王小磊，蔡大昕

（中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066000）

1 工程概況

1.1 工程概述

某工程港池航道水深6 m，航道平均寬度90 m，其中最大寬度132 m（范圍極?。⒆钚挾?2 m，航道最小寬度恰位于碼頭前沿停泊水域，航道兩側(cè)為天然礁盤，很難拓展。碼頭泊位總長度72 m，為重力式方塊結(jié)構(gòu)，共兩層，安裝底高程-4.2 m，頂高程3.3 m。其中上層方塊169.42 t/件，下層方塊172.78 t/件，上、下層方塊通過在抗震孔內(nèi)插設(shè)鋼軌、并澆筑混凝土形成整體。

1.2 氣象條件

工程區(qū)域熱帶海洋季風(fēng)氣候，冬季盛行偏北季風(fēng)，夏季盛行偏南風(fēng)；年太陽輻射量大，日照時間長，干濕季節(jié)分明，冬季降水量小，夏季降水量大，災(zāi)害性天氣發(fā)生頻繁，熱帶氣旋影響強(qiáng)烈。

風(fēng)向分布具有顯著的季節(jié)性，從9月至次年的2月，盛行東北季風(fēng)，3月至8月，盛行偏南風(fēng)。且大風(fēng)日數(shù)較多，年大于8級大風(fēng)日數(shù)在44天左右，大風(fēng)日數(shù)分布與平均風(fēng)速分布趨勢一致，冬秋季較多，實(shí)測最大風(fēng)速達(dá)71 m/s。

圖1 方塊安裝結(jié)構(gòu)斷面

1.3 水文條件

工程區(qū)海域潮流為規(guī)則半日潮流和不規(guī)則日潮流。流速介于13～80 cm/s之間，其漲落潮基本方向是NW-SE方向。表層余流方向都在NW-NE這個范圍，速度在6～45 cm/s之間。

風(fēng)浪占82.99 %，涌浪占17.01 %，風(fēng)浪波型為主要特征。最大的波向?yàn)镹E向，其次是S和SSW向。最大波高為4.9 m，出現(xiàn)在S向，其次為4.8 m，出現(xiàn)在SSW向。強(qiáng)浪向?yàn)镾W向，次強(qiáng)浪向?yàn)镹向，波高分別為1.53 m和1.52 m。項目海區(qū)為弱潮海區(qū)，潮位特征值如下：

最高潮位1.17 m，最低潮位-0.91 m，平均高潮位0.89 m，平均低潮位-0.75 m，月均潮差0.92 m，多年平均最大潮差1.60 m；

極端高水位：3.04 m（重現(xiàn)期100年），極端低水位：-0.2 m（重現(xiàn)期50年）；

設(shè)計高水位：2.2 m（高潮累積頻率10 %），設(shè)計低水位：0.4 m（高潮累積頻率90 %）；

乘潮水位：1.2 m（平均海平面）。

1.4 地質(zhì)條件

土層自上而下依次為中砂、角礫。

1.5 施工環(huán)境

工程所在地原材料、機(jī)具短缺，均需通過船運(yùn)輸至施工現(xiàn)場；受場地條件限制，不具備建設(shè)方塊預(yù)制場的條件；施工區(qū)域濕度大，海水腐蝕性強(qiáng)，原材料不宜儲存。

施工期為5～7月，東南風(fēng)盛行，且為臺風(fēng)多發(fā)季節(jié)，不利于方塊安裝。

2 方塊遠(yuǎn)程外海駁運(yùn)

方塊預(yù)制場距工程區(qū)海域約400 n mile，遠(yuǎn)程運(yùn)輸速度≤5 n mile/h，運(yùn)輸時間約85 h。

2.1 運(yùn)輸船舶選型

綜合考慮海上航線運(yùn)輸水文條件、遠(yuǎn)程外海運(yùn)輸船舶安全、工程區(qū)海域航道水深、方塊運(yùn)輸成本、施工工期等因素，配置2艘5 000 t平板運(yùn)輸駁船（船長98 m、船寬16 m，型深7.4 m）及分兩批出運(yùn)，第一批出運(yùn)底層的19塊（3 107.8 t），第二批出運(yùn)頂層的17塊（2 805.26 t）。

2.2 運(yùn)輸船舶加固措施

方塊沿運(yùn)輸駁船船長方向呈兩排、對稱布置，中間放置木枋隔斷，裝船順序與安裝順序相反，先裝船艉位置，后裝船艏位置。

裝船完成后，在方塊四角位置的甲板上均焊接[200槽鋼進(jìn)行限位，并采用木楔子加固，頂面采用Ⅰ200工字鋼壓杠，緊張器與甲板上的[200槽鋼連接加固，防止運(yùn)輸途中船舶晃動導(dǎo)致方塊移動，發(fā)生船舶偏載、傾覆等事故。

