關于提高碼頭樁基防護拋石施工過程控制精度的研究

強 龍 天津中北建設工程管理有限公司

謝友紅 天津銘睿管理咨詢有限公司

紀萬超 天津中北建設工程管理有限公司

1.問題描述

國內沿海某碼頭拋石防護工程總工程量約8萬方，施工采用海吊船網兜拋石工藝，根據預先布置好的施工網格進行定點、定量拋投。在典型施工區的10個拋石斷面中，測點合格數滿足85%要求的斷面有僅有5個，一次驗收合格率50%，施工控制精度偏低，如表1所示。

2.成因分析

按照質量控制系統論，影響碼頭樁基防護拋石精度的因素包括人員、船機設備、施工工藝控制、物料管理以及外部環境等多個方面。

這其中人和船機因素，比如對是否對施工人員進行技術交底、培訓教育以及是否選擇了適配的施工船舶設備等均屬于分項開工前的進場核驗項，即使存在問題一般也在施工前完成排查整改。真正在施工過程中影響拋石質量的是石料、工藝、測量及外部環境因素。我們以本工程樁基防護拋石施工為例，重點對一些施工過程中常見的、直接影響拋石施工質量的具體問題進行列舉分析：

（1）實際拋石量不足。不考慮施工時的實際水深情況，簡單按圖紙斷面要素和圖紙工程量控制，對實拋工程量及材料耗損率考慮不周，導致現場拋石量不能滿足斷面成型的實際需求量。

表1 典型施工區拋石斷面一次驗收合格率

（2）塊石質量、規格差。塊石質量、規格差，直接影響塊石拋填入水后的斷面成型質量。常見的塊石質量問題包括含泥量大、風化嚴重或塊石規格偏大、偏小超出規定等等。

（3）網格劃分不精確不合理。網兜拋石施工中，如果網格劃分過細，則不便于船舶移位和施工控制；過粗則會出現粗放拋投、足而不均的情況。

（4）參照漂移距嚴重失準。一般體現為漂移距檢測方法落后和檢測頻率不足，導致施工參照偏移距失準，不能反映實際漂移距，無法指導現場精確拋石。

（5）施工過程測量控制的手段和精度不足。以本工程為例，拋石施工過程中的測量控制采用單波束測量，按10米一條測線，2米一個測點布置。而驗收測量采用的是多波束測量，測點間距達厘米級，兩者的測量精細程度度和斷面成圖水平差異較大。

（6）不利天氣、風浪環境影響。不利天氣、風浪環境直接影響到施工船機穩定，對拋石質量控制和施工安全均造成不利影響。

3.解決辦法

針對以上問題，我們根據工程實際，結合以往經驗，提出相關的解決思路和辦法。

（1）重視工前測量，加強過程監測，做到按實拋填。許多時候，圖紙水深并不等于實際工前水深，圖紙工程量也不等于實際工程量。因此，在拋石施工前，務必要對施工區域進行細致的水深測量，根據實測工前水深結合圖紙要素來控制實際的總拋石量。針對一些沖淤變化頻繁、復雜的施工水域，還要加強施工過程水深監測，做到拋石施工動態控制、按實拋填。

（2）加強源頭控制，把好進場驗收，做好過程篩除。提高石料質量和規格，最首先和重要的是從源頭控制。要對石料料源地進行必要的考察，確定對口服務的石料供應點，對出運塊石的質量和破碎規格提出明確交底和要求，并簽訂相應的供應質量保證書，從而從源頭上控制住出場石料的質量和規格；要嚴把石料進場驗收關，對進場報驗的塊石質量及規格不滿足要求的運輸船堅決予以清退；要及時在施工過程中對現場部分不合格石料進行甄別篩除，從而全面提升現場拋填塊石的質量和規格。

（3）合理劃分網格，做到精拋細拋。現場在劃分施工網格時，要充分考慮網兜方量和各不同拋投區厚度、面積之間的相互關系，精確計算、據實劃分，以確保施工時能達到定點、定量精細拋投的要求。以本工程為例，現場對拋石船的實際石料方進行量測后，根據船載實際網兜數量，推算出拋石船的單網兜石料方量約為4-5方（實際按4方計），并據此將施工網格從原先的5m×10m調整為3m×5m。這樣，在塊石厚度0.8米、一個網格內的計算拋石方量為12方的情況下，現場拋石施工從一個網格10網兜石料控制變為一個網格3網兜石料控制，顯著提高了網格拋石的精度。

（4）改進現場漂移距測算的方法，提高施工參照漂移距的可靠性。目前，一般測算漂移距的通行方法是，用一根約二倍水深長度的繩索吊送標準規格塊石入底，保證繩索在船舷邊上的入水點不變，收緊繩索畫好標記，然后移動繩索直至與水面垂直并畫好繩索在船舷邊上的新位置標記，測量兩個標記之間的距離即為實測塊石漂移距。而實際上，這種傳統測法雖然有一定的可靠性，但對測量環境（水流、潮位狀態等）要求較高，實際操作過程中受人為、環境干擾因素較多，其測算精度和頻率都難以保證，并且屬于臨水臨邊危險操作，安全風險較大，尤其不便于在現場開展各種交叉作業實施。對此，筆者根據參考以往工程經驗，給出一個經長期實踐驗證可行并推廣應用的漂移距測算公式以供參考：

表2 現場實測漂移距與理論計算漂移距比對表

其中，Ld為塊石拋填水平落距；Vf為表面流速；H為水深；G為塊石重量。

同時，我們在現場選取了不同規格、重量的樣石，分別檢測其在不同水深、流速下的實測漂移距，并與理論計算漂移距進行比對。根據比對結果，驗證該公式基本準確、可靠，可以用于指導現場拋石施工，如表2。

漂移距從實測改為理論測算，不僅大大簡化了現場施工漂移距檢測的難度，而且在現場配備了專門流速儀后，現場施工實時漂移距可以做到隨時測算，極大提高了漂移距的測算頻率，為確保拋石精細化施工提供了重要保障。

（5）豐富測量手段，提高施工測量控制的水平。現場要根據具體的施工控制標準和測量驗收要求，結合實際工況，綜合運用單波束、多波束以及側掃聲吶等測量技術手段，加強對拋石施工過程中的測量控制，有效提高拋石施工的控制精度。

（6）加強現場管控，提前做好對不利氣象的預警發布。針對惡劣天氣、風浪條件下的不當施工，一方面要加強現場檢查，嚴禁現場在不利風浪、天氣條件下開展拋石施工；一方面更重要的，是要建立起實時、高效的電子氣象預報預警平臺，做好對不利氣象的信息收集和提前預警工作，避免出現大風天氣條件下，即使叫停施工，船舶也無法退場的兩難境況，做到未雨綢繆，預先管控。

通過以上各項針對性舉措的落實，本工程樁基防護拋石的施工過程控制精度得到持續改善，拋石施工總體質量顯著提升，后續拋石斷面的一次驗收合格率均達到90%以上。

4.總結

實際上，由于各個工程項目的背景、特點和具體工況等不同，在其他工程項目的碼頭樁基防護拋石施工中，影響現場拋石施工控制精度的具體因素也有些微差異，但從質量控制系統論的角度出發，從人為、船機設備、施工工藝控制、材料質量及外部環境等多個方面對相關問題進行系統、綜合性分析和針對性控制的思路尤為重要，文中提出的幾種影響拋石施工控制精度的主要因素和相應解決辦法也十分值得借鑒。