履带吊配合GPS陆上定点抛石工艺研究——以科特迪瓦阿比让港口扩建项目为例

赵 攀 ，杨旭林

1.中国港湾西部非洲区域公司，科特迪瓦 999063 KTDW

2.中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇岛 066000

1 工程概况

阿比让港位于非洲科特迪瓦的阿比让市，自1951年弗里迪运河开通以来，已经发展为科特迪瓦第一大港和西非最大的集装箱港。该港位于埃布里耶潟湖沿岸，通过宽250m、水深13.5～15m的弗里迪运河与几内亚湾连通，可通航万吨级海轮。拟改造的防波堤即位于弗里迪运河的口门处，工程包括老防波堤的拆除和新防波堤的修建，河口宽度从200m扩大到250m，西防波堤堤头需要退后约77m，向海侧延长约25m，新建西防波堤的总长度约为600m。

2 工程特点及难点

防波堤处于运河口门处，运河内水流流速大、涌浪高，棱体块石尺寸及重量较大，传统的驳船挖掘机抛填工艺无法满足施工质量要求，必须采取陆上定点抛填的方式。施工人员采用履带吊进行陆上抛填时，由于运河内水流流速大，吊斗钢丝绳随水流倾斜严重，影响抛填精度。

一般情况下，棱体块石在第一排Core-Loc块体安装完成后进行抛填，块石紧邻块体，抛填时若有较大涌浪影响，容易磕碰块体。根据抛填断面厚度及块石尺寸，需抛填2层至3层块石方能满足厚度要求，但是由于块石尺寸较大，块石之间缝隙也随之增大，增加了抛填完成后的验收难度。

3 压脚棱体陆上定点抛填施工工艺

3.1 施工工艺流程

具体施工工艺流程如下：施工准备→块石运输→块石填装→履带吊起吊→定点安装→分项验收。

3.2 施工准备

（1）测量人员使用GPS对棱体块石抛填区域底部的垫层块石标高进行测量，测量方法采用船上打坨方式。测量人员采集底部标高数据，根据测量数据计算并确定抛填高度和抛填量，结合吊斗尺寸和每斗装填量绘制块石抛填位置和抛填量图，拷入履带吊预先安装的GPS系统内，作为指导施工的依据。

（2）由于棱体块石抛填顺序对抛填质量有直接影响，相关人员在施工前应与履带吊司机和相关辅助人员进行技术交底，并对每个抛填点位进行编号，就块石规格、抛填位置、抛填范围、每个点抛填斗数和每斗装填方式进行列表说明，避免误抛和漏抛而产生补抛成本[1]。

（3）提醒作业人员在施工过程中注意观察吊斗钢丝绳倾斜程度，判断水流对吊斗的影响，并且根据倾斜程度适当调整抛填位置，以纠正因水流影响产生的偏移。

（4）相关辅助工具和材料准备。制作抛填钢制吊斗，吊斗尺寸为2.4m×1.2m×0.2m，采用10mm厚钢板和槽钢焊接制成，吊斗呈簸箕型；使用2.4m长槽钢两端上下两侧焊接吊环作为吊杠起吊吊斗；准备5根长度均为10m的钢丝绳，2根5m的钢丝绳，2根2cm粗的编织绳，9个5T的卡环[2]。

（5）施工之前检查仪器和辅助工具状态。检查履带吊GPS系统是否正常，校准仪器精度满足施工精度要求；检查吊斗、钢丝绳和卡环状态，应符合安全要求，从而保证施工安全。

3.3 块石运输

棱体块石规格为4～6t和6～8t两种，分别放置于3.9m3和8.5m3Core-Loc块体外侧，保证结构稳定。石料源自阿比让Sikensi地区项目部自采石场，采用钻孔爆破、挖掘机挑料筛分方法进行规格石开采，石场距离防波堤现场96km，首先采用自卸车运输至距离现场10km的石料出运码头，然后装船运输至防波堤现场暂时存放[3]。

3.4 块石装填

块石装填前，将事先准备好的吊斗和吊杠通过钢丝绳和卡环连接起来，分别在吊斗4个角连接4根10m的钢丝绳，钢丝绳的另一头连接至对应的吊杠两端，吊斗背侧（非开口侧）连接1根10m的钢丝绳，并与履带吊副钩相连。履带吊提主钩，落副钩，使吊斗四角钢丝绳刚好拉直，副钩钢丝绳松弛为宜。施工人员用挖掘机或装载机将块石平稳地装入钢制吊斗内，每斗装入2～3块，整体重量不得超过15t，装填时要注意将不同尺寸和形状的块石有规则地码放，保证石料稳定性。

3.5 履带吊起吊

履带吊垂直于防波堤轴线方向驻位，块石装填完毕后，履带吊先提副钩至钢丝绳刚好拉直受力后停止，随后提主钩使吊斗离开地面约1～2m，逐渐转向运河一侧，吊杠两端分别绑扎一根编织绳作为晃绳，人工控制吊杠方向，从而控制吊斗朝向。

