沒水安裝工藝在直立式防波堤施工中的應用

黃家富 中鐵廣州工程局集團有限公司

1.方塊沒水安裝工藝

1.1 工程概況

某漁港包括了1200m長的防波堤、1351.32m長護岸、13.32萬m2陸域（含卸漁區(qū)及道路、堆場）、45.13萬m3港池疏浚、1.89萬m3炸礁及相關管理建筑物、綠化及水電零星工程等。其中，西側防波堤310m堤身結構為拋石堤心兩側外包雙層預制實心方塊，底層實心方塊頂標高較設計低水位低34cm，方塊類型有K1、K4、K6，方塊結構形式類似，僅尺寸大小存在差異，典型構件為K1。

K1方塊尺寸為長×寬×高=4960×5600×2550mm，單重163.7t，前趾斷面尺寸為前高550mm、寬600mm、后高1200mm。方塊設置4個馬腿芯孔道，馬腿芯為直徑600mm，高400mm的圓形孔洞，孔洞上設200×400mm矩形方管預留孔，以便吊具安裝。方塊中間設2個直徑500mm，高2550mm的灌芯孔，安裝完成后上下2層灌芯孔相通，插入8型槽鋼并澆筑混凝土，將預制方塊連成整體。

1.2 工藝選擇

方塊通過300噸起重船進行裝船，經(jīng)2000t平板駁運至安裝位置附近水域后，采用該起重船進行吊裝，施工工藝如圖1所示。

圖1 方塊沒水安裝工藝流程

1.3 施工方法

1.3.1 施工準備

（1）根據(jù)方塊的重量、吊孔尺寸制作專用吊具，并確保其受力滿足施工要求。

（2）測算起重船及平板駁所需性能參數(shù)，組織滿足本工程預制構件安裝需要的船機進場。做好構件出運的場地使用及船機調(diào)遣規(guī)劃，避免出現(xiàn)窩工等現(xiàn)象。在實心方塊前沿采用膨脹螺絲固定角鋼∟70×70mm（長度1200m），超出方塊頂面50cm，再在其內(nèi)側焊一根鋼管φ45mm（安裝方塊時固定RTK蘑菇頭用），見圖2。

圖2 RTK蘑菇頭固定示意圖

（3）潛水員先進行基床檢查，確保基床平整且范圍滿足設計和規(guī)范要求，不合格處重新整平，確保構件安裝順利推進。

1.3.2 方塊出運

起重船趁高潮位利用預制場邊上預埋的地錨進行定位，將方塊吊運至2000t平板駁上，并用木塊均勻支墊，經(jīng)平板駁拖運至港池區(qū)域合適位置以備安裝。

1.3.3 船機定位

平板駁將方塊運至安裝區(qū)域附近后，按軸線與方塊安裝前沿線垂直方向進行定位，并預留起重船回轉半徑空間。待平板駁定位后，再根據(jù)擬安裝位置完成起重船定位，并盡可能保證安裝時起重船軸線與防波堤軸線垂直。

1.3.4 方塊安裝

圖3 方塊水上安裝大樣圖

（1）安裝前再次檢查方塊固定的角鋼是否松動，如若松動需將膨脹螺絲上緊；再將預先導入方塊角點坐標的RTK蘑菇頭固定在預留鋼管上，并根據(jù)現(xiàn)場水位調(diào)節(jié)立桿高度，保證安裝到位后蘑菇頭高出水面不小于50cm。

（2）首件方塊起吊后，依據(jù)前沿的坐標進行粗定位，第二件以后構件安裝，可依據(jù)已安裝的方塊頂部固定的浮漂及導標輔助粗定位，縮短安裝時間，避免漲潮后蘑菇頭被淹沒。

（3）粗定位后，趁低平潮流速較小時開始精確安裝。

（4）方塊入水后，當其底部距離基床頂面約50cm時，測量人員核對RTK坐標來控制方塊的前沿線位置及標高；潛水員水下輔助探摸、核實方塊位置，并將信息反饋給測量人員，測量人員將實時坐標偏差反饋給安裝負責人；安裝負責人根據(jù)水流、風向情況，指揮安裝班組及時調(diào)整，使方塊平穩(wěn)、精確著床。

（5）安裝過程中應控制方塊的橫移速度，防止發(fā)生方塊碰撞損壞，且在定位完成后，結合水流、風浪等因素，盡可能確保沉箱一次著床或減少著床次數(shù)，禁止在基床上頻繁起落，挫壞基床。

（6）方塊著床后，測量人員根據(jù)施工現(xiàn)場布設的控制點用全站儀進行復核觀測，并記錄臨水面與施工準線偏移量和方塊四個角點頂面標高。如測得的數(shù)據(jù)超出設計和規(guī)范要求，需重新進行調(diào)整。

（7）首件方塊安裝時無依托，比較難以精確定位，可粗略安放，并作為第二件安裝參照物，待第二件精確安裝就位后，重新調(diào)整第一件方塊。

（8）安裝過程中，及時跟蹤驗收記錄，技術資料嚴格按照《水運工程質(zhì)量檢驗標準》（JTS257-2008）整理，見表1。

表1 方塊安裝允許偏差、檢驗數(shù)量和方法

（9）西側防波堤310m實心方塊為兩層兩排布置，施工時先安裝海側部分，再安裝港池側部分。

（10）方塊安裝后，由于其本身重量較輕，避免因風浪影響產(chǎn)生位移，應及時安裝上層方塊（參照底層方塊施工方法進行），并采用導管法澆筑灌芯孔混凝土，使其上下層連成整體，并結合施工進度適時回填方塊間堤心石。

1.4 受力驗算

預制實心方塊采用起重船吊裝至平板駁，參考300t起重船吊裝性能表，最大安全負荷約290.4t，夾角56°，吊距37.5m，現(xiàn)場最大吊距控制在22米范圍內(nèi)即可滿足受力要求，見圖4。

圖4 實心方塊吊裝大樣圖

構件最大自重168.15t，含吊具吊重約為170t，每個吊點承受的荷載Q=G/4=1700/4=425KN，α角度取60度，安全系數(shù)取6，則鋼絲繩所承受的內(nèi)力S=Q/sinα=425/0.866=490.76KN，取φ80鋼絲繩驗算：Sb/K=0.5d2/6=0.5＊802/6=533.33KN＞S=490.76KN，滿足要求。

2.結語

直立式防波堤堤身結構形式的選擇，會直接影響后續(xù)的構件預制工藝，而堤身構件的設計頂標高與當?shù)厮铌P系，會直接影響安裝工藝的選擇，進而會涉及船機選擇、吊具設計等關鍵環(huán)節(jié)。沒水安裝僅作為一種適合當?shù)丨h(huán)境的施工工藝，隨著直立式堤身結構形式的多元化，構件的安裝工藝應結合當?shù)厮弧⒋瑱C調(diào)配以及安全管控、成本效益等方面進行優(yōu)化，確保工程建設順利推進。