履帶吊配合GPS陸上定點拋石工藝研究
——以科特迪瓦阿比讓港口擴(kuò)建項目為例

趙 攀 ，楊旭林

1.中國港灣西部非洲區(qū)域公司，科特迪瓦 999063 KTDW

2.中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066000

1 工程概況

阿比讓港位于非洲科特迪瓦的阿比讓市，自1951年弗里迪運河開通以來，已經(jīng)發(fā)展為科特迪瓦第一大港和西非最大的集裝箱港。該港位于埃布里耶潟湖沿岸，通過寬250m、水深13.5～15m的弗里迪運河與幾內(nèi)亞灣連通，可通航萬噸級海輪。擬改造的防波堤即位于弗里迪運河的口門處，工程包括老防波堤的拆除和新防波堤的修建，河口寬度從200m擴(kuò)大到250m，西防波堤堤頭需要退后約77m，向海側(cè)延長約25m，新建西防波堤的總長度約為600m。

2 工程特點及難點

防波堤處于運河口門處，運河內(nèi)水流流速大、涌浪高，棱體塊石尺寸及重量較大，傳統(tǒng)的駁船挖掘機(jī)拋填工藝無法滿足施工質(zhì)量要求，必須采取陸上定點拋填的方式。施工人員采用履帶吊進(jìn)行陸上拋填時，由于運河內(nèi)水流流速大，吊斗鋼絲繩隨水流傾斜嚴(yán)重，影響拋填精度。

一般情況下，棱體塊石在第一排Core-Loc塊體安裝完成后進(jìn)行拋填，塊石緊鄰塊體，拋填時若有較大涌浪影響，容易磕碰塊體。根據(jù)拋填斷面厚度及塊石尺寸，需拋填2層至3層塊石方能滿足厚度要求，但是由于塊石尺寸較大，塊石之間縫隙也隨之增大，增加了拋填完成后的驗收難度。

3 壓腳棱體陸上定點拋填施工工藝

3.1 施工工藝流程

具體施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備→塊石運輸→塊石填裝→履帶吊起吊→定點安裝→分項驗收。

3.2 施工準(zhǔn)備

（1）測量人員使用GPS對棱體塊石拋填區(qū)域底部的墊層塊石標(biāo)高進(jìn)行測量，測量方法采用船上打坨方式。測量人員采集底部標(biāo)高數(shù)據(jù)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算并確定拋填高度和拋填量，結(jié)合吊斗尺寸和每斗裝填量繪制塊石拋填位置和拋填量圖，拷入履帶吊預(yù)先安裝的GPS系統(tǒng)內(nèi)，作為指導(dǎo)施工的依據(jù)。

（2）由于棱體塊石拋填順序?qū)佁钯|(zhì)量有直接影響，相關(guān)人員在施工前應(yīng)與履帶吊司機(jī)和相關(guān)輔助人員進(jìn)行技術(shù)交底，并對每個拋填點位進(jìn)行編號，就塊石規(guī)格、拋填位置、拋填范圍、每個點拋填斗數(shù)和每斗裝填方式進(jìn)行列表說明，避免誤拋和漏拋而產(chǎn)生補拋成本[1]。

（3）提醒作業(yè)人員在施工過程中注意觀察吊斗鋼絲繩傾斜程度，判斷水流對吊斗的影響，并且根據(jù)傾斜程度適當(dāng)調(diào)整拋填位置，以糾正因水流影響產(chǎn)生的偏移。

（4）相關(guān)輔助工具和材料準(zhǔn)備。制作拋填鋼制吊斗，吊斗尺寸為2.4m×1.2m×0.2m，采用10mm厚鋼板和槽鋼焊接制成，吊斗呈簸箕型；使用2.4m長槽鋼兩端上下兩側(cè)焊接吊環(huán)作為吊杠起吊吊斗；準(zhǔn)備5根長度均為10m的鋼絲繩，2根5m的鋼絲繩，2根2cm粗的編織繩，9個5T的卡環(huán)[2]。

