扭工字块安装施工技术

吴平，邵亮，王聪

（中交三航局第二工程有限公司，上海 200122）

1 工程概况

目前国内海港护岸结构中，对消浪性能的要求普遍增高，异型块体的应用越来越广泛。港珠澳大桥东人工岛护岸结构的护面为5 t扭工字块体，预制采用C30素混凝土，设计安装数量约为24 791件，安装断面如图1所示[1]。本文主要论述扭工字块安装工艺和质量控制要点。

2 定点随机安放工艺

2.1 安放网格的计算

根据规范规定[2]，扭工字块定点随机安放时，按照设计块数的95%计算网点的位置进行安放。由图2可知，本工程扭工字块的设计安放块数应为 55 块/100m2。

为方便计算，选取10m×10 m的方块为计算单元，将其划分为2.5 m×2.5 m的小网格，得到16个2.5 m×2.5 m小网格，如图3所示。规范规定每100 m2设计安装数量为55块，设计块数的95%即为52.25块。安装时，只需保证在每个小网格内至少安装3块扭工字块，两个横向小网格之间再添加1块，就能够保证每个100 m2的安装区域中安装56块。要保证水下定点随机安放的扭工字块均匀分布于安装区域，不出现部分位置漏放或过大隆起。

2.2 定点随机安装法计算原理

扭工字块定点随机安装原理是通过极坐标下的平面坐标计算方法，计算出每个随机安放的扭工字块的安装坐标，然后用两点间距离计算原理计算吊机位置与扭工字块安装位置的水平距离，通过两向量夹角计算原理计算正北方的方向向量与以吊机中心点为起点，扭工字块安装位置点为终点的向量夹角。计算成果如表1所示。

图1 扭工字块安装断面图Fig.1 CrossSection of dolosse p lacing

图2 扭工字块体的设计安放个数Fig.2 Design quantitiesof dolosses

图3 定点网格示意图Fig.3 Grids for positioning

表1 吊机参数计算表Table 1 Crane parameters calculation

2.3 定点随机安装和卸扣工艺

安装前，在吊机水平转盘上贴上准备好的刻度纸，刻度纸长度与转盘周长等长，刻度纸等分360份，每份刚好1°，并做好次级刻度，精确到0.1°。张贴时，需注意刻度纸的0°线必须与吊机转盘的0°缺口重合，且刻度纸的刻度值需保持逆时针方向递增，方便理论0°线（正北方向）与实际0°线（吊机爬杆0°方向）夹角的计算。

安装时，由吊机驾驶员控制吊机水平吊距，水平吊距可以通过驾驶室的操作显示屏直接显示。扭工字块安装施工员观察吊机水平转角，并用对讲机通知驾驶员调整角度至所需的安装角度以完成定位。

扭工字块水下安装采用水下自动脱钩的形式。自动脱钩器设计方式是根据杠杆原理，未吊重时，由于配重端自重大于挂钩端，因此挂钩端处于上扬状态；挂钩端受重物重力作用时，只要重物重量大于配重端的自重，吊钩将紧紧勾住重物，不致脱落。扭工字块安放到位时，由于挂钩端重物重量消失，挂钩端上扬，自动卸扣得以实现。

3 扭工字块规则安放工艺

3.1 规则安放的方法

1） 扭角计算

安装时，相邻扭工字块的横杆需要互相搭接，为了保证其沿安装纵轴线的直线度，需要对每一块进行固定角度的扭转。如图4所示，扭角计算公式如下：

式中：α为扭工块扭转角度；c为相邻块腰杆轴线间距；a为相邻块竖杆中心间距。

图4 扭工块扭角控制平面图Fig.4 Plan of controlling the torsionalangleof dolosses

实际安装中，相邻两块不可能完全贴近无缝隙，故实际安装角度会比计算角度大一些，为20.4°左右。

2） 密度计算

根据本工程典型施工和微缩模型试验的结果分析，实际安装中无法满足《防波堤设计与施工规范》[2]中所需密度要求，实际上规则安装密度平面上为45块/100m2，斜坡上为52块/100m2[3]。

