混凝土扭王块在黄礁门海堤工程中的应用

黄 超

（浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020）

1 工程概况

黄礁涂围垦工程位于台州市路桥区黄琅乡境内，围垦面积约为681.6 hm2，主要由海堤、水闸及围区配套工程组成。工程等别为Ⅱ等，海堤、水闸等主要建筑物级别为2级。本标段主要包括黄礁门海堤、黄礁纳排闸、环岛公路等工程。其中黄礁门海堤西起白果山大滨头，向东连七姐妹礁，再向东南到黄礁岛蟹钳岙里，总长890 m。海堤工程主要包括地基置换处理、抛石填筑、闭气土方、异形块体护面、灌砌块石挡墙、混凝土防浪墙、路面施工等[1]。黄礁门海堤典型断面见图1。

图1 黄礁门海堤典型断面图

2 工程水文条件

黄礁门海堤所在区域为台风登陆区或影响区，据统计1949 — 2018年共有44个台风登陆浙江省，台风在浙江省的登陆地点非常集中，最常扑向温州、台州、宁波等中南部沿海城市，台风往往带来大风和强降水，如遇天文大潮则对海堤的破坏更强。黄礁门海堤外海侧直面大海，没有海岛等其他遮挡，在大风的助推下极易形成大浪，对堤身进行冲击和淘刷，因此堤身消浪工程的设计对海堤安全具有重要意义。海堤所在位置水文条件如下。

2.1 设计潮位

本工程设计潮位采用横门潮位站资料统计分析确定，其实测年最高潮位5.40 m，实测年最低潮位-3.28 m，多年平均最高潮位3.46 m，多年平均最低潮位-2.93 m，多年平均潮位0.22 m，多年平均高潮位1.99 m，多年平均低潮位-1.56 m，平均潮差3.56 m，最大潮差6.83 m。各频率设计潮位见表1。

表1 设计潮位成果表

2.2 设计波浪要素

黄礁门海堤按100 a一遇、允许部分越浪设计，采用大陈海洋水文站实测波要素推求的设计波要素。100 a一遇设计波浪要素见表2[2]。

表2 100 a一遇设计波浪要素表

3 堤身结构

根据海堤的水文条件及特殊的地理位置，对外坡进行重点消浪防冲设计，海堤堤身结构断面见图1。考虑到外海侧风浪的影响，外坡消浪平台至堤脚平台之间的斜坡采用4.5 t的混凝土扭王块体，扭王块体底下设厚50 cm的理砌块石垫层（单块重量不小于250 kg）。扭王块具有重量大、块体结构稳固、堆叠后空隙率高、相互之间钳固性好、不易滑动等特点，因此采用扭王块能够很好地降低波浪爬高，消波性能好，对海堤起到较好的保护作用。同时扭王块能够在预制场集中制作，统一协调安装，施工速度快。本工程扭王块采用预制C30混凝土块体，规则摆放，每100 m2护面层摆放48个块体，重度r＞23 kN/m3。扭王块示意图见图2，相应部位系数及尺寸见表2。

图2 混凝土扭王块示意图

表2 扭王块体部位系数及尺寸表

4 扭王块的预制与安装

4.1 扭王块预制施工

扭王块预制施工开始前，应进行施工交底，做好施工组织工作，安排好人员、机械及场地。在临时施工场地建1个混凝土预制场和1个预制块体堆放场，预制场地先铺1层石渣，并碾压平整。本工程扭王块预制模板采用拼装式定型钢模板，由专业厂家按设计图纸加工定制，制作数量根据扭王块日生产量及使用周转期而定。C30混凝土配合比事先做好试验，确定级配及水泥用量。

混凝土扭王块预制施工流程如下:混凝土拌合站按配合比搅拌完成混凝土用料，运输至扭王块预制场，进料到钢模板中浇筑。钢模板在浇筑之前应清理干净并在表面均匀涂刷1层脱模剂，同时确定模板之间的螺栓连接牢固，模板支撑可靠，防止模板在浇筑过程中松开脱落，模板下铺1层塑料薄膜。每个块体一次性浇筑完成，不得间断。混凝土入仓时，应防止骨料离析，由低向高分层浇筑，均匀铺设，无骨料集结，分层浇筑厚度不大于40 cm。采用φ30插入式振捣器及2.2 kW平板振捣器振捣，振捣密实，避免过振和漏振，振捣时间以混凝土不再明显下沉、不出现气泡，并开始泛浆时为准，然后慢慢提出，不留空洞，振捣器离模板的垂直距离不小于振捣器有效半径的1/2。每层混凝土未振实前，不得加添新的混凝土。浇筑基本完成后，及时清除粘附在模板表面的灰浆，顶面混凝土浇筑完毕后，立即抹平，排除泌水，待定浆后再抹1遍，防止产生松顶和表面干缩裂缝。

