陳 凌

(中交四航局第三工程有限公司， 廣東 湛江524009)

目前， 在低堤身越浪式拋石斜防波堤施工流程中， 以及在從水下施工變?yōu)樗鲜┕ぁ?水上施工變?yōu)殛懮鲜┕し椒ㄉ希?拋石理坡、 護(hù)面塊體安裝及堤身穩(wěn)定等質(zhì)量問題難以控制[1-3]。 某防波堤工程總拋石量為190 萬m3， 防波堤總長度2 028.6 m，堤頂高程為6.0 m， 為拋石斜坡堤形式， 堤身坡度為1∶1.5， 堤頭段和轉(zhuǎn)彎段外側(cè)擴(kuò)大為1∶2， 采用10、 15、 20 t 共3 種規(guī)格扭王字塊護(hù)面， 采取定位水拋與陸上推填相結(jié)合的方式拋石施工， 拋石原泥面高程-15 ～-8 m 不等。 本文論述在低堤身越浪式拋石斜防波堤施工流程中如何控制影響質(zhì)量的關(guān)鍵性因素。

1 質(zhì)量難點(diǎn)的關(guān)鍵性因素分析

某工程所在海域海況惡劣， 冬季的寒潮、 夏季的西南季風(fēng)和臺風(fēng)對在建防波堤的結(jié)構(gòu)安全構(gòu)成巨大威脅。 特別是寒潮所帶來的北偏西方向波浪對防波堤造成巨大破壞， 致使已完成的27 m 堤身在高程-1.0 m 以上部分均被摧毀， 不但造成巨大經(jīng)濟(jì)、 工期損失， 且難以對堆高部分恢復(fù)原斷面質(zhì)量。 因此， 在海況惡劣條件下確保施工過程中堤身結(jié)構(gòu)安全是整體工程質(zhì)量的關(guān)鍵。

由于工程為越浪式防波堤， 堤頂高程低、 寬度小， 堤心石和扭王字塊安裝在內(nèi)的多個分部分項工程施工方式均為水上作業(yè)， 約80%護(hù)面扭王字塊位于設(shè)計低水位以下， 若要把駁船水上安裝扭王字塊改為在陸上進(jìn)行安裝， 須配置150 t 履帶吊機(jī)方能滿足吊裝距離要求， 且主要的質(zhì)量要求是單位面積內(nèi)安裝塊數(shù)， 即安裝密度是否達(dá)到設(shè)計密度要求， 見表1。 本工程10 t 扭王字塊安裝設(shè)計密度為25 塊∕(100 m2) ， 15 t 扭王字塊安裝設(shè)計密度為19 塊∕(100 m2)， 20 t 扭王字塊安裝設(shè)計密度為16 塊∕(100 m2)。 水下扭王字塊安裝的定位則是關(guān)鍵性問題。

表1 防波堤扭王字塊安裝參數(shù)

針對防波堤在施工過程中及施工后受波浪力直接作用的特點(diǎn)， 確保各拋石到位和穩(wěn)定是防波堤體系穩(wěn)定的基礎(chǔ)， 因此， 防波堤堤身在施工過程中的穩(wěn)定性和確保防波堤護(hù)面體系在施工完成后的穩(wěn)定性是防波堤施工的關(guān)鍵保證。

要全面了解防波堤的沉降、 水平位移情況，須設(shè)置臨時觀測點(diǎn)及永久觀測點(diǎn)， 并常對其變形進(jìn)行分析， 得出變形的規(guī)律及變化， 有效監(jiān)控防波堤在施工、 完工期間的安全性、 適用性、 耐久性， 避免因沉降、 位移原因造成質(zhì)量事故。