（5）施工之前檢查儀器和輔助工具狀態(tài)。檢查履帶吊GPS系統(tǒng)是否正常，校準(zhǔn)儀器精度滿足施工精度要求；檢查吊斗、鋼絲繩和卡環(huán)狀態(tài)，應(yīng)符合安全要求，從而保證施工安全。

3.3 塊石運輸

棱體塊石規(guī)格為4～6t和6～8t兩種，分別放置于3.9m3和8.5m3Core-Loc塊體外側(cè)，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。石料源自阿比讓Sikensi地區(qū)項目部自采石場，采用鉆孔爆破、挖掘機(jī)挑料篩分方法進(jìn)行規(guī)格石開采，石場距離防波堤現(xiàn)場96km，首先采用自卸車運輸至距離現(xiàn)場10km的石料出運碼頭，然后裝船運輸至防波堤現(xiàn)場暫時存放[3]。

3.4 塊石裝填

塊石裝填前，將事先準(zhǔn)備好的吊斗和吊杠通過鋼絲繩和卡環(huán)連接起來，分別在吊斗4個角連接4根10m的鋼絲繩，鋼絲繩的另一頭連接至對應(yīng)的吊杠兩端，吊斗背側(cè)（非開口側(cè)）連接1根10m的鋼絲繩，并與履帶吊副鉤相連。履帶吊提主鉤，落副鉤，使吊斗四角鋼絲繩剛好拉直，副鉤鋼絲繩松弛為宜。施工人員用挖掘機(jī)或裝載機(jī)將塊石平穩(wěn)地裝入鋼制吊斗內(nèi)，每斗裝入2～3塊，整體重量不得超過15t，裝填時要注意將不同尺寸和形狀的塊石有規(guī)則地碼放，保證石料穩(wěn)定性。

3.5 履帶吊起吊

履帶吊垂直于防波堤軸線方向駐位，塊石裝填完畢后，履帶吊先提副鉤至鋼絲繩剛好拉直受力后停止，隨后提主鉤使吊斗離開地面約1～2m，逐漸轉(zhuǎn)向運河一側(cè)，吊杠兩端分別綁扎一根編織繩作為晃繩，人工控制吊杠方向，從而控制吊斗朝向。

3.6 定點安裝

250t履帶吊使用吊機(jī)吊臂頂端的GPS自行定位。根據(jù)石料規(guī)格大小將施工區(qū)域分成不同尺寸的網(wǎng)格并進(jìn)行編號，一般網(wǎng)格間距為1.2m×2.4m，以每分格拋填2～3斗填滿為準(zhǔn)。履帶吊司機(jī)根據(jù)駕駛室內(nèi)電腦顯示的平面位置，按照網(wǎng)格及預(yù)先交代的拋填順序定點拋填，點位于網(wǎng)格中心位置偏差≤20cm。吊斗到達(dá)指定位置后，通過晃繩調(diào)整吊杠方向，保證吊斗開口朝向運河側(cè)，避免朝內(nèi)側(cè)傾倒砸到下部Core-Loc塊體，下放鋼絲繩主鉤入水，到達(dá)距設(shè)計頂標(biāo)高1～2m，提升副鉤使吊斗向前傾，塊石倒入拋填區(qū)域后，同時提升主鉤和副鉤使吊斗出水放置陸地上，檢查吊斗及吊索具無異樣后方可繼續(xù)裝填塊石。

采用此種方式進(jìn)行塊石拋填，每斗開始裝料到拋填結(jié)束需要約10min時間，每斗裝料約3m3。受潮汐影響，水流流速最大時段料斗偏移較大，無法施工，每個臺班按照10h考慮，受影響時間約2h，則每天可正常施工8h，工效為每臺班144m3。

3.7 分項驗收

重復(fù)上述操作直至將所有點位逐次拋填完畢后，進(jìn)行驗收工作。

（1）制作一根30mm×30mm×20m的方管，用6m長的方管焊接即可，接口處要用打磨機(jī)打磨光滑，鋼管頂部焊接吊環(huán)，用不同顏色的油漆在鋼管表面以1m為單位涂刷刻度線。使用鋼筋制作一個高0.5m、底部直徑1m的圓錐體盤，圓錐體頂部焊接兩個螺栓，同時在方管底部焊接一個配套的螺母，使圓盤可與方管底部機(jī)械連接，方便隨時拆卸。

