董江濤 中交二航局第三工程有限公司

1.工程背景

以色列阿什杜德港項目工程位于以色列阿什杜德市，施工地點距離特拉維夫市約60KM。施工現(xiàn)場位于阿什杜德港港口工業(yè)區(qū)內(nèi)。

本項目工程為新建的HADAROM港的碼頭和防波堤施工，LEE防波堤為總長1479.2m的拋石堤結(jié)構(gòu)，施工水深為0m～-17.5m，由0～1t堤芯石、1-3t護面塊石、3-6t護面塊石和兩層混凝土護面塊體組成，其中防波堤護面塊體分為4m、7m、16.67m和16m重型混凝土方塊，對應(yīng)重量分別為10t、17t、40t和45t，安裝總工程數(shù)量為10335塊。防波堤典型結(jié)構(gòu)斷面圖見圖1。

圖1 LEE防波堤結(jié)構(gòu)典型斷面圖

2.重型護面塊體的布置形式和作用

護面塊體主要分布在防波堤的迎浪側(cè)和堤頭位置，分為護坦陣腳壓載部分和坡面防護部分護面塊體，根據(jù)LEE防波堤走向的水深變化，護坦陣腳部分護面塊體分為4m和7m混凝土方塊，坡面部分護面塊體分為7m、16.67m和重型16m混凝土方塊，其中重型16m護面塊體主要集中分布在堤頭部位。護面塊體主要依靠自身重量和塊體間形成的空隙進行消浪作用，以抵抗波浪對防波堤的沖擊力，達到保護防波堤結(jié)構(gòu)的安全性和整體穩(wěn)定性要求。

3.護面塊體安裝階段的劃分

為保證安裝塊體的穩(wěn)定性，在沿著防波堤的軸線按照平行四邊形的形式劃分安裝階段，每個階段為20m，階段軸線與防波堤坡面斷面線成30℃～45℃夾角，使安裝階段交界面成臺階形，防止護面塊體安裝完成后在強波浪條件下位移，確保護面塊體間的整體穩(wěn)定性，整個防波堤安裝階段的劃分除起點和終點階段由三角形方式布置外，其余每個階段均按平行四邊形的方式進行布置（見圖2）。

圖2 重型護面塊體坡階段劃分圖

圖3 插入型夾具圖

圖4 摩擦型夾具圖

4.重型護面塊體安裝控制方法

4.1 安裝方式的選擇

根據(jù)規(guī)范要求防波堤護面塊體安裝采用半隨機方式安裝，即塊體采用RTK-GPS實時定位系統(tǒng)，并由潛水員水下指導(dǎo)安裝，通過專門加工的自動脫鉤夾具完成安裝。防波堤護面塊體安裝分為水上浮吊安裝和陸上履帶吊安裝兩種方式。

（1）水上浮吊安裝護面塊體：護面塊體在碼頭上通過履帶吊裝上運輸駁船，運輸至浮吊船位置，通過水上浮吊進場安裝的方式，由于施工海域波浪條件差，安裝作業(yè)窗口少，導(dǎo)致施工效率較低，主要負責(zé)陸上吊車安裝范圍外的護面塊體安裝。

（2）陸上履帶吊安裝：通過陸上大噸位履帶吊進行安裝。

4.2 防波堤夾具設(shè)計

防波堤夾具的設(shè)計主要分為2種方式：一種是插入型夾具，一種是摩擦型夾具。

4.2.1 插入型夾具

根據(jù)護面塊體的尺寸，進行吊裝夾具的設(shè)計，按照使用要求和護面塊體安裝的安全性，夾具設(shè)計采用自脫鉤方式，通過在預(yù)制護面塊體側(cè)面設(shè)置的吊裝槽進行起吊安裝。夾具通過吊車主副鉤配合控制夾具夾緊和松開狀態(tài)。副鉤受力的情況下夾具張開伸入重型護面塊體吊裝槽，通過主鉤受力來鎖緊夾具夾緊護面塊體，到達指定位置后松主鉤提升副鉤，夾具頂部配重的重量下壓迫使夾具張開。同時夾具橫梁到夾鉗的距離要滿足護面塊體能自由翻轉(zhuǎn)，確保在坡面上安裝的要求。夾具操作方式如圖3所示。

