港口工程中大型預制構件的吊裝技術分析

牟子峰

（中交海洋建設開發有限公司，天津 300457）

1 工程概況

某填海成地項目——海堤及扭王塊的分包工程包含的預制、裝運、構件預制均由陸地預制場地進行操作，海堤扭王塊的建造需要安排兩組，整體行進方向從東到西發展，安裝起始點暫時設定在CH3+000 里程，在海堤排水口鋪設正中間隔，裝設方法選用水陸相結合的方式，水面選用250 t 履帶起重機+跳板船，地面則選用150 t 吊車進行。

2 扭王塊安放

海堤扭王塊預制在東莞沙田預制場進行，完成后裝置在運輸船上運送至項目建造場地。運輸船停泊至詳細建造位置，其位置根據船上的定位裝備設定，履帶吊船（水上）和履帶吊（陸上）在裝設過程中使用定位、定量隨機放置安裝方式，保證按照CLI 和業主的標準條件安設。

2.1 現場安放

在堤頂現場，將吊機履帶邊線位置進行精準標識，吊機根據該位置就業。位置確定之后，可開始進入扭王塊安放環節。操作人員安放扭王塊時嚴格按照記錄表格中扭王塊的安放編號進行，每安放一塊，需要在表格中將預制編號記錄清楚，同時要在安放圖中進行標記。扭王塊在進行定位時，對安放扭王塊位置進行表格記錄。扭王塊拋放之后會出現滾動的情況，這主要是由于墊層塊石面凹凸不平所致。特別是水下部分，操作人員無法進行有效觀察。為了防止該類情況出現，一方面要全面檢查墊層塊石的施工質量；另一方面要對進行安放的工作人員進行充分培訓與技術交底。還有一種狀況是要安放的位置被全部擠占，此時需要在坐標附近對扭王塊進行妥善移動，以尋找到恰當位置，防止扭王塊出現被“架空”的情況。安放開始時，為達到上述標準，要將扭王塊的吊勾位置系上兩根長繩，這樣不僅能控制扭王塊的擺動，而且能控制扭王塊姿勢。安放扭王塊時，每一流水施工段的距離為50 m，每一施工段安放結束后，質檢員必須進行詳細檢查，如果發現有重疊的地方需要將扭王塊吊走，如果空隙比較大，則需要進行補充。

2.2 扭王塊施工測量

2.2.1 定位系統

1）CAD 底圖傳導后，定位設備將自動獲取扭王塊的設計坐標參數。

2）及時展示吊鉤的方位，并展示其當前方位的坐標。

3）在扭王塊裝設進行定點時，應將裝設扭塊和設計地點進行關聯。界面會明確表示出扭王塊與設計地點的距離和方位，接著按照指導進行操作。

4）定位設備將進行裝設期間相關數據的自主錄入，并導出安裝結果。

2.2.2 定位系統校正

定位設備錄入轉換參數后，測量出吊鉤在垂直形態的中點坐標，吊鉤中心點垂直投影至地表，利用獨立GPS 測出地面投影點的坐標，將其與定位系統設備檢測的坐標相對比，得到兩者之間的偏差值。在誤差校正功能中，錄入關聯的校正數值，即可避免GPS 安裝偏差帶來的不良效果。

2.2.3 定位過程

定位設備標定成功后，在定位系統錄入底圖和設計坐標，在系統界面中選擇需要安裝的扭王塊，軟件立即顯示出掛鉤現實地點與設計地點的關聯。履帶式起重機在安裝范圍的中點起吊扭王塊，駕駛員依照定位軟件顯示的相對地點和行動指令調節臂架的水平和垂直位置，若吊鉤的實際垂直中心與安裝設計地點吻合時，在允許范圍內應立即將其放置，并記錄定位成功后的安裝信息。定位時，要密切關注，精確定位時，吊臂運動的幅度不可過大，以降低鋼絲繩搖擺引起的偏差。

2.2.4 水下姿態檢測

項目建造區域水下標高控制在-5 m，水下安裝平臺標高控制在-1 m。扭王塊設計為1.805 m 高，裝設后垂直高1.28 m。建造區域在水位低潮期可以看到底部扭王塊的姿態。水下區域扭王塊裝設完成后，若要檢查其裝設姿態，可由潛水員通過水下攝影的方法進行。

