混凝土扭王塊在黃礁門海堤工程中的應(yīng)用

黃 超

（浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020）

1 工程概況

黃礁涂圍墾工程位于臺州市路橋區(qū)黃瑯鄉(xiāng)境內(nèi)，圍墾面積約為681.6 hm2，主要由海堤、水閘及圍區(qū)配套工程組成。工程等別為Ⅱ等，海堤、水閘等主要建筑物級別為2級。本標段主要包括黃礁門海堤、黃礁納排閘、環(huán)島公路等工程。其中黃礁門海堤西起白果山大濱頭，向東連七姐妹礁，再向東南到黃礁島蟹鉗岙里，總長890 m。海堤工程主要包括地基置換處理、拋石填筑、閉氣土方、異形塊體護面、灌砌塊石擋墻、混凝土防浪墻、路面施工等[1]。黃礁門海堤典型斷面見圖1。

圖1 黃礁門海堤典型斷面圖

2 工程水文條件

黃礁門海堤所在區(qū)域為臺風登陸區(qū)或影響區(qū)，據(jù)統(tǒng)計1949 — 2018年共有44個臺風登陸浙江省，臺風在浙江省的登陸地點非常集中，最常撲向溫州、臺州、寧波等中南部沿海城市，臺風往往帶來大風和強降水，如遇天文大潮則對海堤的破壞更強。黃礁門海堤外海側(cè)直面大海，沒有海島等其他遮擋，在大風的助推下極易形成大浪，對堤身進行沖擊和淘刷，因此堤身消浪工程的設(shè)計對海堤安全具有重要意義。海堤所在位置水文條件如下。

2.1 設(shè)計潮位

本工程設(shè)計潮位采用橫門潮位站資料統(tǒng)計分析確定，其實測年最高潮位5.40 m，實測年最低潮位-3.28 m，多年平均最高潮位3.46 m，多年平均最低潮位-2.93 m，多年平均潮位0.22 m，多年平均高潮位1.99 m，多年平均低潮位-1.56 m，平均潮差3.56 m，最大潮差6.83 m。各頻率設(shè)計潮位見表1。

表1 設(shè)計潮位成果表

2.2 設(shè)計波浪要素

黃礁門海堤按100 a一遇、允許部分越浪設(shè)計，采用大陳海洋水文站實測波要素推求的設(shè)計波要素。100 a一遇設(shè)計波浪要素見表2[2]。

表2 100 a一遇設(shè)計波浪要素表

3 堤身結(jié)構(gòu)

根據(jù)海堤的水文條件及特殊的地理位置，對外坡進行重點消浪防沖設(shè)計，海堤堤身結(jié)構(gòu)斷面見圖1。考慮到外海側(cè)風浪的影響，外坡消浪平臺至堤腳平臺之間的斜坡采用4.5 t的混凝土扭王塊體，扭王塊體底下設(shè)厚50 cm的理砌塊石墊層（單塊重量不小于250 kg）。扭王塊具有重量大、塊體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、堆疊后空隙率高、相互之間鉗固性好、不易滑動等特點，因此采用扭王塊能夠很好地降低波浪爬高，消波性能好，對海堤起到較好的保護作用。同時扭王塊能夠在預(yù)制場集中制作，統(tǒng)一協(xié)調(diào)安裝，施工速度快。本工程扭王塊采用預(yù)制C30混凝土塊體，規(guī)則擺放，每100 m2護面層擺放48個塊體，重度r＞23 kN/m3。扭王塊示意圖見圖2，相應(yīng)部位系數(shù)及尺寸見表2。

圖2 混凝土扭王塊示意圖

表2 扭王塊體部位系數(shù)及尺寸表

4 扭王塊的預(yù)制與安裝

4.1 扭王塊預(yù)制施工

扭王塊預(yù)制施工開始前，應(yīng)進行施工交底，做好施工組織工作，安排好人員、機械及場地。在臨時施工場地建1個混凝土預(yù)制場和1個預(yù)制塊體堆放場，預(yù)制場地先鋪1層石渣，并碾壓平整。本工程扭王塊預(yù)制模板采用拼裝式定型鋼模板，由專業(yè)廠家按設(shè)計圖紙加工定制，制作數(shù)量根據(jù)扭王塊日生產(chǎn)量及使用周轉(zhuǎn)期而定。C30混凝土配合比事先做好試驗，確定級配及水泥用量。

混凝土扭王塊預(yù)制施工流程如下:混凝土拌合站按配合比攪拌完成混凝土用料，運輸至扭王塊預(yù)制場，進料到鋼模板中澆筑。鋼模板在澆筑之前應(yīng)清理干凈并在表面均勻涂刷1層脫模劑，同時確定模板之間的螺栓連接牢固，模板支撐可靠，防止模板在澆筑過程中松開脫落，模板下鋪1層塑料薄膜。每個塊體一次性澆筑完成，不得間斷?；炷寥雮}時，應(yīng)防止骨料離析，由低向高分層澆筑，均勻鋪設(shè)，無骨料集結(jié)，分層澆筑厚度不大于40 cm。采用φ30插入式振搗器及2.2 kW平板振搗器振搗，振搗密實，避免過振和漏振，振搗時間以混凝土不再明顯下沉、不出現(xiàn)氣泡，并開始泛漿時為準，然后慢慢提出，不留空洞，振搗器離模板的垂直距離不小于振搗器有效半徑的1/2。每層混凝土未振實前，不得加添新的混凝土。澆筑基本完成后，及時清除粘附在模板表面的灰漿，頂面混凝土澆筑完畢后，立即抹平，排除泌水，待定漿后再抹1遍，防止產(chǎn)生松頂和表面干縮裂縫。