4.2.2 摩擦型夾具

摩擦型夾具設(shè)計比較小巧，主要采用夾具夾頭和塊體側(cè)面弧形導(dǎo)槽接觸面間的摩擦力來進行起吊安裝，夾頭與護面塊體接觸面焊接凸點，以增大摩擦力。夾具同樣通過吊車主副鉤配合控制夾具夾緊和松開狀態(tài)。副鉤受力的情況下夾具張開伸入護面塊體吊側(cè)面戶型槽，通過主鉤受力來鎖緊夾具夾緊護面塊體，到達指定位置后松主鉤提升副鉤，夾具頂部配重的重量下壓迫使夾具松開。摩擦型夾具能夠快速對準護面塊體側(cè)面弧形導(dǎo)槽，提高卸車、裝船的效率，同時也可用于水下拆除護面塊體的拆除。缺點是水下操作時，夾具遇水導(dǎo)致摩擦系數(shù)降低，造成滑落的風(fēng)險，安全性有待提高（見圖2）。

4.3 安裝方法

4.3.1 陣腳護坦部分護面塊體安裝

由于護坦部分為平面上安裝，安裝方式按照劃分的階段進行安裝，可以采用整體分層方式進行安裝，即先整體安裝第一層，再安裝第二層的方式；也可以采用上下層同步安裝的方式，即先安裝第一層2排，安裝第二層1排，然后上下層逐排進行安裝的方式；

4.3.2 坡面護面塊體安裝

由于邊坡坡比為1：2，安裝過程為防止護面塊體下滑，安裝方式只能按照三角形安裝的方式，即先安裝下層2排護面塊體，隨即安裝上層1排護面塊體，盡快對已經(jīng)安裝的下層護面塊體進行壓載，以減少護面塊體的下滑速度，保持各相鄰護面塊體間的間距，以滿足設(shè)計要求的堆積密度和孔隙率。

4.3.3 堤頭護面塊體安裝

堤頭護面塊體采用隨機方式進行安裝，不考慮塊體間的姿態(tài)問題，主要滿足規(guī)范要求的堆積密度，安裝過程中主要由吊車操作手通過GPSRTK(實時測量定位系統(tǒng))按照劃分好的網(wǎng)格點位定點隨機安裝。

4.4 安裝精度控制方法

4.4.1 基床整平精度控制

護坦部分的護面塊體為平面安裝，對塊石基層的平整度要求較高，基床整平精度要求控制在±30cm以內(nèi)，以確保護面塊體安裝整體的平整度，防止護面塊體安裝由于相鄰兩塊體間高差大而造成安裝困難或強風(fēng)浪條件影響下造成傾覆的風(fēng)險。

4.4.2 安裝方向的控制

根據(jù)設(shè)計要求，相鄰兩塊體間方向不能一致，各塊體之間需要通過扭轉(zhuǎn)一定角度，以便于形成不同的空隙，達到最佳的消浪效果，控制護面塊體的安裝姿態(tài)主要有兩種方式，一是通過潛水員水下觀察和吊車操作手操作之間的配合進行安裝的方式，水下潛水員把護面塊體的實時姿態(tài)通過對講機傳遞到陸地上的潛水指揮車間，再由指揮車間人員通過對講機告知吊車操作手通過操控吊車調(diào)整護面塊體的姿態(tài)，適用于水質(zhì)清澈的部位安裝；二是通過聲吶水下成像系統(tǒng)觀察的方式，聲吶系統(tǒng)安裝技術(shù)人員通過操控室的屏幕觀察護面塊體各個方位的實時姿態(tài)，通過對講機告知吊車操作手，操作手根據(jù)反饋的信息操控吊車調(diào)整護面塊體姿態(tài)，適用于水上浮吊進行安裝（見圖5）。

圖5 潛水員和聲吶成像方式安裝重型護面塊安裝

4.4.3 坡面護面塊體安裝控制

邊坡部分護面塊體安裝，按照安裝順序逐排進行安裝，相鄰兩排護面塊體間姿態(tài)不能一致，需要通過安裝技術(shù)人員指揮，吊車操作手通過操控控制吊車旋轉(zhuǎn)一定的角度來完成，對于不符合要求的護面塊體需重新起吊安裝，直到排與排之間形成點與面相接的方式，形成空隙，達到最佳消浪的效果，同時避免波浪力的作用造成護面塊體下滑移動，日積月累姿態(tài)一致形成板體作用增加防波堤破壞的風(fēng)險。

4.4.4 重型護面塊體安裝質(zhì)量驗收

重型護面塊體的驗收主要分為3部分，水上部分觀感驗收、測球測量驗收和潛水驗收。

（1）觀感驗收主要由監(jiān)理人員和施工技術(shù)人員乘坐交通船進行水上觀察驗收和通過檢查航拍測圖，主要從整體上查看護面塊體安裝姿態(tài)，是否存在局部空隙過大的部位，是否存在傾覆和破損的護面塊體（見圖6）。

