防波堤預制塊體安裝工藝

李天明 中交廣州航道局有限公司

1.工程概況

阿爾及利亞奧蘭港外海防波堤位于Falcon海岬和Aiguille之間的港灣深處。阿爾及利亞海岸潮汐的幅度相對較弱，在20cm范圍內。根據大氣壓強的變化，可觀察到海平面的季節(jié)性變化，11月到12月變化最大，可達到40cm，平均潮位+0.40m Zh。奧蘭港外海海況惡劣，每年5月至11月浪高在1～2m，風速在20節(jié)以下，施工作業(yè)天數約20天/月；每年11月至次年4月，為地中海季風期，浪高常在3m以上，風速常在20節(jié)以上，施工作業(yè)天數約10天/月。

奧蘭港外海防波堤工程由第1段、第3段和堤頭組成。總長1540m，其中，第1段為P0～P104，長1040m；第3段為P232～P272，長500m。本工程為在原有防波堤基礎上加固，主要施工內容包括：0～500kg護腳石、1～3t防護石、3～6t防護石、1～3t調整層的拋填；40t、50t、55t、62t四方形實心塊體的安裝、孔洞修復以及防浪墻加高等。石料進料拋填共120萬噸，其中0～500kg護腳石共45萬噸、1～3t塊石50萬噸、3～6t塊石25萬噸；預制四方形實心塊體共14萬方，總塊數為6782塊，其中40t為2015塊、50t為2407塊、55t為1305塊、62t為1055塊。

2.吊裝工藝選擇

（1）增加吊環(huán)鋼筋，從而增加工程成本。預制塊體的吊環(huán)采用HPB300熱軋光圓鋼筋制作，根據規(guī)范要求吊環(huán)錨入混凝土的深度≥30d，吊環(huán)內直徑應≥3d且≥60mm，在塊體的自重標準值作用下，每個吊環(huán)按2個截面計算，每個塊體上設置4個吊環(huán)。按62t計算單根吊環(huán)鋼筋長度為2.4m，直徑為28mm，則需要鋼筋總量為315t，當時當地鋼筋價格為66000第納爾/t（匯率為1：12.5），則需增加吊環(huán)鋼筋采購成本為166（萬元）。

（2）預制塊體時需要加工和預埋吊鉤，增加吊環(huán)加工工序和預制難度，降低預制效率。

（3）吊環(huán)工作原理為利用鋼筋與混凝土的錨固力進行吊裝，因此需要在混凝土達到一定的強度后才能進行轉堆、運輸和吊裝作業(yè)。而施工場地有限、預制塊體數量多，受混凝土齡期影響預制周期長，預制和安裝效率低，工期壓力大。

（4）鋼筋在腐蝕過程中會將混凝土脹裂，降低塊體強度和使用壽命。

（5）奧蘭港外海海況惡劣，安裝過程中在波浪力的作用下塊體來回上下晃動，吊環(huán)容易突然斷裂從而發(fā)生嚴重安全事故。

（6）預埋吊環(huán)通過鋼絲繩和自動脫鉤裝置的配套進行吊裝，自動脫鉤裝置在波浪力等外力的作用下可靠性較低，可能出現突然脫鉤或無法脫鉤的情況。無法脫鉤時需要潛水員配合脫鉤，尤其在夜間安裝時安全問題特別突出，安裝工作效率低。

因此，項目部通過計算和現場驗證，確定采用特制夾具和配套鋼絲繩作為四方形實心塊體的安裝吊具。

Synergy of Marine Clean Energy with Route Optimization

3.四方形實心塊體夾具的設計

3.1 夾具工作原理

起重機械通過主鉤鋼絲繩向上提升的拉力作用在夾具主鋼梁上，主鋼梁下中心轉軸兩側的夾桿在實心塊體重力的作用下往中間夾緊，夾桿末端的夾板夾住實心塊體兩側，通過夾板與塊體間的摩檫力將塊體吊起。當塊體安裝到指定位置后松開主鉤鋼絲繩，同時提升副鉤鋼絲繩，將夾桿與塊體脫鉤分離，卸下塊體完成安裝。

3.2 夾具適用要求

（1）夾具吊裝主要原理為夾板與塊體之間的摩檫力與塊體重力達到平衡，而摩檫力受夾角的影響，夾角越小則摩檫力越小，塊體則可能發(fā)生下滑。因此為減少夾具加工數量，減少夾具制作成本，要求62t夾具可滿足62t和55t實心塊體吊裝，50t夾具可滿足50t和40t實心塊體吊裝，而不發(fā)生實心塊體下滑事故。

