关于提高码头桩基防护抛石施工过程控制精度的研究

强 龙 天津中北建设工程管理有限公司

谢友红 天津铭睿管理咨询有限公司

纪万超 天津中北建设工程管理有限公司

1.问题描述

国内沿海某码头抛石防护工程总工程量约8万方，施工采用海吊船网兜抛石工艺，根据预先布置好的施工网格进行定点、定量抛投。在典型施工区的10个抛石断面中，测点合格数满足85%要求的断面有仅有5个，一次验收合格率50%，施工控制精度偏低，如表1所示。

2.成因分析

按照质量控制系统论，影响码头桩基防护抛石精度的因素包括人员、船机设备、施工工艺控制、物料管理以及外部环境等多个方面。

这其中人和船机因素，比如对是否对施工人员进行技术交底、培训教育以及是否选择了适配的施工船舶设备等均属于分项开工前的进场核验项，即使存在问题一般也在施工前完成排查整改。真正在施工过程中影响抛石质量的是石料、工艺、测量及外部环境因素。我们以本工程桩基防护抛石施工为例，重点对一些施工过程中常见的、直接影响抛石施工质量的具体问题进行列举分析：

（1）实际抛石量不足。不考虑施工时的实际水深情况，简单按图纸断面要素和图纸工程量控制，对实抛工程量及材料耗损率考虑不周，导致现场抛石量不能满足断面成型的实际需求量。

表1 典型施工区抛石断面一次验收合格率

（2）块石质量、规格差。块石质量、规格差，直接影响块石抛填入水后的断面成型质量。常见的块石质量问题包括含泥量大、风化严重或块石规格偏大、偏小超出规定等等。

（3）网格划分不精确不合理。网兜抛石施工中，如果网格划分过细，则不便于船舶移位和施工控制；过粗则会出现粗放抛投、足而不均的情况。

（4）参照漂移距严重失准。一般体现为漂移距检测方法落后和检测频率不足，导致施工参照偏移距失准，不能反映实际漂移距，无法指导现场精确抛石。

（5）施工过程测量控制的手段和精度不足。以本工程为例，抛石施工过程中的测量控制采用单波束测量，按10米一条测线，2米一个测点布置。而验收测量采用的是多波束测量，测点间距达厘米级，两者的测量精细程度度和断面成图水平差异较大。

（6）不利天气、风浪环境影响。不利天气、风浪环境直接影响到施工船机稳定，对抛石质量控制和施工安全均造成不利影响。

3.解决办法

针对以上问题，我们根据工程实际，结合以往经验，提出相关的解决思路和办法。

（1）重视工前测量，加强过程监测，做到按实抛填。许多时候，图纸水深并不等于实际工前水深，图纸工程量也不等于实际工程量。因此，在抛石施工前，务必要对施工区域进行细致的水深测量，根据实测工前水深结合图纸要素来控制实际的总抛石量。针对一些冲淤变化频繁、复杂的施工水域，还要加强施工过程水深监测，做到抛石施工动态控制、按实抛填。

（2）加强源头控制，把好进场验收，做好过程筛除。提高石料质量和规格，最首先和重要的是从源头控制。要对石料料源地进行必要的考察，确定对口服务的石料供应点，对出运块石的质量和破碎规格提出明确交底和要求，并签订相应的供应质量保证书，从而从源头上控制住出场石料的质量和规格；要严把石料进场验收关，对进场报验的块石质量及规格不满足要求的运输船坚决予以清退；要及时在施工过程中对现场部分不合格石料进行甄别筛除，从而全面提升现场抛填块石的质量和规格。

（3）合理划分网格，做到精抛细抛。现场在划分施工网格时，要充分考虑网兜方量和各不同抛投区厚度、面积之间的相互关系，精确计算、据实划分，以确保施工时能达到定点、定量精细抛投的要求。以本工程为例，现场对抛石船的实际石料方进行量测后，根据船载实际网兜数量，推算出抛石船的单网兜石料方量约为4-5方（实际按4方计），并据此将施工网格从原先的5m×10m调整为3m×5m。这样，在块石厚度0.8米、一个网格内的计算抛石方量为12方的情况下，现场抛石施工从一个网格10网兜石料控制变为一个网格3网兜石料控制，显著提高了网格抛石的精度。

（4）改进现场漂移距测算的方法，提高施工参照漂移距的可靠性。目前，一般测算漂移距的通行方法是，用一根约二倍水深长度的绳索吊送标准规格块石入底，保证绳索在船舷边上的入水点不变，收紧绳索画好标记，然后移动绳索直至与水面垂直并画好绳索在船舷边上的新位置标记，测量两个标记之间的距离即为实测块石漂移距。而实际上，这种传统测法虽然有一定的可靠性，但对测量环境（水流、潮位状态等）要求较高，实际操作过程中受人为、环境干扰因素较多，其测算精度和频率都难以保证，并且属于临水临边危险操作，安全风险较大，尤其不便于在现场开展各种交叉作业实施。对此，笔者根据参考以往工程经验，给出一个经长期实践验证可行并推广应用的漂移距测算公式以供参考：

表2 现场实测漂移距与理论计算漂移距比对表

其中，Ld为块石抛填水平落距；Vf为表面流速；H为水深；G为块石重量。

同时，我们在现场选取了不同规格、重量的样石，分别检测其在不同水深、流速下的实测漂移距，并与理论计算漂移距进行比对。根据比对结果，验证该公式基本准确、可靠，可以用于指导现场抛石施工，如表2。

漂移距从实测改为理论测算，不仅大大简化了现场施工漂移距检测的难度，而且在现场配备了专门流速仪后，现场施工实时漂移距可以做到随时测算，极大提高了漂移距的测算频率，为确保抛石精细化施工提供了重要保障。

（5）丰富测量手段，提高施工测量控制的水平。现场要根据具体的施工控制标准和测量验收要求，结合实际工况，综合运用单波束、多波束以及侧扫声呐等测量技术手段，加强对抛石施工过程中的测量控制，有效提高抛石施工的控制精度。

（6）加强现场管控，提前做好对不利气象的预警发布。针对恶劣天气、风浪条件下的不当施工，一方面要加强现场检查，严禁现场在不利风浪、天气条件下开展抛石施工；一方面更重要的，是要建立起实时、高效的电子气象预报预警平台，做好对不利气象的信息收集和提前预警工作，避免出现大风天气条件下，即使叫停施工，船舶也无法退场的两难境况，做到未雨绸缪，预先管控。

通过以上各项针对性举措的落实，本工程桩基防护抛石的施工过程控制精度得到持续改善，抛石施工总体质量显著提升，后续抛石断面的一次验收合格率均达到90%以上。

4.总结

实际上，由于各个工程项目的背景、特点和具体工况等不同，在其他工程项目的码头桩基防护抛石施工中，影响现场抛石施工控制精度的具体因素也有些微差异，但从质量控制系统论的角度出发，从人为、船机设备、施工工艺控制、材料质量及外部环境等多个方面对相关问题进行系统、综合性分析和针对性控制的思路尤为重要，文中提出的几种影响抛石施工控制精度的主要因素和相应解决办法也十分值得借鉴。