2.2.5 定位系統精度

依照CLI 的標準定位軟件測得的吊鉤位置，允許偏差范圍為扭王塊高度的1/12。若扭王塊設計高為1.805 m，定位軟件檢測準確度要控制在15 cm 范圍內。

2.2.6 安裝密度允許偏差

依照CLI 的標準，每100 m2裝設的扭王塊數量務必達到設計量的95%，不得超過設計量的105%。此項目設計方案密度設為每100 m2面積內裝設39 塊扭王塊，因此，現實裝設量不少于每100 m2安裝37 塊，不超過41 塊。

2.3 扭王塊安裝施工工藝

關于扭王塊裝設，本項目擬水上選用250 t 履帶吊船，陸地選用150 t 履帶吊機裝設。墊石層通過檢驗達標并符合扭王塊的裝設要求后，扭王塊的裝設隨時進行。為減輕扭王塊裝設的施工危險，選用φ26 mm 鋼絲繩并配備自主脫鉤設備進行扭王塊的安裝。自主脫鉤設備設計起重量16 t，最大起重量25 t。

2.3.1 水上250 t 履帶吊機船安裝工藝

扭王塊運輸到施工場地后，運輸船靠泊并安裝駁船，履帶式吊機將直接取下物料或將其臨時存放在吊機船甲板上以便實行裝設，實現扭王塊的形態調整，助手可在吊裝前調整吊索。吊鉤掛后，輔助人員應立即撤離至吊裝半徑外，由信號員指示起吊扭王塊。

斜面扭王塊的裝設依據加厚墊石的建造順序，從坡底向坡頂行進。第一步，在開始里程點裝設三角塊區域。在三角區域的基礎上，向前、向后或沿斜坡呈菱形向上進行裝設，該裝置沿路堤本體方向呈階梯狀縱向流動分區進行。

2.3.2 陸上150 t（拔桿51 m）吊機安裝工藝

由于建造強度較大，船舶吃水、埋設位置復雜等原因影響水面裝設技術，只選用水上裝設保證建造速度相對困難。為降低水域范圍的占用，減輕船舶之間的擾亂，確保建造速度，建議考慮增設1 組陸上設施。陸地安裝的地點和定位方式較水安裝相像，150 t 履帶式吊機用于從運輸駁取件，當運輸駁運轉速度緩慢時，可先將物體轉移到陸地上，再考慮用30 t 平板車將其運送到指定的安裝地點。

依照設計圖紙所示，墊石路堤頂部加厚后路堤頂部寬度為12.55 m，履帶吊機寬度約為6.4 m。邊坡穩定性ICE 校核計算表明履帶吊機離海的邊線地點應＞1.5 m，履帶底部應鋪設20 mm 鋼板，整體計算后，路堤頂部寬度無法達到裝設安全條件，應在海堤后區回填建造，并將回填區碾壓，確保基礎承載力滿足10.2 N/cm2的要求。

2.4 就位和臨時固定

1）立柱插入基礎杯空，一般插至杯底，到杯底的程度是柱子剛碰到底部，使用大撬棍用力撬動柱子。在柱體上方插兩個鋼楔用以轉動吊桿，保證柱體基本處于垂直狀態，其四周均插入鋼制楔子。

2）對齊中心線，先對兩個小面，再對大面。大約符合要求后放下掛鉤并將柱子放在杯子底部再次檢查對齊情況。擰緊周圍的楔子，擊打楔子時，應兩人在立柱兩側同步進行擊打，頂緊后及時校正垂直度。

3）立柱的豎向用鋼楔和4 根鋼絲繩固定。4 根鋼絲繩和柱體結合，將柱腿上區選用φ12 mm 鋼筋焊接成鋼筋套筒連接到柱上，每個角上焊有鋼筋環。立柱與鋼絲繩用12#卸扣接合。地表選用長2 m 的腳手架管埋入1.5 m 深的地下，在距地面20 cm 處用直角扣件固定，使用1.5 t 手拉葫蘆拉緊鋼絲繩，最后使用夾頭夾住鋼絲繩，夾頭選用8#夾頭，48 h 后拆下鋼絲繩。

