扭工字塊安裝施工工藝及質量控制

劉新斌

【摘要】以港珠澳大橋島隧工程東人工島5t扭工字塊安放應用實踐為基礎，通過現場安裝現場環境、網格劃分、點位劃分和計算、吊車定位和安裝效果等方面，淺談平臺上扭工字塊安裝工藝及質量控制等技術問題。

【關鍵詞】港珠澳大橋島隧工程；扭工字塊安裝；施工工藝；質量控制

1 工程概況

東人工島島體圍護結構采用施工期具備止水圍堰功能的插入式鋼圓筒，外側輔以拋石斜坡堤作為護岸結構，其施工順序為先打設鋼圓筒，然后島內回填砂及外側打設擠密砂樁，擠密砂樁完成后施工上面的斜坡堤。東人工島護岸工程為拋石斜坡堤結構，斜坡堤緊貼鋼圓筒由內向外依次設置碎石、二片石形成綜合倒慮結構，以防止鋼圓筒自然腐蝕后回填砂漏出，倒濾層外側拋填大塊石堤身。護岸結構外坡坡比為1：2-1：3，斜坡堤-6.0m以上安放消浪性能良好的5t扭工字塊體；扭工字塊體下設置1.1m厚度300～500kg塊石墊層。

東人工島護岸結構扭工字塊安放共需約26331塊，每個扭工字塊重5t，扭工字塊砼方量2.174m3/個，采用強度等級C30素混凝土，塊體高2.483m。其主要起著消浪的作用，其安放質量的好壞，對整個島體結構的安全起著至關重要的作用。東島扭工字塊預制全部采用C30素混凝土，單個重量約5t。根據設計要求，扭工塊安裝時-1.0m標高以下采取隨機安放，-1.0m以上部分采取規則安放。

采用陸上130t和150t履帶吊進行安裝，130t和150t履帶吊兩側履帶寬度分別為6.5m和6.65m，考慮吊車旋轉的安全距離，需在島壁大圓筒外設置寬度8.5m、標高+2.5m的平臺作為停機位。由此，扭工字塊施工主要分為兩個階段進行，第一階段從-5.2m平臺安裝至+0.4（預留50cm沉降）平臺往岸側6.5m范圍左右，包括隨機和規則安裝；第二階段在拆除島壁砂袋圍堰，并開挖大圓筒后，用停機平臺的石塊回填圓筒倒濾層，吊車在島內進行平臺剩余部分的規則安放。施工斷面如圖1-1和1-2所示。

2 工藝流程

扭工塊安裝施工工藝流程如圖2-1所示。

3 主要施工工藝

3.1安裝網格、點位劃分和計算、吊機定位

為了方便施工和更好控制施工精度，確保施工質量，故在每個安裝區域內進行網格或點位的定位劃分。如表3.1-1所示。

3.1.1網格劃分

將安裝區域劃分為若干個2.5m×2.5m的方格網，并對每個方格網進行編號，根據設計及規范要求，每100平米需安裝扭工字塊55塊，根據網格劃分圖，每個方格網需安裝扭工字塊約3～4塊。

3.1.2點位劃分

根據設計和規范要求，扭工塊規則安放時"垂直桿安放在坡面下面，并壓在前排的橫桿上，橫桿置于墊層塊石上，腰桿跨在相鄰的橫桿上"，如縮微實體模型規則安放（見圖3.1.2-1所示），每100m2扭工塊安裝標準數量為45塊。安裝的平面扭角為20.4度，平均列間距約為1.770m，平均排間距為1.26m。

規則安裝時，點位法是在設計圖中按縱橫間距和扭角計算立桿頂面的中心坐標（起吊時，吊鉤中心位置接近于立桿中心）；隨機安裝時，則假設列距不變為1.770m，按每100m2安裝55塊計算排距L=100/55/1.77=1.027m進行坐標計算，此時沒有扭角。

