，F(xiàn)象。為此，在安放時需要安排專員加強(qiáng)現(xiàn)場檢查工作，以此及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行處理。（5）扭王字塊的安裝方法必須具有合理性，可以采取定點隨機(jī)安放的方法，但要嚴(yán)格控制安放的數(shù)量，避免局部遺漏[4]。（6）在定點隨機(jī)安放時，需要注重如下幾點：①對于第N+1排塊體，宜將其置于第N排的塊體間，在該工作思路下達(dá)到相鄰排塊體交錯安裝的效果；②對于同排相鄰塊體，其位置必須得到有效的控制，即不可存在前后接觸的情況，否則不利于后排的正常安裝作業(yè)。若由于某些特殊原因而發(fā)生重疊，需要根據(jù)實際情況對塊體的姿態(tài)做靈活的調(diào)整；③密切關(guān)注施工現(xiàn)場的氣候，在強(qiáng)風(fēng)、臺風(fēng)等惡劣天氣來臨前，應(yīng)該加強(qiáng)對防護(hù)堤的防護(hù)，例如及時為堤身安裝護(hù)面塊體，且尤為關(guān)鍵的是堤頭部位的防護(hù)，以免其受損；④一個斷面施工后，不宜盲目施工下一步，需要安排潛水員探摸，判斷是否有漏拋的情況，若確實存在則及時補(bǔ)充，如無再開展下一步作業(yè)。

5.安裝成效

在驗收時，充分發(fā)揮測深儀的作用，嚴(yán)格按照《安放網(wǎng)格平面圖》展開檢查。在現(xiàn)場抽查之后，安裝密度、坡度達(dá)到具體要求。在施工中一直將施工質(zhì)量控制作為重點，一直并未出現(xiàn)太大問題，然而扭王字塊有明顯下沉的情況。但總體上依舊保持平整狀態(tài)，且彼此之間的咬合非常牢固。在引堤防波堤交接處等位置出現(xiàn)了扭王字塊局部下滑的情況，對此利用了重新安裝以及用模袋混凝土填補(bǔ)的措施，最終有效解決該問題。

6.結(jié)束語

扭王字塊安裝技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是本工程的難點與特點使扭王字塊安裝成為核心工序。實踐證明，在本次施工中所利用的技術(shù)非常有效，在這一基礎(chǔ)上保證了施工質(zhì)量，加快了工程進(jìn)度。技術(shù)的創(chuàng)新之處主要體現(xiàn)在兩個方面：（1）將水下控制向水上控制轉(zhuǎn)變，水上施工轉(zhuǎn)為陸上施工，以保證施工的連續(xù)性；（2）以質(zhì)量推進(jìn)進(jìn)度，以工序的流暢性保證質(zhì)量。外海深水防波堤坡面等水下工序?qū)Υ笮蜋C(jī)械有較高的要求，質(zhì)量控制難度較高。而且海況條件千變?nèi)f化，施工難度非常大。所以，如何在施工過程中按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及建設(shè)單位要求有序推進(jìn)施工，仍需不斷展開探究。

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作者:陳嘉軒 楊海波 賈一博 佘博 桑明崎 單位:中交水利水電建設(shè)有限公司