新型透空式六面體在促淤圈圍工程中的應(yīng)用

程婷

【摘要】根據(jù)長江口地形特征，南匯東灘促淤二期工程采用新型材料透空式六面體構(gòu)筑透空促淤堤，通過物理模型試驗(yàn)獲得現(xiàn)場(chǎng)施工參數(shù)。針對(duì)不同層的要求，采用不同的吊裝方式，確保施工過程中的安裝密度、堤頂高程、堤身尺度等符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到良好的消浪促淤效果。

【關(guān)鍵詞】透空式六面體；規(guī)則安裝；保灘促淤

斜坡堤的護(hù)面材料一般采用天然塊石或人工澆筑的混凝土塊體，由于波浪容易在斜坡面上發(fā)生劇烈破碎，當(dāng)水深較大時(shí)所需塊石的重量會(huì)很大，對(duì)塊石的要求就越高。目前使用較多的塊體主要有扭王字塊、四角錐體、四角空心方塊和扭工字塊等。

透空式六面體作為新型材料，在工況條件較差的情況下，底層規(guī)則安裝，上層插入式的安裝方法能夠保證較好的穩(wěn)定性與施工質(zhì)量，且預(yù)制簡(jiǎn)單，施工方便，降低成本。就本工程而言，長江三角洲東南長江入海河口口門段南側(cè)特殊的工況和地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)方提出在南匯東灘促淤工程堤段采用新型砼透空塊斜坡堤結(jié)構(gòu)。在滿足抗風(fēng)浪穩(wěn)定性要求的同時(shí)，利用透空塊體自身及塊體間的大空隙率減輕堤身自重應(yīng)力，滿足地基承載力和堤身整體穩(wěn)定性要求。

一、工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

南匯東灘促淤工程位于長江三角洲的東南端，長江如海河口口門段南側(cè)灘涂，面臨東海，水域開闊。南匯東灘促淤二期工程施工范圍內(nèi)地形為單一斜坡，工程區(qū)內(nèi)沿促淤堤中心線的灘面地形總體上較為平緩

1.2 工程結(jié)構(gòu)型式

本工程促淤堤全長約5.5Km，堤身兩側(cè)護(hù)底采用拋石與混凝土聯(lián)鎖塊軟體排相結(jié)合的方案，部分?jǐn)嗝嬖诘袒撞夸佋O(shè)兩層通砂管袋，堤身采用C30預(yù)制素混凝土透空式六面體構(gòu)筑。透空塊體為1.8×1.8×1.8m的中間鏤空的方型塊體，單重約為10.0噸，體積為4.32m3，圖1為六面體三維視圖。

二、工程技術(shù)難點(diǎn)

本工程均為水上施工，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，透空六面體安放需達(dá)到安放密度、堤頂高程、堤身尺度等質(zhì)量指標(biāo)。堆放過程須考慮地基沉降影響，另外，由于大部分區(qū)域需要在高潮時(shí)安裝，安裝面處于水下，受風(fēng)浪、潮汐影響較大。再者，受風(fēng)浪影響，吊裝機(jī)械的拋錨定位及如何保證精確吊裝，是工程的重難點(diǎn)。

三、施工工藝流程

3.1促淤堤施工工藝流程

堤基清理→底層通長充砂管袋→堤基處理→混凝土聯(lián)鎖塊軟體排→透空式六面體安裝 堤腳拋石

3.2透空式六面體安放流程

四、質(zhì)量控制方法及措施

4.1 施工船舶的選擇及定位

定位船選用1000噸以上級(jí)的平板吊機(jī)船，利用船載雙GPS導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行船舶的位置和方向進(jìn)行準(zhǔn)確定位，定位吊機(jī)船舶配備45噸級(jí)吊機(jī)，吊機(jī)臂頂部安裝一臺(tái)GPS接收機(jī)，用無線傳輸方式與吊機(jī)駕駛室的電腦相連，通過電腦顯示屏確定吊鉤所在位置，到達(dá)計(jì)劃拋投區(qū)域時(shí)進(jìn)行定點(diǎn)準(zhǔn)確拋投。