2 關(guān)鍵性因素的控制措施

2.1 硬化臨時道路，采用堤頂應(yīng)力消散措施

防波堤基本淹沒在海水中， 其堤頂正好處于浪濺區(qū)， 受到漲落潮和波浪的破壞很大。 如果按照常規(guī)施工方法， 每次退潮后都須動用機(jī)械對臨時堤頂?shù)缆愤M(jìn)行清理、 修復(fù)， 質(zhì)量驗收無法完成，相當(dāng)耗費(fèi)時間和成本。 因此采取了適當(dāng)降低堤頂施工高度、 對臨時通道進(jìn)行硬化處理、 根據(jù)波浪特征計算設(shè)置一定間距的消浪泄能孔、 在硬化路面兩邊沿設(shè)置加強(qiáng)鋼絲網(wǎng)等措施(圖1)， 保障了施工堤頂臨時道路經(jīng)受住風(fēng)浪和潮水的沖擊不破壞， 極大改善施工安全條件， 確保在惡劣施工條件下堤身結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與安全。

圖1 采用堤頂應(yīng)力消散措施控制堤身質(zhì)量

2.2 使用RTK 系統(tǒng)控制水下扭王字塊安裝的定位

為達(dá)到水下扭王字塊安裝的定位準(zhǔn)確性， 應(yīng)用中海達(dá)RTK 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)防波堤扭王字塊安裝的實(shí)時定位顯示(圖2)， 可顯示移動塊與放樣點(diǎn)的相對位置并提供操作作業(yè)[4]。

圖2 扭王字塊定點(diǎn)安裝顯示

2.2.1 安裝網(wǎng)格設(shè)計

為使扭王字塊安裝密度達(dá)到設(shè)計要求， 安裝前根據(jù)扭王字塊規(guī)格和防波堤外形尺寸確定每個扭王字塊的定點(diǎn)安裝坐標(biāo)， 采用定點(diǎn)隨機(jī)安裝，安裝網(wǎng)格采用梅花形布置。

網(wǎng)格間距的計算公式為[5]:

式中:N為每100 m2面積內(nèi)扭王字塊安裝個數(shù)；B為相鄰塊體行間距(m)，B=1.15H；L為前后相鄰排的間距(m)，L≈0.57B；H為扭王字塊設(shè)計高度(m)。

經(jīng)計算， 對10 t 扭王字塊，N=25 塊，B取2.773 m，L取1.442 m； 對15 t 扭王字塊，N=19 塊，B取3.181 m，L取1.654 m； 對20 t 扭王字塊，N=16 塊，B取3.467 m，L取1.803 m。

計算確定扭王字塊定點(diǎn)安裝間距B、L后， 在已有防波堤總平面布置圖上完成扭王字塊安裝網(wǎng)格圖(圖3)。

圖3 扭王字塊安裝網(wǎng)格

2.2.2 安裝點(diǎn)坐標(biāo)

根據(jù)扭王字塊安裝網(wǎng)格圖， 對扭王字塊安裝點(diǎn)按順序進(jìn)行快速編號。 編號完成后， 選擇扭王字塊安裝點(diǎn)編號， 完成扭王字塊安裝定點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)據(jù)提取(圖4)。

圖4 定點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)提取操作界面

2.2.3 RTK 系統(tǒng)安裝連接

根據(jù)控制點(diǎn)， 建立RTK 基準(zhǔn)站， 經(jīng)由電臺發(fā)送實(shí)時差分信號。 在起重機(jī)上安裝RTK 移動站， 使扭王字塊安裝時RTK 移動站與扭王字塊質(zhì)心平面坐標(biāo)重合。 本工程將移動站懸掛于吊鉤下方。

2.2.4 扭王字塊安裝

扭王字塊安裝時， 起重指揮人員手持平板電腦， 選擇放樣點(diǎn)， 根據(jù)平板電腦顯示相對位置和引導(dǎo)信息， 指揮起重機(jī)吊運(yùn)扭王字塊向放樣點(diǎn)靠近。 根據(jù)提示微調(diào)扭王字塊移至與放樣點(diǎn)平面距離小于0.2 m 即可緩慢下放扭王字塊， 完成扭王字塊安裝。 安裝作業(yè)完成后， 導(dǎo)出扭王字塊實(shí)際安裝點(diǎn)平面坐標(biāo)， 計算與設(shè)計放樣點(diǎn)偏差， 并將實(shí)際安裝點(diǎn)展開到安裝網(wǎng)格CAD 圖中對比檢查有無漏放、 重疊。