3.6 定点安装

250t履带吊使用吊机吊臂顶端的GPS自行定位。根据石料规格大小将施工区域分成不同尺寸的网格并进行编号，一般网格间距为1.2m×2.4m，以每分格抛填2～3斗填满为准。履带吊司机根据驾驶室内电脑显示的平面位置，按照网格及预先交代的抛填顺序定点抛填，点位于网格中心位置偏差≤20cm。吊斗到达指定位置后，通过晃绳调整吊杠方向，保证吊斗开口朝向运河侧，避免朝内侧倾倒砸到下部Core-Loc块体，下放钢丝绳主钩入水，到达距设计顶标高1～2m，提升副钩使吊斗向前倾，块石倒入抛填区域后，同时提升主钩和副钩使吊斗出水放置陆地上，检查吊斗及吊索具无异样后方可继续装填块石。

采用此种方式进行块石抛填，每斗开始装料到抛填结束需要约10min时间，每斗装料约3m3。受潮汐影响，水流流速最大时段料斗偏移较大，无法施工，每个台班按照10h考虑，受影响时间约2h，则每天可正常施工8h，工效为每台班144m3。

3.7 分项验收

重复上述操作直至将所有点位逐次抛填完毕后，进行验收工作。

（1）制作一根30mm×30mm×20m的方管，用6m长的方管焊接即可，接口处要用打磨机打磨光滑，钢管顶部焊接吊环，用不同颜色的油漆在钢管表面以1m为单位涂刷刻度线。使用钢筋制作一个高0.5m、底部直径1m的圆锥体盘，圆锥体顶部焊接两个螺栓，同时在方管底部焊接一个配套的螺母，使圆盘可与方管底部机械连接，方便随时拆卸。

（2）在块石吊斗背侧中点处焊接一根长20cm、直径50mm的圆管，在背侧一端焊接一根长20cm、直径30mm的圆管，保证两根圆管顶部高程一致。将方管顶端与履带吊副钩连接，提升副钩至方管完全离地，使方管底部插入中点圆管内，连接好圆盘。将GPS对中杆插入一端的圆管内进行定位，做好固定措施，设置GPS杆高为0，即测量标高为GPS接收机高程。此种方法可有效减小方管插入水中后受水流影响产生的偏移，也不需要人员手持仪器，避免了人员伤亡。

（3）履带吊同时起吊方管和吊斗，通过GPS进行定位，由于GPS与方管间距为1.2m，定位时注意进行相应桩号调整。调整吊斗开口朝向运河一侧，方管位于岸边一侧，下放吊斗至水面以上2m左右保持不动，随后下放副钩将方管插入水中直至接触块石表面停止，通过望远镜读取圆管顶部数据h，同时记录GPS高程数据h1，则块石顶面高程H=h1-h。

通过此种方法依次对抛填完成区域进行测量验收，不符合设计要求部位则重新补抛或挖除。发现超高部位，则用抓斗式挖泥船机清理，不足低凹处采用铁链或钢丝绳将块石捆绑牢固进行补抛，脱钩器采用Core-Loc块体专用脱钩器。块石捆绑要牢固，脱钩器通过钢丝绳与副钩相连。

4 质量保障方法及标准

（1）抛填前认真进行棱体块石底部测量，计算好各区段的工程量，绘制抛填框图时要与测量数据对应，并安排两人及以上互查，保证计算无误，施工过程中指定专人指挥抛填，尽量使抛填均匀。施工前要对各司操手以及指挥人员进行技术交底，留存书面资料。

（2）定期对GPS进行校核，保证其精度满足施工要求，确保抛石抛填质量。

（3）在施工过程中，安排专人进行水流流速测量，每隔30min测量一次，并且根据流速计算冲距，由此调整定位偏移距离。

（4）每完成一个施工区域，就组织测量验收一次，及时掌握超抛、欠抛等施工质量情况，为后期抛石施工积累数据及经验。

（5）石料经过检验合格后，方可进行抛填。

（6）在施工过程中，要严格控制起抛点，防止石块滑落影响航道疏浚；同时，还要严格遵守项目技术规格书和施工规范中对于块石规格质量和抛填质量的相关标准和要求。

5 结束语

防波堤护面部分对于整个防波堤结构的影响至关重要，科特迪瓦阿比让港口扩建项目防波堤工程作为阿比让港口阻挡外海涌浪的天然屏障，对Core-Loc护面块体及对其稳定性影响较大的棱体块石施工质量提出了更高的要求。该项目针对运河高水流流速和涌浪的现状，提出了履带吊配合钢制吊斗进行Core-Loc压脚棱体陆上定点抛填施工工艺，保证了恶劣环境下的施工质量，对防波堤整体结构稳定性起到了至关重要的作用。