護面塊體安裝在防波堤工程中的應用

張守謙 中交一航局第二工程有限公司

海港工程中最為重要的一個結(jié)構(gòu)就是防波堤結(jié)構(gòu)，并且防波堤結(jié)構(gòu)具有良好的消浪性，極易適應地基的沉降，并且在施工上也很簡便。護面承受著波浪和水流的嚴重沖擊，并且保護著堤身不受波浪的沖擊，由此可見其重要性。所以應該更加重視在防波堤這一項施工中的護面體的安裝這一流程，而本文就著重闡述了護面塊體安裝在防波堤工程中的應用。

1.工程概述

本工程防波堤兼碼頭主體采用直立式沉箱結(jié)構(gòu)。碼頭前沿頂高程為6.0m，底高程為-9.0m?；A開挖至中粗砂或粗安巖持力層，回填1～500kg塊石爆夯處理至-11.0m標高處，上方回填10～100kg基床塊石至-9.0m。墻身為預制C35F300鋼筋砼沉箱，堤身主體沉箱重量按3000t控制，堤頭沉箱重量按4500t控制，沉箱頂標高3.0m，沉箱內(nèi)回填開山石碴和10～50kg塊石。沉箱上方為現(xiàn)澆C35F300砼胸墻，路面為現(xiàn)澆C30砼面層。碼頭前沿設DA-A500型橡膠護舷和450kN系船柱等附屬設施。碼頭寬度為16.7m，碼頭面外側(cè)設C35F300砼擋浪墻，擋浪墻頂高程為10.5m。沉箱基床頂外側(cè)采用安放3t四腳空心方塊護肩，護坡采用拋填2層2t以上大塊石護坡。

2.護面塊預制

護面塊體安放在防波堤面層，起抵御波浪的作用，護面塊體主要有扭王字塊、扭工字塊、四角錐、四角空心塊和柵欄板等[1]。本工程東護岸斜坡段及引堤外坡護面設計為14t扭王字塊，塊體混凝土強度等級為C30F250，共計約1057塊。同時防波堤兼碼頭3t四腳空心方塊934塊在同一個預制場預制。

2.1 護面塊預制的施工流程與方法

護面塊預制的流程圖如圖1所示。

圖1 護面塊的預制流程圖

2.2 計算護面塊預制的場地面積

這項工程的護面塊主要采用的是14t的扭王字塊和重3t的四腳空心方塊，因此要對其進行預制，預制計劃以及護面塊體的預制強度如表1所示，單個護面塊體的占地面積如表2所示。

表1 護面塊體的預制強度表

表2 單塊護面塊體占地面積

由表可知型號為14t的扭王字塊體預制所需的面積為20×3.7×4.5=333m2，型號為3t的四腳空心方塊的占地面積為7×2.5×3=52.5m2。因為模板的拆除還需要一定的時間，所以還需要預留出多一倍的面積。因此扭王字塊體的占地面積為666m2，空心方塊的占地105m2，因此總共的護面塊的預制場地需要771m2。

2.3 護面塊堆放場地的面積計算

當護面塊預制完成后，至少需要一個月左右的時間才能達到強度，只有在達到強度之后才能進行安裝。將塊體堆放成兩層，扭王字塊的堆放場地的面積為20×28×3.7×3.7÷2=3833.2m2，需要7×28×2.6×2.6÷2=662m2來堆放預制好的四腳空心方塊，經(jīng)過計算可知一共需要3833.2+662=4495.2m2來堆放預制好的護面塊。

2.4 確定護面塊預制模板的數(shù)量

為了按時完成扭王字塊的預制計劃，護面塊預制的模板數(shù)量按照一天預制數(shù)量的2倍進行配備，并且為了防止模板短缺，還要留有一定的富余，從而保證在模板的保養(yǎng)維修期間不阻礙正常的施工[2]。不同型號的護面塊體配備的模板數(shù)量如表3所示。

表3 配備的模板數(shù)量表

3.護面塊體安裝

3.1 護面塊安裝概況

本工程東護岸及引堤外側(cè)安放14扭王字塊體，共計1057塊。護面塊體安放施工工藝流程如圖2所示。

圖2 護面塊體安放施工工藝流程圖

3.2 護面塊安裝施工方法

3.2.1 安裝參數(shù)計算

塊體安放網(wǎng)格是根據(jù)塊體安放密度和防波堤外形尺寸設計計算出每個塊體安放的位置，根據(jù)《防波堤設計與施工規(guī)范》計算公式為：

N—扭王字塊體個數(shù)；

A—垂直于厚度的護面層平均面積，按100m2計；

n'—護面塊體層數(shù)，取1；

c—塊體形狀系數(shù)，取1.38；

p—護面層的空隙率，取50%；

rb—護面塊體重度，取23KN/m3；

W—單個塊體重量，取14t。

100m2塊體約可以安裝21塊。

扭王字塊體的安裝圖紙見圖3。

圖3 扭王字塊體的安裝圖紙

3.2.2 護面塊安裝順序與安裝記錄

（1）在坡面上安裝護面塊的順序。在坡面上安裝護面塊時，先安裝坡腳的部分然后延申至坡肩[3]。首先在安裝開始的地方安裝一個三角形的區(qū)域，然后在三角形的區(qū)域上向前、向上依次按照菱形進行安裝。在坡面上安裝護面塊的順序如圖4所示。

