Antifer 块体安放施工技术总结

王俊龙

(山东港通工程管理咨询有限公司，山东烟台 264000)

1 工程概况

某渔港码头项目防波堤工程，护面块体采用BS标准中的Antifer块体，即带槽的混凝土方块。Antifer块体最早应用于法国(1976—1978年)Antifer港，之后广泛应用于英国(BS 6349—7:1991就有该类型的护面块体［1］)、法国、荷兰(荷兰达尔伏特技术大学对该块体的安放方法及稳定性进行了相关的研究［2］)、土耳其(土耳其伊斯坦布尔技术大学的Yagci等对该块体进行了安放方法、稳定性的研究［3，4］)等欧洲国家。与扭工字块、扭王字块、四角锥体相比，Antifer块体具有:1)结构简单，预制方便，外观上不容易产生气泡、蜂窝等缺陷;2)基本不受自重产生的局部拉应力的影响，不容易断肢断脚，对混凝土的强度要求较低，也不需要配筋;3)遵循特定的摆放方法，能够满足消浪、稳定性双重要求。

本工程中，采用2.5 m3，6 t重的 Antifer块体，如图1，表1所示，预计11 997块。本文就Antifer块体的安放技术要求、存在的问题和控制措施进行技术总结。

表1 2.5 m3 Antifer块体尺寸参数

图1 Antifer方块三维立体图

2 Antifer方块的安放

2.1 安放块体

Antifer块体的安放主要包括以下问题:1)安放方法的确定，即是采用规则摆放，还是采用不规则摆放;2)不规则摆放的技术要求，主要是摆放密度和摆放姿态，影响到护面层的稳定性、消浪效果以及业主的投资成本;3)抛填范围的控制，主要是避免Antifer块体超出边界，从而导致抛放密度比真实的密度要大;4)摆放坡度的控制，主要是影响防波堤外观质量和波浪的爬坡。

2.1.1 安放方法

任何护面块体的安放方法都需要遵循以下两个基本的原则:护面层的稳定性和消浪效果。因此，安放的方法既要使护面层稳定，又要有好的消浪效果。根据Antifer块体的相关研究［2-4］，双层不规则安放和交替规则安放均能满足这两个基本要求。

交替规则安放虽然外观漂亮，但对垫层石的平整度要求较高(见图2)。由于Antifer块体与块石接触面积比较大，安放的平整性受块石的平整度影响较大。而该工程中，垫层石重量较大(1 t～2 t)，平整度很难保证。因此，该工程中交替规则摆放基本上无法实现，只能在实验室或垫层石粒径较小时实现。

因此，双层不规则安放基本上成了唯一的选择(见图3)。

图2 交替规则安放

图3 双层不规则安放

2.1.2 双层不规则安放的技术要求

国内没有Antifer块体的施工经验，只能依靠相关文献及试验段的试铺，技术要求主要包括两个问题:摆放密度和摆放姿态。摆放密度和摆放姿态相互作用，共同影响到护面层的消浪效果和稳定性。

根据荷兰TU Delft(达尔伏特技术大学)的模型试验研究，安放密度在57%左右时，稳定性和消浪效果都较好。为了降低业主的投资成本，监理工程师与施工方共同商定将安放密度确定为53%～57%。由于抛放机具采用吊车，吊车钢丝绳与Antifer块体之间是软连接只能垂直下放，无法做到随意调整姿态，需要通过将Antifer块体靠在上一块的斜边上调整姿态，使表面凹凸不平，增大表面糙率，提高消浪效果。

2.1.3 抛填范围的控制方法

Antifer块体必须在图纸设计的范围内安放，超过设计范围的Antifer块体不予计量。根据技术条款的要求，预制块的安放误差应控制在±30 cm范围内。采用极坐标或者吊车顶部安放GPS定位系统均有缺陷，因为吊车和块体通过钢丝绳连接，属于软连接，在施工过程中受到吊车摆动惯性、风、波浪等因素的影响，吊车的钢丝绳并不是垂直的，而是会发生偏斜。

为此，在Antifer块体外边界每隔10 m抛放一个浮标。除了经常核对抛放浮标的位置外，每完成10 m就用全站仪检测块体边界。此方法比较有效，大部分块体都在误差允许范围之内。