根據扭工字塊設計圖紙，結合安裝區域位置及面積大小，對區域內每個扭工字塊進行定位，并編號，計算出每個扭工字塊的坐標。

3.1.3吊機定位

陸上采用130t履帶吊進行安裝。吊車定位具體操作方法：履帶吊停好位置，對吊車一側履帶2個角點及吊車轉盤中心點進行定位。根據吊車履帶的2個角點可得到吊車0°方向線，與正北方向的夾角即為其方位角。見圖3.1.3-1。

根據測得的方位角、吊車中心點的坐標及每個扭工塊的坐標，即可計算出每個扭工字塊的水平轉角及吊車伸距（極坐標）。如表3.1.3-2，安裝時，根據每個扭工字塊的計算結果來操作吊機，確保安裝到位。采用由離岸往近岸安裝，呈棱形向前推進的安裝原則。

扭工塊安裝的定位均采用極坐標法進行定位，履帶吊根據計算出的扭工字塊點位或安裝網格的極坐標參數，通過調整自身水平轉角及仰俯角將扭工字塊吊至指定區域，定位完成后，開始扭工字塊的下放入水。

3.2安裝工藝

本工程扭工字塊安裝采用鋼絲繩吊裝，吊裝設備配有自動脫鉤器，吊裝時需注意防止碰撞，損壞扭工字塊棱角。鋼絲繩與扭工字塊直接接觸，易造成扭工字塊滑動，使扭工字塊表面破壞，以致斷裂。為防止此類現象發生，故在鋼絲繩外套一層橡皮管。自動脫鉤為偏心構件，當其起吊時，鋼絲繩緊繃，吊鉤部分朝下，牢牢鉤住扭工字塊，當其缷鉤時，吊鉤朝上，完成脫鉤。

扭工塊安裝的定位均采用極坐標法進行定位，履帶吊根據計算出的扭工字塊點位或安裝網格的極坐標參數，通過調整自身水平轉角及仰俯角將扭工字塊吊至指定區域，定位完成后，開始扭工字塊的下放入水。

3.2.1隨機安放

根據施工定位網格或點位進行扭工字塊的安放，利用方向調節桿將對扭工字塊進行姿態調整，盡量和周圍已安裝好的扭工塊相互勾連，保持相對平整。安放時需要控制安放厚度，厚度為3.1m，入水深度可通過在吊繩上面標上刻度進行換算和吊機內控制面板上讀取。

由于受水流影響，扭工字塊經常無法直接安放至指定位置，通過反復起鉤調整，直至安放滿足要求。定點隨機安放時，不得有漏放和過大隆起。由于扭工字塊在標高-1.0m 以下隨機安放，故按規定的固定點來安放扭工字塊難度較大，所以通過控制好邊界及厚度，反復在設計的范圍內進行安放，嚴格控制安裝數量，確保安放數量偏差應控制在5%以內。

3.2.2規則安放

通過縮微模型擺推算平臺上扭工字塊規則安放數量應為45塊/100m2，并結合現場施工環境同意將5t扭工塊在平臺上規則安放數量由規范的經驗值調整為試驗值45塊/100m2。

東人工島按圖3.1.2-1所示安放方式進行了扭工字塊規則安放典型施工。為計算其實際安放數量，現場取16列5排的規則安放區域，面積經測量計算為28.32×6.56=186m2，安放數量為43塊/100m2，安放數量偏差為-4.4%，滿足±5%的設計要求。

規則安放，故需趁水位較低時安放，且需人工扶持、調整扭工字塊姿態、角度等。按平面扭角20.4度，垂直桿安放在海側，并壓在前排的橫桿上，橫桿置于墊層塊石上，腰桿跨在相鄰的橫桿上的方法進行安裝。為了確保扭工字塊處于同一直線上，在安放時，先定位每一排扭工字塊的軸線，并用細繩做標記，嚴格按照軸線來安放。

4 質量控制要點

（1）扭工字塊兩端連接處較為脆弱，加上運輸距離遠，容易造成斷裂及破損。要求承包商在裝運扭工字塊的時候，盡量避免堆疊擺放，且用木塊支墊塊體下部兩端，保證運輸過程中扭工字塊穩定擺放，避免磕碰，造成不必要的損傷。如有嚴重破損或斷裂的塊體作報廢處理。