结合实际安装情况，经过分析得符合本工程密度计算的公式为：

式中：a为同排相邻扭工字块的竖杆中心连线距离，即列间距；b为前后排相邻扭工字块竖杆中心轴线距离，即排间距。

由此得到的理论密度与东人工岛扭工块实际密度基本一致，其结果见表2。

表2 扭工字块规则安放理论密度Table2 Theoreticaldensity of regular placing thedolosses

3） 首排定位安装

安装由150 t吊机配合3名以上工人进行摆放。顶面竖杆中心点对准放样轴线，底面竖杆搁置在前排随机块横杆上，并用20.4°的自制三角尺确定扭角。如出现前排随机块不太稳定或无法搁置在其横杆上时，需由挖机在空隙位置填补无风化的大块石。

接着用同样的方法摆放第二块，横杆互相平行搭接，前一块横杆尽量顶着后一块的腰杆，保证列间距满足要求。完成首排安装后，及时组织测量人员对竖杆中心轴线进行平面位置和高程测量复核，发现偏差需调整到位后方可安装下一排。

4） 后续安装

有了首排扭工块体的参照，后续安装相对方便、高效、规整。安装过程中，控制好排距便能基本保证纵轴线满足要求。竖杆压在前排的横杆上时，不能完全扣入前排两块之间的空隙，这样会导致腰杆接触到前排横杆上，其横杆完全翘起失稳。必须把竖杆底部抵在前排的横杆上，并以竖杆底部为受力点，腰杆悬空放置。斜坡上的规则安装相对于平面上密度更大一些，此时列间距不变，排间距由于坡度存在，显得更紧凑些。

3.2 规则安放的质量控制要点

1）块体外观质量控制

安装前对块体表观质量进行详细检查，吊装过程中在钢丝绳上套1层橡皮管以减少安装过程中由于块体滑动或压力过大而产生摩擦所导致块体损坏。

2）规则与随机的搭接

扭工字块规则与随机最后一排需有效搭接，减小空隙，防止块石被冲刷，可将最后一至两排随机安装按规则安装要求进行摆放。

3）圆弧段扭角控制

圆弧段相比直线段安装难度较大，为保证安装轴线圆滑过渡，需采用化曲为直的方法。

值得注意的是，直线段交接位置的列间距需放大9 cm左右，否则在扭转过程中横杆会互相触碰。安装时，以每段弦长为安装轴线，相邻弦线相差2.15°。现场需对每段直线的端点坐标进行放样，并拉线标记，其余工作如上所述。

4 结语

扭工字块作为水运工程中一种护面块体，相对其他块体而言具有很多优点。本文叙述了优化后的扭工字块定点随机安放及规则安放施工工艺，使安装工效及安装质量得到了很大改善，有效避免了定点随机安放中易出现的隆起及漏放现象，提升了规则安放时的可操作性及安放后的整体美感。

[1]中交公路规划设计院有限公司.港珠澳大桥主体工程岛隧工程施工图设计：东人工岛岛体结构[R].2012.CCCC Highway Consultants Co.,Ltd.Construction drawing of island and tunnelprojectofHongkong-Zhuhai-Macao Bridgemain project:Theeastisland structure[R].2012.

[2]JTS 154-1—2011，防波堤设计与施工规范[S].JTS 154-1—2011,Code of design and construction of breakwaters[S].

[3]中交股份联合体港珠澳大桥岛隧工程第Ⅱ工区项目经理部.东人工岛护岸结构扭工字块安装方案[R].2012.ProjectManagement Dept.ofWork AreaⅡfor Island and Tunnel ProjectofHongkong-Zhuhai-Macao Bridge Joint VentureofChina Communications Construction Co.,Ltd.Dolosses placing plan in the slop breakwater revetmentstructureofeast island[R].2012.