2.3 應(yīng)用無人機(jī)航拍協(xié)助防波堤護(hù)面塊體安裝密度的控制措施

防波堤工程平面布置范圍大， 扭王字塊安裝施工區(qū)域也相對較大， 安裝密度、 勾連咬合質(zhì)量檢查困難。 因此， 采取無人機(jī)航拍協(xié)助控制防波堤護(hù)面塊體安裝密度。 即提前在安裝好的扭王字塊頂上噴涂上明顯的4 個點(diǎn)， 并測好4 點(diǎn)的坐標(biāo)， 算出面積， 然后降低無人機(jī)飛行高度， 定點(diǎn)抓拍該范圍， 計算扭王字塊的安裝密度并監(jiān)測相互間的咬合情況(圖5)。 起到了積極的協(xié)助和支持作用， 值得類似海上工程施工管理借鑒和推廣。

圖5 無人機(jī)航拍協(xié)助扭王字塊安裝質(zhì)量控制

2.4 加密布設(shè)沉降位移觀測桿措施

要全面了解防波堤的沉降、 水平位移情況，須設(shè)置臨時觀測點(diǎn)及永久觀測點(diǎn)， 并對其變形進(jìn)行分析， 得出變形的規(guī)律及變化， 有效監(jiān)控防波堤在施工、 完工期間的安全性、 適用性、 耐久性，避免因沉降、 位移原因造成質(zhì)量事故。

3 施工過程的質(zhì)量控制

1)堤心石卸料時， 自卸汽車應(yīng)盡可能靠近堤頭以利于石料向前滾落， 減少卸在堤頂面的石料數(shù)量。 卸料完成后， 再用挖掘機(jī)和裝載機(jī)向前推填。

2)堤心石陸拋過程中， 超拋堤心石， 控制堤頂高程3.0 m、 堤頂寬度不小于8.0 m， 采用RTK系統(tǒng)測量控制。

3)塊石墊層水拋?zhàn)鳂I(yè)緊跟堤心石陸拋?zhàn)鳂I(yè)施工， 采用裝載機(jī)上平板船拋填、 RTK 系統(tǒng)平面定位， 人工打水砣控制高程。 水拋時， 船身垂直于防波堤堤軸線， 裝載機(jī)鏟起石料后從兩側(cè)船舷拋下， 拋填達(dá)到高程后移船拋填下一斷面， 每次移船距離2～3 m。

4)心石推填至日最低潮位低于1.0 m 時(一般持續(xù)5～6 d)， 停止堤心石陸拋， 換填超拋部分堤心石為塊石墊層， 開始墊層塊石理坡作業(yè)， 控制頂高程3.0 m。 理坡作業(yè)在潮位最低時進(jìn)行， 在堤頂間隔15 m 設(shè)置木質(zhì)理坡架， 作為坡面高程參照。 水下部分坡面， 采用長臂挖機(jī)配合人工打水控制高程。

5)理坡完成后， 堤頂鋪二片石整平， 控制堤頂高程為2.9 m。

6)底塊石水拋采用反鏟挖掘機(jī)或裝載機(jī)船上拋填、 RTK 系統(tǒng)平面定位、 人工打水坨控制高程。水拋時， 船身垂直于防波堤堤軸線， 裝載機(jī)或挖掘機(jī)裝石料后從兩側(cè)船舷拋下， 拋填達(dá)到高程后移船拋填下一斷面， 每次移船距離裝載機(jī)拋為2～3 m、 挖掘機(jī)拋為4～5 m(圖6)。

圖6 護(hù)底塊石水拋施工

4 結(jié)語

1)堤身拋石、 理坡將水下施工變?yōu)樗鲜┕ぁ⑺鲜┕ぷ優(yōu)殛懮鲜┕ぃ?將水下控制轉(zhuǎn)為水上控制， 有效地確保施工的連續(xù)性和可控制性。

2)護(hù)面塊體的安裝以技術(shù)創(chuàng)新保質(zhì)量， 以質(zhì)量保進(jìn)度， 使得各工序操作銜接并進(jìn)。

3)定期施工過程及工后沉降監(jiān)控確保堤身的穩(wěn)定。

4)采用新設(shè)備檢驗各工序在施工過程的符合性， 在類似海況的工程施工中有一定的借鑒意義。