圖2 方塊運(yùn)輸加固示意

2.3 遠(yuǎn)程外海運(yùn)輸

船舶起航前，做好未來一周內(nèi)沿途氣象資料、海況信息收集，確保無6級以上大風(fēng)后方可起航。運(yùn)輸駁船配備衛(wèi)星電話，定時溝通。采用船載DGPS系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航。運(yùn)輸駁船到達(dá)工程區(qū)海域附近后，由交通船進(jìn)行領(lǐng)航。

3 施工船舶駐位

3.1 方塊安裝船舶選型

船舶進(jìn)場前，對港池水深進(jìn)行測量。綜合考慮方塊單重、起重船水上吊裝安全系數(shù)、工程區(qū)海域航道水深及寬度等因素，選用350 t全回轉(zhuǎn)起重船（船長64 m、船寬20 m，型深4.5 m，C型方塊吊重下起重船舷外跨距為34 m）進(jìn)行安裝。

3.2 船舶駐位

工程區(qū)海域淺狹、淺礁較多、船舶錨地處海況差、風(fēng)急浪高，船舶駐位時需要考慮的因素：

1）碼頭前沿滿足船舶吃水要求的停泊水域長度僅82 m，出于安全考慮，起重船、運(yùn)輸駁船均無法平行碼頭作業(yè)；

2）無風(fēng)浪情況下，船舶垂直碼頭軸線方向布置較安全，但可移船幅度狹窄，選用全回轉(zhuǎn)起重船為宜；

3）垂直碼頭軸線方向布置時，運(yùn)輸駁船、起重船均需根據(jù)方塊安裝進(jìn)程反復(fù)絞纜移船，而海域淺狹、港池面積小又限制了移動幅度，在安裝一定數(shù)量后，需調(diào)換運(yùn)輸駁船、起重船位置，且受風(fēng)浪影響較大，船舶定位精度不高。

圖3 船舶定位及移船示意

綜合上述因素，為減少移船頻率、提高安裝效率，保證船舶安全，確定船舶駐位如下：

1）每日安裝首件方塊時，船舶吃水較大，應(yīng)在漲潮期、風(fēng)力弱或無風(fēng)的情況下進(jìn)行，以保證滿足船舶吃水條件的海域面積；

2）運(yùn)輸駁船沿碼頭軸線方向斜向駐位，起重船沿垂直碼頭軸向方向斜向駐位；

3）運(yùn)輸駁船船艉分別向海側(cè)、陸側(cè)帶下錨、帶纜，船艏向強(qiáng)風(fēng)向下錨，起重船船艉向海側(cè)下錨、向強(qiáng)風(fēng)向帶纜；

4）起重船吊運(yùn)方塊越過運(yùn)輸駁船進(jìn)行定位及安裝，先安裝船艏方塊、后安裝船艉方塊；

5）施工期間東南風(fēng)為常風(fēng)向、強(qiáng)風(fēng)向，隨著方塊安裝進(jìn)程，運(yùn)輸駁船吃水深度漸小，運(yùn)輸駁船逐漸拉緊岸側(cè)地錨，起重船逐漸松開強(qiáng)風(fēng)向錨，使起重船、運(yùn)輸駁船沿風(fēng)向移動；同時可降低移船頻率及時間、降低風(fēng)壓受力面積、減少風(fēng)浪對船舶定位穩(wěn)定性影響以及因船舶吃水深度導(dǎo)致船舶擱淺、觸礁等事故發(fā)生。

4 方塊安裝定位

4.1 馬腿吊裝工藝

考慮節(jié)約成本、施工便捷、安全可靠、材料循環(huán)利用、吊具銹蝕對混凝土構(gòu)件質(zhì)量及吊具自身強(qiáng)度的影響，采用馬腿吊裝工藝進(jìn)行方塊安裝。

4.2 延伸線定位安裝工藝

綜合考慮底層方塊安裝頂高程-0.3 m、工程區(qū)海域無掩護(hù)、涌浪及漲落潮流速較大、碼頭端部僅一側(cè)具備測量條件等因素，方塊安裝不宜水下基準(zhǔn)線法、前沿線參照物控制法、測量架定位法、水上基準(zhǔn)線法等工藝施工，采用延伸線定位法安裝工藝。

安裝前，采用GPS于擬安裝的首個方塊橫、縱兩方向延長線設(shè)測量平臺及后視點(diǎn)。

安裝期間因全站儀故障且短期無法調(diào)撥，無法實(shí)現(xiàn)多組數(shù)據(jù)的瞬間同步采集，因此，延伸桿自身剛度及傾斜度控制，是保障方塊安裝質(zhì)量的關(guān)鍵。