2.5 校正

柱體校正有兩個方面：平面位置校正和垂直度校正。先校正立柱的平面位置，再校正立柱的垂直度。

1）平面位置校正，根據杯口的軸線和圓柱體的軸線校正平面位置。

2）垂直度校正，在立柱前側兩側使用兩架經緯儀。為使望遠鏡的視線垂直于觀察面（角度應＞75°），保證經緯儀安裝在軸上，以防止由于上下測量點不在一條垂直表面出現測量偏差。校準時用大錘敲擊鋼楔與吊桿使其稍稍移動。先修正大偏差值，再修正小偏差值。若兩個方向的偏差值相差不大，則先修正小面，再修正大面。修正一個方向后，稍微擰緊相對應的4個鋼楔，然后修正相對方向的偏差值。所有校正完成后，使用4 根鋼絲繩緊固立柱，防止立柱垂直度受風速影響。

2.6 吊裝校正

1）吊機梁的高程修正。依據柱子牛腿的標高來決定，在柱吊升前已調節好。如果有輕微的偏差，可以在安裝軌道時進行再次調節。

2）起重機梁的垂直度修正。用線錐檢測偏差值為5 mm，如超出范圍，在兩端支撐面上增加斜墊片修正，每堆墊片可多于3 個。

3）吊車梁平面位置的修正。重點檢測吊車梁的縱軸和兩排吊車梁之間的跨度有無達到標準。根據施工標準，軸線偏差值控制在5 mm 內，跨度禁止存在正偏差，避免屋架裝設后柱體頂部向外側偏移。

2.7 最終固定

在混凝土柱與杯口的縫隙中澆筑C35 細石混凝土進行最終固定。填縫選用早強劑C35 細石混凝土灌入，水泥為膨脹水泥。校正后應隨即展開填充工作。填縫前應清除杯口縫隙中的木屑等殘渣，并灑水保持立柱和杯口壁潮濕。

3 扭王塊安裝出現的技術問題及解決措施

3.1 坡腳平臺扭王塊的安裝問題

在原設計中，坡腳平臺的寬度保持在4 m，標高范圍為2~3 m，施工有一定的難度，不能有效保障安裝中的密實度。其后利用原設計，坡腳平臺拋填一定數量的塊石對護面進行加大，塊石厚800 mm，質量為250 kg。平臺頂標高達到1.0 m，平臺寬度也不斷提高。整平后，可以對扭王塊進行安裝。具體路徑為：低潮時，挖掘機將扭王塊安裝于整平后的平臺上，測量人員對潮水的上漲、下落情況進行及時監測，以便挖掘機操作人員移動至安全位置[1]。

3.2 坡面過長，分層安裝扭王塊

堤面標高為7.5 m，坡度比例為1∶1.5，坡面長度超過10 m，從現場實際情況出發，利用層安裝的扭王塊安裝形式分。

3.3 相鄰兩個扭王塊體姿態相同

安裝扭王塊時，上一排扭王塊的位置要在下一排扭王塊之間，換言之，彼此靠近扭王塊在安放時要交錯排布。施工時，常出現的一種情況是安裝以同一種姿態呈現，這種情況的主要原因在于坡面凹凸不平，在對下排扭王塊進行安裝時要注意不能形成間距，以免對上排安裝造成影響。安裝雙頭時，兩個扭王塊或出現同一姿態的情況，或出現間距過大的情況。一旦形成該狀況，第一，要有效確保填坡質量，這主要是由于安裝扭王塊時，其效果是填坡平整度的反映。第二，強化對機械操作人員的技能訓練，使其完全掌握安裝途徑，全面貫徹安裝準則，熟悉其中的機械原理。盡量避免雙頭作業，如果必須進行雙頭作業，需要嚴格按照設計進行，從中間開始，向兩端推進，這樣才能確保扭塊安裝有足夠的平整度。

4 結語

綜上所述，港口施工工藝的快速發展，實現了港口基礎設施建設的大型規模化。為確保港口預制構件吊裝操作安全、迅速、有序進行，本文以實際項目為例，分析了港口項目中大型預制構件的運輸及吊裝工藝，為相關項目提供參考借鑒。