（2）在塊石吊斗背側(cè)中點處焊接一根長20cm、直徑50mm的圓管，在背側(cè)一端焊接一根長20cm、直徑30mm的圓管，保證兩根圓管頂部高程一致。將方管頂端與履帶吊副鉤連接，提升副鉤至方管完全離地，使方管底部插入中點圓管內(nèi)，連接好圓盤。將GPS對中桿插入一端的圓管內(nèi)進(jìn)行定位，做好固定措施，設(shè)置GPS桿高為0，即測量標(biāo)高為GPS接收機(jī)高程。此種方法可有效減小方管插入水中后受水流影響產(chǎn)生的偏移，也不需要人員手持儀器，避免了人員傷亡。

（3）履帶吊同時起吊方管和吊斗，通過GPS進(jìn)行定位，由于GPS與方管間距為1.2m，定位時注意進(jìn)行相應(yīng)樁號調(diào)整。調(diào)整吊斗開口朝向運河一側(cè)，方管位于岸邊一側(cè)，下放吊斗至水面以上2m左右保持不動，隨后下放副鉤將方管插入水中直至接觸塊石表面停止，通過望遠(yuǎn)鏡讀取圓管頂部數(shù)據(jù)h，同時記錄GPS高程數(shù)據(jù)h1，則塊石頂面高程H=h1-h。

通過此種方法依次對拋填完成區(qū)域進(jìn)行測量驗收，不符合設(shè)計要求部位則重新補拋或挖除。發(fā)現(xiàn)超高部位，則用抓斗式挖泥船機(jī)清理，不足低凹處采用鐵鏈或鋼絲繩將塊石捆綁牢固進(jìn)行補拋，脫鉤器采用Core-Loc塊體專用脫鉤器。塊石捆綁要牢固，脫鉤器通過鋼絲繩與副鉤相連。

4 質(zhì)量保障方法及標(biāo)準(zhǔn)

（1）拋填前認(rèn)真進(jìn)行棱體塊石底部測量，計算好各區(qū)段的工程量，繪制拋填框圖時要與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)，并安排兩人及以上互查，保證計算無誤，施工過程中指定專人指揮拋填，盡量使拋填均勻。施工前要對各司操手以及指揮人員進(jìn)行技術(shù)交底，留存書面資料。

（2）定期對GPS進(jìn)行校核，保證其精度滿足施工要求，確保拋石拋填質(zhì)量。

（3）在施工過程中，安排專人進(jìn)行水流流速測量，每隔30min測量一次，并且根據(jù)流速計算沖距，由此調(diào)整定位偏移距離。

（4）每完成一個施工區(qū)域，就組織測量驗收一次，及時掌握超拋、欠拋等施工質(zhì)量情況，為后期拋石施工積累數(shù)據(jù)及經(jīng)驗。

（5）石料經(jīng)過檢驗合格后，方可進(jìn)行拋填。

（6）在施工過程中，要嚴(yán)格控制起拋點，防止石塊滑落影響航道疏浚；同時，還要嚴(yán)格遵守項目技術(shù)規(guī)格書和施工規(guī)范中對于塊石規(guī)格質(zhì)量和拋填質(zhì)量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。

5 結(jié)束語

防波堤護(hù)面部分對于整個防波堤結(jié)構(gòu)的影響至關(guān)重要，科特迪瓦阿比讓港口擴(kuò)建項目防波堤工程作為阿比讓港口阻擋外海涌浪的天然屏障，對Core-Loc護(hù)面塊體及對其穩(wěn)定性影響較大的棱體塊石施工質(zhì)量提出了更高的要求。該項目針對運河高水流流速和涌浪的現(xiàn)狀，提出了履帶吊配合鋼制吊斗進(jìn)行Core-Loc壓腳棱體陸上定點拋填施工工藝，保證了惡劣環(huán)境下的施工質(zhì)量，對防波堤整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性起到了至關(guān)重要的作用。