鋪排船采用“六錨定位法”確保鋪排船穩(wěn)定，其中兩個(gè)定位錨拋至促淤堤內(nèi)側(cè)。根據(jù)雙GPS定位，將鋪排船移至施工邊線附近，通過收、放各定位錨纜，實(shí)現(xiàn)船舶穩(wěn)定、準(zhǔn)確定位。保證船舶在風(fēng)浪中的平面搖擺幅度不大于30cm，風(fēng)浪過大時(shí)暫停施工。

4.2通過實(shí)驗(yàn)確定現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際擺放參數(shù)

本次實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎迷O(shè)計(jì)給出的C30混凝土進(jìn)行預(yù)制，尺寸比例為1：20即9×9×9cm透空六面體。根據(jù)設(shè)計(jì)要求第一層預(yù)制塊模型為規(guī)則擺放，塊體間距暫按5cm擺放，二層以上部分按“梅花”形式擺放，且根據(jù)實(shí)際空隙調(diào)整塊體的擺放位置，將整個(gè)斷面擺放至飽滿狀態(tài)。

根據(jù)擺放實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出需要擺放4層減去原始灘面-2.0m后標(biāo)高為4.2m，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的交工驗(yàn)收標(biāo)高；具體現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施要根據(jù)灘面高程測(cè)量數(shù)據(jù)及灘面沉降后數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

通過模型試驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)透空塊體堤身所達(dá)到的孔隙率。為保證所建造堤身頂部標(biāo)高均勻一致，確定不同灘底標(biāo)高斷面最底層透空塊體拋放的縱橫間距；通過調(diào)整底層擺放間距對(duì)頂標(biāo)高的影響，最終確定擺放層數(shù)。

4.3 分層采用不同的吊裝方式

本工程六面體采用底層規(guī)則安放，上層不規(guī)則安放。船載2個(gè)GPS移動(dòng)臺(tái)對(duì)船舶位置和方向進(jìn)行準(zhǔn)確定位。吊機(jī)操控室中的電腦平臺(tái)可顯示吊機(jī)頂部的GPS移動(dòng)臺(tái)，通過移動(dòng)吊機(jī)的位置，保證六面體質(zhì)心位置安放準(zhǔn)確。

底層安裝采用規(guī)則安放，采用平吊的方式，吊起后方塊呈水平狀態(tài)，以保證安裝后方塊仍呈水平狀態(tài)，安裝間距由模型試驗(yàn)的結(jié)果確定；吊起空心方塊，按電腦屏幕顯示的方塊理論位置和實(shí)際位置，移動(dòng)吊臂，安放方塊。安放時(shí)盡量確?？招姆綁K能水平著底。

非底層安裝采用不規(guī)則定點(diǎn)隨機(jī)安放，采用單點(diǎn)吊，吊起后塊體呈傾斜狀態(tài)，相鄰兩層的空心方塊從平面上看呈梅花型布置，即上層塊體均安放在其下層塊體的空檔處；安裝水面以上空心塊體時(shí)，除按間距控制外，還需結(jié)合實(shí)際情況，將塊體安放在下層塊體的空隙處，以確保上層塊體的穩(wěn)定性。

透空式六面體安放時(shí)采用“水平分層、質(zhì)心定點(diǎn)、姿態(tài)隨機(jī)”的安放原則，避免規(guī)則整齊安放；必須從下層到上層逐層安裝；分層擺放，底層塊體全部平置，第二層及以上塊體采用定點(diǎn)隨機(jī)安放，且應(yīng)斜插下層塊體間隙中。透空式六面體安裝完成后，兩側(cè)護(hù)腳拋石應(yīng)及時(shí)跟進(jìn)，防止六面體出現(xiàn)滑移導(dǎo)致堤身坍塌。

五、工程效應(yīng)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，沿海區(qū)域土地資源緊缺，促淤、圈圍工程成為沿海高灘作業(yè)的熱門方向，塊石供應(yīng)日趨緊張，為減少施工過程中對(duì)大塊石的依賴程度，透空塊體作為促淤圈圍壩體的趨勢(shì)日益明顯。透空式六面體作為促淤圈圍工程建設(shè)領(lǐng)域的新材料，在南匯東灘促淤工程中成功實(shí)現(xiàn)，為其他促淤圈圍工程提供了參考經(jīng)驗(yàn)。

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