混凝土浇捣完毕后及时进行洒水养护。当混凝土强度达到70%后，方可进行起吊转运，施工中用叉车将块体转运至堆放场，转运过程中应轻装轻卸，避免扭王块磕碰损坏。

4.2 预制施工中的质量控制

在扭王块预制过程中，由于异形块体外形结构的复杂性，容易出现气泡、水线、漏浆、掉角、断肢、蜂窝麻面等质量问题。分析原因主要有以下几点:混凝土配合比不当，过于黏稠，振捣时气泡很难排出，特别是天气炎热水分蒸发较快时；混凝土和易性较差，产生离析泌水，入仓后不敢充分振捣，气泡无法充分排出；振捣不充分，导致斜面上的气泡无法排出；一次入仓混凝土过多，分层过厚，气泡不能完全排出；脱模剂质量差，气泡无法沿着模板上升排出；模板拼接不牢固，存在缝隙，底板不平整，浇筑过程中有漏浆；拆模时间没有控制到位，过早拆模易使块体损坏，过晚则会难以拆卸。

针对以上可能出现的质量问题，预制过程中应注意以下事项:降低混凝土的粘稠度，改善配合比，特别是在夏冬2季，控制好出机口混凝土的和易性，搅拌时加水量需准确；入模前仔细检查模板安装情况，防止漏浆，选用优良的脱模剂；混凝土入模时控制好入仓量，掌握好振捣时间及均匀度；浇筑完成后及时进行养护，不同批次的块体按要求控制好拆模时间。

4.3 扭王块的安装

混凝土扭王块安装之前，先对大块石理砌隐蔽工程进行验收，检查其厚度、块石质量和重量、表面平整度是否符合设计要求，底面平实符合扭王块安装要求。

扭王块的运输和安装需在块体强度达到100%后方可进行。预制场吊装堆存扭王块采用16 t汽车吊机，采用专用运输车运输。混凝土预制块安装采用16 t汽车吊起吊，钢丝绳捆绑构件两端进行吊装，吊装时徐徐起落，避免碰撞，以免损坏。人工和挖掘机辅助安装，由人工扶正块体方向以保证准确安放到位[3]，现场有专人负责指挥起吊安装。

安装时，先从0.00 m高程坡脚处开始安装，再安装1:1.8斜坡面处，最后安装4.50 m高程处的消浪平台，自下而上逐层进行，安装时前后块体必须互相连接、排列紧密，左、右块体紧靠，做到平整美观，安装牢固不得有翘动现象。在整个安装过程中，有专人不断检查，发现有不符设计要求的，及时进行纠正。混凝土扭王块现场安装见图3。

图3 混凝土扭王块现场安装图

4.4 扭王块的安装效果

黄礁门海堤外海侧斜坡护面采用混凝土扭王块，使得波浪爬高降低，削弱波浪的冲击力，消波性能好，起到较好的消能防冲作用，同时块体结构稳定，安装后不易损坏，规则摆放也较为美观。2012年第11号强台风“海葵”在宁波象山登陆，台州海域普遍出现14 ～ 16级大风，沿海平原地区普遍出现10 ～ 12级大风，浙江沿岸海域出现大浪到狂浪，并伴随着风暴潮增水，黄礁门海堤除部分堤段块石被淘刷，总体安全，经受住了考验。扭王块安装效果见图4。

图4 扭王块安装效果图

5 结 语

黄礁门海堤外海侧直面大海，易遭受大风浪的袭击，外坡采用混凝土扭王块护坡，在施工过程中需注意控制块体制作与安装的质量，消浪效果满足设计要求，波浪爬高降低，堤身稳定性好，安全可靠、经久耐用，能够较好的抵御风浪的淘刷，且整齐排列，较为美观。混凝土扭王块是一种安全可靠的护面形式，可推广于海堤、港口等工程中[4 - 5]。