（2）扭工字塊安裝前的拋石斷面平整度是影響安裝質量的一個重要因素，拋石斷面不平整容易造成扭工字塊傾斜，進而出現局部缺陷或過大隆起，因而拋石斷面平整應作為質量控制重點認真抓好。安裝前拋石斷面整平嚴格按照設計及規范把關，安裝過程中按照網格計算的位置精確調整位置，控制轉向后安放，并在施工過程中期安排潛水員下水拍攝安放情況，便于及時調整，保證安裝質量。

（3）由于前期制作的扭工字塊停放時間長，容易造成編號模糊，給出運和安裝過程數據記錄造成一定的麻煩。要求預制場現場施工人員對出運前的扭工字塊認真查驗，對編號模糊的扭工字塊進行重新噴涂編號，避免因編號錯誤造成相關運送及安裝記錄的錯亂。

（4）扭工字塊均勻分布在各個安裝區域是保證消浪效果及美觀的重要因素，根據設計數量及規范要求，將扭工字塊均勻的分布在各個安裝區域，可以切實的達到相應消浪效果，且可以保證安裝效果的美觀性。

為了方便施工和更好地控制扭工塊均勻分布在安裝區域，確保施工質量和要求，要求工區嚴格按照每個安裝區域內進行網格或點位的定位劃分進行施工。

（5）從水文資料可以看出，施工區域流速較大、水深較深，水流、波浪給施工船舶的定位、扭工字塊尤其是規則安放的精度控制難度相當大。需要制定詳細施工方案，確保施工質量和安全。

（6）從水文資料可以看出，施工區域的最低潮位隨時間變化，故要隨潮位變化而調整安放時間，這也給施工帶來了一定的困難。潮位隨時間變化，需要嚴格掌控潮位變化時間，儲存一定數量的扭工字塊于相應安放區域，需趁水位較低時安放，由人工扶持、調整扭工字塊姿態、角度等。安裝時，水平面扭角20.4度，垂直桿安放在海側，并壓在前排的橫桿上，橫桿置于墊層塊石上，腰桿跨在相鄰的橫桿上的方法進行安裝。

為了控制同排扭工塊的順直度和高差，安裝過程中，定位每一排扭工字塊的軸線，并及時反饋現場調整偏差。

5結語

以港珠澳大橋東人工島扭工字塊安裝應用實踐為基礎，結合現場施工環境、網格劃分、點位劃分和計算、吊車定位等控制手段，有效的實現了扭工字塊隨機和規則擺放的順利進行。

扭工塊隨機安裝可采用網格法和點位法進行定位，均能有效控制單位面積內扭工字塊安裝數量，避免局部多安或漏安的現象。

扭工塊平臺上規則安放時，平面扭角20.4度，垂直桿安放在海側，并壓在前排的橫桿上，橫桿置于墊層塊石上，腰桿跨在相鄰的橫桿上，能確保護面塊整齊有序，相互勾連。安裝標準數量經縮微實體模型安裝試驗驗證，應為45塊/100m2，現場安放數量滿足不小于標準數量95%的要求。

采用陸上吊車安裝扭工塊的工藝，需增設拋石平臺做為吊機停機位，缺點是減少了第一階段的安裝量，優點在于：①受風浪影響小，陸上吊車較起重船穩定，安裝扭工塊安全性高，精度準；②增設平臺可作為島內大圓筒內的拋石儲備。

因此，本文所述扭工字塊陸上隨機安放和規則安放的施工工藝是可行的，同時也為后續類似工程提供了一定的指導和借鑒作用。

參考文獻：

[1]中交股份聯合體港珠澳大橋島隧工程項目總經理部[Z].港珠澳大橋主體工程島隧工程人工島施工圖設計文件，2011

[2]中華人民共和國交通運輸部.防波堤設計與施工規范（JTS154-1-2011）[S].北京：人民交通出版社，2011

[3]交通部第一航務工程局.港口工程施工手冊[M].北京：人民交通出版社，1994