护面块体安装在防波堤工程中的应用

张守谦 中交一航局第二工程有限公司

海港工程中最为重要的一个结构就是防波堤结构，并且防波堤结构具有良好的消浪性，极易适应地基的沉降，并且在施工上也很简便。护面承受着波浪和水流的严重冲击，并且保护着堤身不受波浪的冲击，由此可见其重要性。所以应该更加重视在防波堤这一项施工中的护面体的安装这一流程，而本文就着重阐述了护面块体安装在防波堤工程中的应用。

1.工程概述

本工程防波堤兼码头主体采用直立式沉箱结构。码头前沿顶高程为6.0m，底高程为-9.0m。基础开挖至中粗砂或粗安岩持力层，回填1～500kg块石爆夯处理至-11.0m标高处，上方回填10～100kg基床块石至-9.0m。墙身为预制C35F300钢筋砼沉箱，堤身主体沉箱重量按3000t控制，堤头沉箱重量按4500t控制，沉箱顶标高3.0m，沉箱内回填开山石碴和10～50kg块石。沉箱上方为现浇C35F300砼胸墙，路面为现浇C30砼面层。码头前沿设DA-A500型橡胶护舷和450kN系船柱等附属设施。码头宽度为16.7m，码头面外侧设C35F300砼挡浪墙，挡浪墙顶高程为10.5m。沉箱基床顶外侧采用安放3t四脚空心方块护肩，护坡采用抛填2层2t以上大块石护坡。

2.护面块预制

护面块体安放在防波堤面层，起抵御波浪的作用，护面块体主要有扭王字块、扭工字块、四角锥、四角空心块和栅栏板等[1]。本工程东护岸斜坡段及引堤外坡护面设计为14t扭王字块，块体混凝土强度等级为C30F250，共计约1057块。同时防波堤兼码头3t四脚空心方块934块在同一个预制场预制。

2.1 护面块预制的施工流程与方法

护面块预制的流程图如图1所示。

图1 护面块的预制流程图

2.2 计算护面块预制的场地面积

这项工程的护面块主要采用的是14t的扭王字块和重3t的四脚空心方块，因此要对其进行预制，预制计划以及护面块体的预制强度如表1所示，单个护面块体的占地面积如表2所示。

表1 护面块体的预制强度表

表2 单块护面块体占地面积

由表可知型号为14t的扭王字块体预制所需的面积为20×3.7×4.5=333m2，型号为3t的四脚空心方块的占地面积为7×2.5×3=52.5m2。因为模板的拆除还需要一定的时间，所以还需要预留出多一倍的面积。因此扭王字块体的占地面积为666m2，空心方块的占地105m2，因此总共的护面块的预制场地需要771m2。

2.3 护面块堆放场地的面积计算

当护面块预制完成后，至少需要一个月左右的时间才能达到强度，只有在达到强度之后才能进行安装。将块体堆放成两层，扭王字块的堆放场地的面积为20×28×3.7×3.7÷2=3833.2m2，需要7×28×2.6×2.6÷2=662m2来堆放预制好的四脚空心方块，经过计算可知一共需要3833.2+662=4495.2m2来堆放预制好的护面块。

2.4 确定护面块预制模板的数量

为了按时完成扭王字块的预制计划，护面块预制的模板数量按照一天预制数量的2倍进行配备，并且为了防止模板短缺，还要留有一定的富余，从而保证在模板的保养维修期间不阻碍正常的施工[2]。不同型号的护面块体配备的模板数量如表3所示。

表3 配备的模板数量表

3.护面块体安装

3.1 护面块安装概况

本工程东护岸及引堤外侧安放14扭王字块体，共计1057块。护面块体安放施工工艺流程如图2所示。

图2 护面块体安放施工工艺流程图

3.2 护面块安装施工方法

3.2.1 安装参数计算

块体安放网格是根据块体安放密度和防波堤外形尺寸设计计算出每个块体安放的位置，根据《防波堤设计与施工规范》计算公式为：

N—扭王字块体个数；

A—垂直于厚度的护面层平均面积，按100m2计；

n'—护面块体层数，取1；

c—块体形状系数，取1.38；

p—护面层的空隙率，取50%；

rb—护面块体重度，取23KN/m3；

W—单个块体重量，取14t。

100m2块体约可以安装21块。

扭王字块体的安装图纸见图3。

图3 扭王字块体的安装图纸

3.2.2 护面块安装顺序与安装记录

（1）在坡面上安装护面块的顺序。在坡面上安装护面块时，先安装坡脚的部分然后延申至坡肩[3]。首先在安装开始的地方安装一个三角形的区域，然后在三角形的区域上向前、向上依次按照菱形进行安装。在坡面上安装护面块的顺序如图4所示。