圖4 在坡面上安裝護面塊的順序圖

（2）陸上縱向安裝護面塊的順序。護面塊體縱向安裝的順序是按照階梯形沿著堤身的方向進行分段安裝，以30m為一段。扭王字塊護面塊在陸上安裝的示意圖如圖5所示。

圖5 扭王字塊體在陸上安裝的示意圖

（3）護面塊的安裝。首先將護面塊體用履帶吊機吊起，駕駛員根據(jù)定位系統(tǒng)的顯示，對護面塊定點隨機安放。起重工在對護面塊進行安放時一定要注意安放的姿勢。一旦塊體安放完成，吊索就會自動脫鉤，起重工的主要任務就是捆綁塊體并且指揮駕駛員進行安放。

（4）對安放的施工進行記錄。需要使用專門的表格對塊體安放施工進行記錄，記錄的內(nèi)容有每一個安放的區(qū)塊、區(qū)塊安放的起始地點、安放塊體的排列的序號，對每一個塊體的安放做好詳細的記錄。

3.3 護面塊體起吊、堆放、運輸、安裝的注意事項

在墊層塊石拋離之后就要展開護面塊體的施工，風浪會在一定程度上對堤心石和墊層石造成破壞，所以為了避免風浪的破壞，要盡量縮小堤心石和墊層石的暴露面。其次要注意在斷面上分情況進行作業(yè)，在平面上采取內(nèi)外側(cè)交叉的流水作業(yè)，平行流水作業(yè)主要應用在縱向上。此外在護面塊安裝順序上，先對外坡的護面塊進行安裝。下面對護面塊的起吊、堆放、運輸、安裝的注意事項進行詳細的描述。

3.3.1 護面塊起吊和堆放的注意事項

首先是護面塊起吊的要求是必須達到護面塊混凝土的所要求的強度，其次是要安排專門的指揮人員對起吊工作進行指揮，防止護面塊成品的損壞。還有就是在起吊和堆放的時候要注意小心，避免塊體之間的碰撞。最后要求護面塊堆放的地方必須平整，并且預制塊體的堆放在兩層以下。

3.3.2 護面塊運輸和安裝的注意事項

首先是護面塊在運輸時，要小心施工，杜絕掉角、斷肢情況的出現(xiàn)。塊體的擺放要有順序，并且遵循緊密整齊的原則，以便后期安裝時掛鉤。其次要注意堤心石和墊層材料被波浪損壞的可能，在安裝護面塊體之前修正不符合要求墊層的坡度和表面的平整程度。還需要對護面塊的規(guī)格、型號和質(zhì)量進行檢查，對于與設計要求不符合的護面塊體進行報廢。此外，要嚴格把控扭王字塊的安裝方式，利用定位系統(tǒng)進行定點安裝，杜絕漏放或者過大隆起的現(xiàn)象出現(xiàn)。為了最大程度的避免漏放，可以先按照設計數(shù)量的大部分對網(wǎng)點的位置進行計算之后，然后進行定點隨機安放，最后再進行檢查。

4.護面塊體安裝的功效分析

這項工程護面塊的運輸方式采取的是陸上運輸，回填完陸域后，保證陸上道路的通行順暢，護面塊也就直接被運輸?shù)搅耸┕さ膱龅亍?/p>

4.1 護面塊體陸上運輸?shù)膹姸?/h3>

用承載量50t的吊裝車吊裝扭王字塊，首先是將扭王字塊與吊裝車的的吊鉤相銜接，然后花費大概兩分鐘的時間進行起吊、移動位置、完成裝車等，最后再花費1分鐘左右的時間摘鉤，整個流程總共用時4分鐘。在進行運輸時選用的是承載量50t的平板車，一輛車依次可以運輸兩塊護面塊。假設平板車的行駛速度為10km/h，運輸?shù)木嚯x為3km，那么一輛車運輸往返的總時間為36min。在進行吊卸時采用的是150t履帶吊卸車，每塊需要花費2min的時間。根據(jù)以上現(xiàn)場實地假設，發(fā)現(xiàn)運輸兩塊護面塊需要花費4×2+36+2×2=48min的時間，規(guī)定每輛車每天工作8個小時，那么一輛車一天可以完成20塊護面塊的運輸量。

4.2 履帶吊陸上安裝工效

采用規(guī)格為150t的履帶吊進行陸上安裝，安裝的流程為掛鉤、起吊、轉(zhuǎn)動吊臂、脫鉤，這一整套流程下來需要花費的時間粗略估計在6分鐘左右。規(guī)定每天工作的時間為8個小時，因此估計一臺150t履帶吊在一天的安裝量可以達到100塊。因為是在陸上安裝，所以不會受到明顯的風浪的影響，假設一個月進行作業(yè)的時間按照25天計算，那么一個月就可以完成2500塊的安裝工作量。

5.結(jié)束語

護面塊在防波堤中起著非常重要的作用，可以抵御海浪對波堤結(jié)構(gòu)的沖擊與侵蝕，起到了保護堤身的作用。本文介紹了防波堤兼碼頭主體采用直立式沉箱結(jié)構(gòu)工程概述，之后闡述了護面塊體安裝在防波堤中的施工準備以及施工的流程和方法，總結(jié)出了護面塊安裝過程中的注意事項，并且分析了此工程護面塊安裝的工效，為項目的總體工程全面施工提供了有力保障。