（2）夾具設計滿足在水平面上脫鉤分離和斜坡面上脫鉤分離的要求。

4.塊體安裝工藝

4.1 安裝船機性能

本工程護面塊體采用以下三種安裝方法：一是用500t固定式朳桿起重船進行水上安裝；二是用橫雞躉進行水上安裝；三是用150t履帶式吊機在堤頂安裝。

（1）500t起重船安裝優(yōu)缺點。

優(yōu)點：①500t起重船最大安裝跨徑可達32m，適合安裝堤頂及堤頭距離較遠部分；②500t起重船船體較為寬大，抗風浪能力較強，錨鏈達3t重，船舶定位后安裝較為平穩(wěn)，作業(yè)安全性較高。

缺點：①500t起重船本身不具有裝載能力，需要平板駁配合運輸塊體進行安裝，因此船機費用較大；②500t起重船朳桿為固定式，安裝時需要移動船身進行定位，安裝效率較低；③500t起重船船體較大，拋錨定位占用時間長；④500t起重船朳桿為固定式，安裝時需要移動船身進行定位，無法利用GPS進行塊體定位，安裝水下塊體時需潛水員配合，安裝效率低且不適合夜間作業(yè)，因此500t起重船更適合安裝露水后的護面塊體。

（2）橫雞躉安裝優(yōu)缺點。

優(yōu)點：①橫雞躉本身具備較大的裝載能力，因此不用平板駁配合，提高安裝效率同時節(jié)約船機費用；②橫雞躉朳桿可以自由旋轉，可在朳桿頂部安裝GPS，通過GPS定位塊體位置，簡單、方便且精準，晚上安裝作業(yè)也不受影響，大大提高安裝效率；③橫雞躉船型較小，拋錨定位簡單，節(jié)約船舶移位定位時間。

缺點：橫雞躉為窄形船體，定位時船體長度方向常與波浪方向平行，同時橫雞躉定位錨較小，僅為1t重，因此橫雞躉船舶穩(wěn)定性較差、抗風浪能力較弱。

（3）150t履帶吊安裝優(yōu)缺點。

優(yōu)點：堤頂吊機安裝由于脫離了海浪的影響，施工效率明顯加快，可24h連續(xù)作業(yè)。

缺點：150t可安裝跨徑為12m，安裝范圍較小，同時本工程為原有防波堤基礎上的加固，原有擋浪墻影響吊機站位和移位，吊機僅可在堤頭部位進行安裝，吊機安裝作業(yè)面較少。

4.2 塊體安裝密度

根據合同要求，塊體安裝為相互錯開，定點隨機擺放，塊體鋪設層密度均勻，理論體積底部面積為50m2的鋪設層的密度為（混凝土的體積/總體積）：兩層鋪設：0.53(-0.02/+0.04)，一層鋪設：0.60(-0.02/+0.04)。因此，可計算出塊體安裝間距為：0.5～0.8m，滿足安裝密度要求（假設塊體縱向和橫向間距相等）。

4.3 塊體安裝順序

塊體在斜坡面上的安裝順序應緊隨墊層石拋理驗收之后，由坡腳向坡頂（即由下向上）進行，盡可能減少墊層石的暴露時間，防止風浪破壞已完成的墊層石。護面塊體安放沿堤身方向采取階梯形縱向流水分段，分段的長度為30m。

4.4 塊體安裝測量定位

在履帶吊或橫雞躉朳桿頂部安裝GPS定位儀器，確保與吊裝的主鉤鋼絲繩在同一垂線上，即GPS平面位置為朳桿所吊塊體的平面位置，GPS平面坐標通過傳輸線傳送至操作室電腦，通過電腦直接顯示出所吊塊體在安裝平面圖上的具體位置，操作手根據電腦屏幕顯示轉動朳桿，當塊體穩(wěn)定且電腦顯示所吊塊體與安裝圖位置重合時即可脫鉤卸下塊體，并及時在定位軟件上記錄已安裝位置，每安裝一塊則標記一塊，防止漏安或重安。同時塊體安裝施工使用安裝記錄專用表，表格詳細記錄每一塊塊體的安裝位置、數量和編號，安裝時逐塊做好安裝記錄。

護面塊體安裝后由業(yè)主、監(jiān)理組織對水下塊體進行檢查，采用潛水員水下錄像的方式進行。經查，所有安裝的塊體無過大隆起、重疊或漏放，相鄰塊體間姿勢較好。

5.結語

綜上所述，采用夾具的方式安裝四方形實心塊體，具有技術可靠、施工設備簡單、操作技術易于掌握、加快施工速度、節(jié)約工程成本等優(yōu)點，可在類似護面塊體安裝中廣泛應用。