扭工字块安装施工工艺及质量控制

刘新斌

【摘要】以港珠澳大桥岛隧工程东人工岛5t扭工字块安放应用实践为基础，通过现场安装现场环境、网格划分、点位划分和计算、吊车定位和安装效果等方面，浅谈平台上扭工字块安装工艺及质量控制等技术问题。

【关键词】港珠澳大桥岛隧工程；扭工字块安装；施工工艺；质量控制

1 工程概况

东人工岛岛体围护结构采用施工期具备止水围堰功能的插入式钢圆筒，外侧辅以抛石斜坡堤作为护岸结构，其施工顺序为先打设钢圆筒，然后岛内回填砂及外侧打设挤密砂桩，挤密砂桩完成后施工上面的斜坡堤。东人工岛护岸工程为抛石斜坡堤结构，斜坡堤紧贴钢圆筒由内向外依次设置碎石、二片石形成综合倒虑结构，以防止钢圆筒自然腐蚀后回填砂漏出，倒滤层外侧抛填大块石堤身。护岸结构外坡坡比为1：2-1：3，斜坡堤-6.0m以上安放消浪性能良好的5t扭工字块体；扭工字块体下设置1.1m厚度300～500kg块石垫层。

东人工岛护岸结构扭工字块安放共需约26331塊，每个扭工字块重5t，扭工字块砼方量2.174m3/个，采用强度等级C30素混凝土，块体高2.483m。其主要起着消浪的作用，其安放质量的好坏，对整个岛体结构的安全起着至关重要的作用。东岛扭工字块预制全部采用C30素混凝土，单个重量约5t。根据设计要求，扭工块安装时-1.0m标高以下采取随机安放，-1.0m以上部分采取规则安放。

采用陆上130t和150t履带吊进行安装，130t和150t履带吊两侧履带宽度分别为6.5m和6.65m，考虑吊车旋转的安全距离，需在岛壁大圆筒外设置宽度8.5m、标高+2.5m的平台作为停机位。由此，扭工字块施工主要分为两个阶段进行，第一阶段从-5.2m平台安装至+0.4（预留50cm沉降）平台往岸侧6.5m范围左右，包括随机和规则安装；第二阶段在拆除岛壁砂袋围堰，并开挖大圆筒后，用停机平台的石块回填圆筒倒滤层，吊车在岛内进行平台剩余部分的规则安放。施工断面如图1-1和1-2所示。

2 工艺流程

扭工块安装施工工艺流程如图2-1所示。

3 主要施工工艺

3.1安装网格、点位划分和计算、吊机定位

为了方便施工和更好控制施工精度，确保施工质量，故在每个安装区域内进行网格或点位的定位划分。如表3.1-1所示。

3.1.1网格划分

将安装区域划分为若干个2.5m×2.5m的方格网，并对每个方格网进行编号，根据设计及规范要求，每100平米需安装扭工字块55块，根据网格划分图，每个方格网需安装扭工字块约3～4块。

3.1.2点位划分

根据设计和规范要求，扭工块规则安放时"垂直杆安放在坡面下面，并压在前排的横杆上，横杆置于垫层块石上，腰杆跨在相邻的横杆上"，如缩微实体模型规则安放（见图3.1.2-1所示），每100m2扭工块安装标准数量为45块。安装的平面扭角为20.4度，平均列间距约为1.770m，平均排间距为1.26m。

规则安装时，点位法是在设计图中按纵横间距和扭角计算立杆顶面的中心坐标（起吊时，吊钩中心位置接近于立杆中心）；随机安装时，则假设列距不变为1.770m，按每100m2安装55块计算排距L=100/55/1.77=1.027m进行坐标计算，此时没有扭角。

根据扭工字块设计图纸，结合安装区域位置及面积大小，对区域内每个扭工字块进行定位，并编号，计算出每个扭工字块的坐标。

3.1.3吊机定位

陆上采用130t履带吊进行安装。吊车定位具体操作方法：履带吊停好位置，对吊车一侧履带2个角点及吊车转盘中心点进行定位。根据吊车履带的2个角点可得到吊车0°方向线，与正北方向的夹角即为其方位角。见图3.1.3-1。

根据测得的方位角、吊车中心点的坐标及每个扭工块的坐标，即可计算出每个扭工字块的水平转角及吊车伸距（极坐标）。如表3.1.3-2，安装时，根据每个扭工字块的计算结果来操作吊机，确保安装到位。采用由离岸往近岸安装，呈棱形向前推进的安装原则。

扭工块安装的定位均采用极坐标法进行定位，履带吊根据计算出的扭工字块点位或安装网格的极坐标参数，通过调整自身水平转角及仰俯角将扭工字块吊至指定区域，定位完成后，开始扭工字块的下放入水。

3.2安装工艺

本工程扭工字块安装采用钢丝绳吊装，吊装设备配有自动脱钩器，吊装时需注意防止碰撞，损坏扭工字块棱角。钢丝绳与扭工字块直接接触，易造成扭工字块滑动，使扭工字块表面破坏，以致断裂。为防止此类现象发生，故在钢丝绳外套一层橡皮管。自动脱钩为偏心构件，当其起吊时，钢丝绳紧绷，吊钩部分朝下，牢牢钩住扭工字块，当其缷钩时，吊钩朝上，完成脱钩。

扭工块安装的定位均采用极坐标法进行定位，履带吊根据计算出的扭工字块点位或安装网格的极坐标参数，通过调整自身水平转角及仰俯角将扭工字块吊至指定区域，定位完成后，开始扭工字块的下放入水。