圖6 重型護面塊坡面點與面相接的安裝效果

（2）測量驗收主要使用直徑1.9m和2.5m測球的測桿，通過全站儀進行測量驗收，測球通過履帶吊頂部安裝RTK-GPS按照測量網(wǎng)格點位進行測量驗收，每次測量前需進行測量點位的校核，檢查RTK-GPS的精度是否符合要求，避免由于衛(wèi)星信號或設(shè)備故障問題導(dǎo)致測點偏差過大導(dǎo)致驗收不合格。然后吊車操作手操控吊車使測球到達測點位置后緩緩下放測桿，直至測球觸底測桿傾斜后再緩慢提起，等到測桿垂直時測量員開始進行測量讀數(shù)，每個測點重復(fù)測量3次，取平均值。

（3）潛水驗收通過咨工潛水員和潛水安裝人員進行驗收，驗收以每10m一個斷面，每個斷面開始前斷面里程需在黑板牌上標明，通過岸上人員舉起，水下潛水員通過頭頂水下相機進行視頻記錄，潛水員逐個斷面進行護面塊體的細致檢查，主要通過觀察護面塊體上下層的姿態(tài)，是否容易滑倒或傾覆和空隙較大的通過測量水下部分相鄰塊體間的距離，距離超過1倍塊體尺寸的需進行調(diào)整相鄰塊體間距或安裝額外護面塊體填補空隙。

4.5 護面塊體安裝修復(fù)

安裝修復(fù)主要體現(xiàn)在三個方面。

4.5.1 水下部分護面塊體修復(fù)

主要安裝存在縫隙較大的部位，需要進行修復(fù)，修復(fù)主要有四種方式，一是縫隙較大能夠容納單獨的塊體，可以采用增加額外的數(shù)量進行補充安裝；二是存在較大空隙不能容納單獨塊體，則需要重新調(diào)整空隙周圍塊體的方式來控制安裝間距滿足設(shè)計要求。三是塊體傾覆，需要進行水下起吊重新進行安裝。四是由于傾覆導(dǎo)致護面塊體碰撞，破裂，無法在繼續(xù)使用的，需要通過潛水員水下用鋼絲繩捆綁吊出，重新更換新的護面塊體。

4.5.2 水上部分護面塊體修復(fù)

由于風(fēng)浪和施工期自然沉降的影響，造成坡面護面塊體不同程度的下滑，致使整排護面塊體下滑，造成塊體間緊密貼合在一起，由于吊裝孔被阻擋，造成這部分修復(fù)比較困難，主要通過鋼絲繩逐個捆綁吊出，再進行逐塊的姿態(tài)調(diào)整和安裝恢復(fù)，以保證滿足設(shè)計要求。

4.5.3 風(fēng)浪過后護面塊體修復(fù)

施工期內(nèi)每逢風(fēng)浪大于5m波高的風(fēng)浪過后，需要對護面塊體進行全線潛水和坡面的外觀檢查，發(fā)現(xiàn)由于風(fēng)浪作用造成護面塊體移位、撞擊損壞，護面塊體側(cè)翻的情況，需要進行局部的修復(fù)和更換，護面塊體位移的通過調(diào)整周圍各塊體姿態(tài)的方式恢復(fù)，側(cè)翻的護面塊體需要重新進行起吊安裝，破碎的塊體通過鋼絲繩捆綁吊出，重新安裝更換新的護面塊體。

5.結(jié)語

防波堤護面塊體從安裝、驗收到修復(fù)完成，期間不可避免涉及到頻繁的返工、增加設(shè)備使用臺班、增加潛水臺班數(shù)量、增加額外安裝工程量，造成成本方面損失。護面塊體安裝前需要通過施工試驗段的方式驗證安裝階段、安裝方法及各項驗收的可操作性。通過現(xiàn)場實踐，訓(xùn)練和培訓(xùn)安裝操作人員，潛水隊伍，使其熟悉和理解安裝控制和修復(fù)的要點，有效的減少防波堤護面塊體安裝過程中出現(xiàn)的返工頻率，結(jié)合試驗段總結(jié)發(fā)現(xiàn)設(shè)計方面存在的問題，積極與咨工進行探討，通過商務(wù)手段爭取額外安裝的工程量計量，達到控制成本的目的和滿足業(yè)主和設(shè)計的要求。