图4 在坡面上安装护面块的顺序图

（2）陆上纵向安装护面块的顺序。护面块体纵向安装的顺序是按照阶梯形沿着堤身的方向进行分段安装，以30m为一段。扭王字块护面块在陆上安装的示意图如图5所示。

图5 扭王字块体在陆上安装的示意图

（3）护面块的安装。首先将护面块体用履带吊机吊起，驾驶员根据定位系统的显示，对护面块定点随机安放。起重工在对护面块进行安放时一定要注意安放的姿势。一旦块体安放完成，吊索就会自动脱钩，起重工的主要任务就是捆绑块体并且指挥驾驶员进行安放。

（4）对安放的施工进行记录。需要使用专门的表格对块体安放施工进行记录，记录的内容有每一个安放的区块、区块安放的起始地点、安放块体的排列的序号，对每一个块体的安放做好详细的记录。

3.3 护面块体起吊、堆放、运输、安装的注意事项

在垫层块石抛离之后就要展开护面块体的施工，风浪会在一定程度上对堤心石和垫层石造成破坏，所以为了避免风浪的破坏，要尽量缩小堤心石和垫层石的暴露面。其次要注意在断面上分情况进行作业，在平面上采取内外侧交叉的流水作业，平行流水作业主要应用在纵向上。此外在护面块安装顺序上，先对外坡的护面块进行安装。下面对护面块的起吊、堆放、运输、安装的注意事项进行详细的描述。

3.3.1 护面块起吊和堆放的注意事项

首先是护面块起吊的要求是必须达到护面块混凝土的所要求的强度，其次是要安排专门的指挥人员对起吊工作进行指挥，防止护面块成品的损坏。还有就是在起吊和堆放的时候要注意小心，避免块体之间的碰撞。最后要求护面块堆放的地方必须平整，并且预制块体的堆放在两层以下。

3.3.2 护面块运输和安装的注意事项

首先是护面块在运输时，要小心施工，杜绝掉角、断肢情况的出现。块体的摆放要有顺序，并且遵循紧密整齐的原则，以便后期安装时挂钩。其次要注意堤心石和垫层材料被波浪损坏的可能，在安装护面块体之前修正不符合要求垫层的坡度和表面的平整程度。还需要对护面块的规格、型号和质量进行检查，对于与设计要求不符合的护面块体进行报废。此外，要严格把控扭王字块的安装方式，利用定位系统进行定点安装，杜绝漏放或者过大隆起的现象出现。为了最大程度的避免漏放，可以先按照设计数量的大部分对网点的位置进行计算之后，然后进行定点随机安放，最后再进行检查。

4.护面块体安装的功效分析

这项工程护面块的运输方式采取的是陆上运输，回填完陆域后，保证陆上道路的通行顺畅，护面块也就直接被运输到了施工的场地。

4.1 护面块体陆上运输的强度

用承载量50t的吊装车吊装扭王字块，首先是将扭王字块与吊装车的的吊钩相衔接，然后花费大概两分钟的时间进行起吊、移动位置、完成装车等，最后再花费1分钟左右的时间摘钩，整个流程总共用时4分钟。在进行运输时选用的是承载量50t的平板车，一辆车依次可以运输两块护面块。假设平板车的行驶速度为10km/h，运输的距离为3km，那么一辆车运输往返的总时间为36min。在进行吊卸时采用的是150t履带吊卸车，每块需要花费2min的时间。根据以上现场实地假设，发现运输两块护面块需要花费4×2+36+2×2=48min的时间，规定每辆车每天工作8个小时，那么一辆车一天可以完成20块护面块的运输量。

4.2 履带吊陆上安装工效

采用规格为150t的履带吊进行陆上安装，安装的流程为挂钩、起吊、转动吊臂、脱钩，这一整套流程下来需要花费的时间粗略估计在6分钟左右。规定每天工作的时间为8个小时，因此估计一台150t履带吊在一天的安装量可以达到100块。因为是在陆上安装，所以不会受到明显的风浪的影响，假设一个月进行作业的时间按照25天计算，那么一个月就可以完成2500块的安装工作量。

5.结束语

护面块在防波堤中起着非常重要的作用，可以抵御海浪对波堤结构的冲击与侵蚀，起到了保护堤身的作用。本文介绍了防波堤兼码头主体采用直立式沉箱结构工程概述，之后阐述了护面块体安装在防波堤中的施工准备以及施工的流程和方法，总结出了护面块安装过程中的注意事项，并且分析了此工程护面块安装的工效，为项目的总体工程全面施工提供了有力保障。