2.1.4 摆放坡度的控制

对成型的坡度进行控制，是控制外观质量和波浪爬坡的重要措施。护面块体的坡度为1∶1.5，护面块体摆放过程中肉眼无法控制坡度，如果不采取措施加以控制，那么护面块体的坡度严重的要么向下凹陷，要么向上凸起，轻微的则是高高低低。坡度的控制分为水上区和水下区，重点控制水上区，即低潮位以上的部分。

由于Antifer块体与护面块石接触面积较大，摆放的坡度受护面块石坡度的影响较大。因此，摆放坡度控制的关键在于护面块石坡度的控制。此外，Antifer摆放姿态对坡度也会造成一定的影响，施工过程中通过拉线来控制摆放姿态与摆放坡度的关系。

2.2 存在的问题

1)低潮位持续时间短，高低潮潮差小(仅有1 m)。工程所在地为半日潮，低潮位出现的时间短且与工作时间并不一致，低潮位的时间并不能得到充分利用;高潮和低潮潮差仅有1 m，潮差不明显，十分不利于水下精细化施工，低潮位的可利用价值并不高。

2)石头表面不平整，水下能见度低(1 m左右)。极坐标定位是一种理想化的定位方法，石头表面的平整度及水下的能见度决定了这种理想化的实现程度。由于潮差小，水下能见度低，理坡基本上就靠挖机司机的手感和技术水平。水下不可见部分理坡质量及Antifer方块安放质量没有可靠地保证措施(水下成像仪的可见程度也不高，只有1 m左右)。

3)安放过程中，不仅存在水下能见度低的问题，还存在安放位置距离远，凭肉眼观察指挥困难。将近30 m的水平距离，在海上肉眼几乎看不清楚前方1.5 m见方的物体。虽然极坐标可以有效解决这些问题，但Antifer方块安放过程受波浪、潮流的影响产生的摆动是不确定的，石头表面不平整造成的Antifer方块倾斜滚落，使得安放工作变得比较混乱。这都给安放工作增加了困难。

4)安放超出外边界。

吊车钢丝绳的晃动以及入水后受浮力、潮流的影响。吊车在转动过程中，Antifer方块的惯性使得钢丝绳前后左右摆动;Antifer方块入水后，Antifer方块受到浮力及波浪、潮流的影响，也会产生前后左右的偏位，这都影响极坐标的定位的精度，从而导致护面块体的安放超出边界。

5)表面过于平整，消浪效果差。

影响表面的糙率，进而影响护面块体的消浪效果。

6)坡度不一致，要么凹陷，要么凸出。

2.3 控制措施

1)提高理坡质量。防波堤块石来自于距离施工现场有250 km的内陆地区，运费本来就高，如果采用海上抛填施工，所来石料需要二次倒运到方驳上，经济上很不划算。因此，采用陆上推进法，所来块石直接倾倒到海里。这种抛石方法只能采用长臂反铲来理坡。

为了保证坡脚处的施工质量，第一次抛填的高度应在平均潮位附近，防波堤堰顶及理坡应用大块石防护，避免高潮位时波浪将堰顶堤心石和理坡块石冲毁。长臂反铲(最大工作半径12 m)应充分利用低潮位的时间将坡脚处理坡完毕。同时，为了避免履带受损，可在块石表面铺设行走板。高潮位时段，设备用离开堰顶，避免波浪对设备产生冲击破坏。

2)低潮位安放第一层Antifer方块，高潮位安放第二层Antifer方块。

3)利用高清长焦水下摄像头观测水下情况。无论是抛石，还是安放Antifer方块，都需要了解水下的情况，或者使用潜水员，或者采用高清长焦水下摄像头。相对而言，高清长焦水下摄像头是最经济实惠的。

4)在抛放边界安放浮标。要趁高潮位、海面较平静时安放浮标。在今后的施工中，勤核对浮标的位置，尤其是大潮大浪之后，确保浮标定位的准确性。

5)以极坐标作为安放Antifer方块的参照，根据吊车上显示的触碰基准，避免重叠安放。

3 结语

通过以上安放方法和控制措施，项目部很好的控制了块体的摆放姿态和安放密度，工程质量得到了业主和工程师的认可。