3.2.1随机安放

根据施工定位网格或点位进行扭工字块的安放，利用方向调节杆将对扭工字块进行姿态调整，尽量和周围已安装好的扭工块相互勾连，保持相对平整。安放时需要控制安放厚度，厚度为3.1m，入水深度可通过在吊绳上面标上刻度进行换算和吊机内控制面板上读取。

由于受水流影响，扭工字块经常无法直接安放至指定位置，通过反复起钩调整，直至安放满足要求。定点随机安放时，不得有漏放和过大隆起。由于扭工字块在标高-1.0m 以下随机安放，故按规定的固定点来安放扭工字块难度较大，所以通过控制好边界及厚度，反复在设计的范围内进行安放，严格控制安装数量，确保安放数量偏差应控制在5%以内。

3.2.2规则安放

通过缩微模型摆推算平台上扭工字块规则安放数量应为45块/100m2，并结合现场施工环境同意将5t扭工块在平台上规则安放数量由规范的经验值调整为试验值45块/100m2。

东人工岛按图3.1.2-1所示安放方式进行了扭工字块规则安放典型施工。为计算其实际安放数量，现场取16列5排的规则安放区域，面积经测量计算为28.32×6.56=186m2，安放数量为43块/100m2，安放数量偏差为-4.4%，满足±5%的设计要求。

规则安放，故需趁水位较低时安放，且需人工扶持、调整扭工字块姿态、角度等。按平面扭角20.4度，垂直杆安放在海侧，并压在前排的横杆上，横杆置于垫层块石上，腰杆跨在相邻的横杆上的方法进行安装。为了确保扭工字块处于同一直线上，在安放时，先定位每一排扭工字块的轴线，并用细绳做标记，严格按照轴线来安放。

4 质量控制要点

（1）扭工字块两端连接处较为脆弱，加上运输距离远，容易造成断裂及破损。要求承包商在装运扭工字块的时候，尽量避免堆叠摆放，且用木块支垫块体下部两端，保证运输过程中扭工字块稳定摆放，避免磕碰，造成不必要的损伤。如有严重破损或断裂的块体作报废处理。

（2）扭工字块安装前的抛石断面平整度是影响安装质量的一个重要因素，抛石断面不平整容易造成扭工字块倾斜，进而出现局部缺陷或过大隆起，因而抛石断面平整应作为质量控制重点认真抓好。安装前抛石断面整平严格按照设计及规范把关，安装过程中按照网格计算的位置精确调整位置，控制转向后安放，并在施工过程中期安排潜水员下水拍摄安放情况，便于及时调整，保证安装质量。

（3）由于前期制作的扭工字块停放时间长，容易造成编号模糊，给出运和安装过程数据记录造成一定的麻烦。要求预制场现场施工人员对出运前的扭工字块认真查验，对编号模糊的扭工字块进行重新喷涂编号，避免因编号错误造成相关运送及安装记录的错乱。

（4）扭工字块均匀分布在各个安装区域是保证消浪效果及美观的重要因素，根据设计数量及规范要求，将扭工字块均匀的分布在各个安装区域，可以切实的达到相应消浪效果，且可以保证安装效果的美观性。

为了方便施工和更好地控制扭工块均匀分布在安装区域，确保施工质量和要求，要求工区严格按照每个安装区域内进行网格或点位的定位划分进行施工。

（5）从水文资料可以看出，施工区域流速较大、水深较深，水流、波浪给施工船舶的定位、扭工字块尤其是规则安放的精度控制难度相当大。需要制定详细施工方案，确保施工质量和安全。

（6）从水文资料可以看出，施工区域的最低潮位随时间变化，故要随潮位变化而调整安放时间，这也给施工带来了一定的困难。潮位随时间变化，需要严格掌控潮位变化时间，储存一定数量的扭工字块于相应安放区域，需趁水位较低时安放，由人工扶持、调整扭工字块姿态、角度等。安装时，水平面扭角20.4度，垂直杆安放在海侧，并压在前排的横杆上，横杆置于垫层块石上，腰杆跨在相邻的横杆上的方法进行安装。

为了控制同排扭工块的顺直度和高差，安装过程中，定位每一排扭工字块的轴线，并及时反馈现场调整偏差。

5结语

以港珠澳大桥东人工岛扭工字块安装应用实践为基础，结合现场施工环境、网格划分、点位划分和计算、吊车定位等控制手段，有效的实现了扭工字块随机和规则摆放的顺利进行。

扭工块随机安装可采用网格法和点位法进行定位，均能有效控制单位面积内扭工字塊安装数量，避免局部多安或漏安的现象。

扭工块平台上规则安放时，平面扭角20.4度，垂直杆安放在海侧，并压在前排的横杆上，横杆置于垫层块石上，腰杆跨在相邻的横杆上，能确保护面块整齐有序，相互勾连。安装标准数量经缩微实体模型安装试验验证，应为45块/100m2，现场安放数量满足不小于标准数量95%的要求。

采用陆上吊车安装扭工块的工艺，需增设抛石平台做为吊机停机位，缺点是减少了第一阶段的安装量，优点在于：①受风浪影响小，陆上吊车较起重船稳定，安装扭工块安全性高，精度准；②增设平台可作为岛内大圆筒内的抛石储备。

因此，本文所述扭工字块陆上随机安放和规则安放的施工工艺是可行的，同时也为后续类似工程提供了一定的指导和借鉴作用。

参考文献：

[1]中交股份联合体港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部[Z].港珠澳大桥主体工程岛隧工程人工岛施工图设计文件，2011

[2]中华人民共和国交通运输部.防波堤设计与施工规范（JTS154-1-2011）[S].北京：人民交通出版社，2011

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