圖4 延伸線法定位安裝示意

為保證安裝質(zhì)量，對延伸桿定位安裝工藝進(jìn)行改進(jìn)：

1）設(shè)計圖中方塊上設(shè)置了兩個抗震孔，安裝前采用圓形鋼板將其封蓋并固定，使之成為角點(diǎn)卡件固定、延伸桿垂直度調(diào)整的定位板，同時可防止安裝過程中雜物落入抗震孔；

2）角點(diǎn)卡件采用鋼板焊接而成，頂部采用緊張器使之與抗震孔定位板連接牢固，防止角點(diǎn)卡件滑落；

3）采用可抽插式Φ50圓鋼作為延伸桿，延伸桿上設(shè)有帶套環(huán)的緊張器，使之與兩個抗震孔加固牢靠，通過緊張器調(diào)整延伸桿垂直度；

4）根據(jù)陸上測量儀器架設(shè)高度，反算其在延伸桿上所處位置，并在其上設(shè)可旋轉(zhuǎn)的雙向讀數(shù)板，在儀器觀測時，快速直觀的反應(yīng)方塊需調(diào)整的方向及數(shù)值。

4.3 方塊安裝

先依次安裝底層方塊，然后再安裝頂層方塊。采用四點(diǎn)吊裝，將馬腿分別置入預(yù)留的馬腿盒內(nèi)，并旋轉(zhuǎn) 90°，吊裝指揮人員指揮起重船顛鉤使馬腿頂部與塊體緊密結(jié)合，然后開始起吊。起重船旋轉(zhuǎn)臂桿使方塊緩慢移至待安裝位置4～5 m處，松鉤使方塊下落至其底面距基床頂面約20 cm左右，讀取兩垂直方向經(jīng)緯儀讀數(shù)。

首個方塊安裝先進(jìn)行粗安，當(dāng)兩方向經(jīng)緯儀讀數(shù)均基本滿足允許偏差、且方塊后沿兩個延伸桿與經(jīng)緯儀基本處于同一直線后，松鉤使之緩慢坐落在基床上，再以首個方塊為依托精安第二個方塊，然后以第二個方塊為依托，重新調(diào)整首個方塊，然后依次安裝剩余方塊。

5 方塊安裝質(zhì)量及施工工效

方塊安裝質(zhì)量控制均需在方塊平穩(wěn)坐落在基床前、未摘除馬腿前進(jìn)行。

5.1 高程及安裝傾斜度控制

當(dāng)方塊安裝高程及傾斜度不滿足相鄰方塊頂面高差及基床倒坡要求時，采用袋裝碎石進(jìn)行調(diào)整。

5.2 縫寬控制

設(shè)計安裝縫寬20 mm、底層最大縫寬為50 mm。設(shè)置50 mm×50 mm×50 mm方管，通過柔性材料系在角點(diǎn)卡座上，潛水員水下用以測量最大縫寬。

5.3 相鄰方塊臨水面錯臺控制

相鄰方塊臨水面錯臺允許偏差 30 mm，設(shè)置30 mm×30 mm×30 mm方管，通過柔性材料系在角點(diǎn)卡座上，潛水員水下用以測量臨水面錯臺。

5.4 整體尺度及質(zhì)量效果

方塊安裝整體尺度 72.51 m、前沿線偏差、縫寬、臨水面錯臺、頂面高差、垂直度等各項質(zhì)量控制均滿足規(guī)范要求。

5.5 施工工效

經(jīng)多個方塊安裝平均工效統(tǒng)計：方塊吊裝就位用時25 min，角點(diǎn)卡件、延伸桿、定位板等加固、調(diào)節(jié)用時25 min，方塊精安用時60 min。首日安裝3塊，其余時間可達(dá)5塊/天?？鄢龕毫犹鞖饧捌渌蛩赜绊?，實(shí)際有效作業(yè)天數(shù) 10天完成全部安裝任務(wù)。

6 結(jié) 語

采用平板運(yùn)輸駁船、型鋼及緊張器加固方塊、全回轉(zhuǎn)起重船安裝、馬腿吊裝工藝、延伸線法定位、緊張器調(diào)節(jié)、水準(zhǔn)儀兩方向觀測、方管控制縫寬及臨水面錯臺，在遠(yuǎn)程駁運(yùn)、無掩護(hù)淺狹水域進(jìn)行方塊運(yùn)輸及安裝，質(zhì)量可控、施工效率高、施工期安全措施可靠，對類似工程具有一定的借鑒價值。