混凝土澆搗完畢后及時進行灑水養(yǎng)護。當混凝土強度達到70%后，方可進行起吊轉(zhuǎn)運，施工中用叉車將塊體轉(zhuǎn)運至堆放場，轉(zhuǎn)運過程中應(yīng)輕裝輕卸，避免扭王塊磕碰損壞。

4.2 預(yù)制施工中的質(zhì)量控制

在扭王塊預(yù)制過程中，由于異形塊體外形結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，容易出現(xiàn)氣泡、水線、漏漿、掉角、斷肢、蜂窩麻面等質(zhì)量問題。分析原因主要有以下幾點:混凝土配合比不當，過于黏稠，振搗時氣泡很難排出，特別是天氣炎熱水分蒸發(fā)較快時；混凝土和易性較差，產(chǎn)生離析泌水，入倉后不敢充分振搗，氣泡無法充分排出；振搗不充分，導(dǎo)致斜面上的氣泡無法排出；一次入倉混凝土過多，分層過厚，氣泡不能完全排出；脫模劑質(zhì)量差，氣泡無法沿著模板上升排出；模板拼接不牢固，存在縫隙，底板不平整，澆筑過程中有漏漿；拆模時間沒有控制到位，過早拆模易使塊體損壞，過晚則會難以拆卸。

針對以上可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，預(yù)制過程中應(yīng)注意以下事項:降低混凝土的粘稠度，改善配合比，特別是在夏冬2季，控制好出機口混凝土的和易性，攪拌時加水量需準確；入模前仔細檢查模板安裝情況，防止漏漿，選用優(yōu)良的脫模劑；混凝土入模時控制好入倉量，掌握好振搗時間及均勻度；澆筑完成后及時進行養(yǎng)護，不同批次的塊體按要求控制好拆模時間。

4.3 扭王塊的安裝

混凝土扭王塊安裝之前，先對大塊石理砌隱蔽工程進行驗收，檢查其厚度、塊石質(zhì)量和重量、表面平整度是否符合設(shè)計要求，底面平實符合扭王塊安裝要求。

扭王塊的運輸和安裝需在塊體強度達到100%后方可進行。預(yù)制場吊裝堆存扭王塊采用16 t汽車吊機，采用專用運輸車運輸?；炷令A(yù)制塊安裝采用16 t汽車吊起吊，鋼絲繩捆綁構(gòu)件兩端進行吊裝，吊裝時徐徐起落，避免碰撞，以免損壞。人工和挖掘機輔助安裝，由人工扶正塊體方向以保證準確安放到位[3]，現(xiàn)場有專人負責指揮起吊安裝。

安裝時，先從0.00 m高程坡腳處開始安裝，再安裝1:1.8斜坡面處，最后安裝4.50 m高程處的消浪平臺，自下而上逐層進行，安裝時前后塊體必須互相連接、排列緊密，左、右塊體緊靠，做到平整美觀，安裝牢固不得有翹動現(xiàn)象。在整個安裝過程中，有專人不斷檢查，發(fā)現(xiàn)有不符設(shè)計要求的，及時進行糾正?；炷僚ね鯄K現(xiàn)場安裝見圖3。

圖3 混凝土扭王塊現(xiàn)場安裝圖

4.4 扭王塊的安裝效果

黃礁門海堤外海側(cè)斜坡護面采用混凝土扭王塊，使得波浪爬高降低，削弱波浪的沖擊力，消波性能好，起到較好的消能防沖作用，同時塊體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安裝后不易損壞，規(guī)則擺放也較為美觀。2012年第11號強臺風“海葵”在寧波象山登陸，臺州海域普遍出現(xiàn)14 ～ 16級大風，沿海平原地區(qū)普遍出現(xiàn)10 ～ 12級大風，浙江沿岸海域出現(xiàn)大浪到狂浪，并伴隨著風暴潮增水，黃礁門海堤除部分堤段塊石被淘刷，總體安全，經(jīng)受住了考驗。扭王塊安裝效果見圖4。

圖4 扭王塊安裝效果圖

5 結(jié) 語

黃礁門海堤外海側(cè)直面大海，易遭受大風浪的襲擊，外坡采用混凝土扭王塊護坡，在施工過程中需注意控制塊體制作與安裝的質(zhì)量，消浪效果滿足設(shè)計要求，波浪爬高降低，堤身穩(wěn)定性好，安全可靠、經(jīng)久耐用，能夠較好的抵御風浪的淘刷，且整齊排列，較為美觀?；炷僚ね鯄K是一種安全可靠的護面形式，可推廣于海堤、港口等工程中[4 - 5]。