港口工程中大型预制构件的吊装技术分析

牟子峰

（中交海洋建设开发有限公司，天津 300457）

1 工程概况

某填海成地项目——海堤及扭王块的分包工程包含的预制、装运、构件预制均由陆地预制场地进行操作，海堤扭王块的建造需要安排两组，整体行进方向从东到西发展，安装起始点暂时设定在CH3+000 里程，在海堤排水口铺设正中间隔，装设方法选用水陆相结合的方式，水面选用250 t 履带起重机+跳板船，地面则选用150 t 吊车进行。

2 扭王块安放

海堤扭王块预制在东莞沙田预制场进行，完成后装置在运输船上运送至项目建造场地。运输船停泊至详细建造位置，其位置根据船上的定位装备设定，履带吊船（水上）和履带吊（陆上）在装设过程中使用定位、定量随机放置安装方式，保证按照CLI 和业主的标准条件安设。

2.1 现场安放

在堤顶现场，将吊机履带边线位置进行精准标识，吊机根据该位置就业。位置确定之后，可开始进入扭王块安放环节。操作人员安放扭王块时严格按照记录表格中扭王块的安放编号进行，每安放一块，需要在表格中将预制编号记录清楚，同时要在安放图中进行标记。扭王块在进行定位时，对安放扭王块位置进行表格记录。扭王块抛放之后会出现滚动的情况，这主要是由于垫层块石面凹凸不平所致。特别是水下部分，操作人员无法进行有效观察。为了防止该类情况出现，一方面要全面检查垫层块石的施工质量；另一方面要对进行安放的工作人员进行充分培训与技术交底。还有一种状况是要安放的位置被全部挤占，此时需要在坐标附近对扭王块进行妥善移动，以寻找到恰当位置，防止扭王块出现被“架空”的情况。安放开始时，为达到上述标准，要将扭王块的吊勾位置系上两根长绳，这样不仅能控制扭王块的摆动，而且能控制扭王块姿势。安放扭王块时，每一流水施工段的距离为50 m，每一施工段安放结束后，质检员必须进行详细检查，如果发现有重叠的地方需要将扭王块吊走，如果空隙比较大，则需要进行补充。

2.2 扭王块施工测量

2.2.1 定位系统

1）CAD 底图传导后，定位设备将自动获取扭王块的设计坐标参数。

2）及时展示吊钩的方位，并展示其当前方位的坐标。

3）在扭王块装设进行定点时，应将装设扭块和设计地点进行关联。界面会明确表示出扭王块与设计地点的距离和方位，接着按照指导进行操作。

4）定位设备将进行装设期间相关数据的自主录入，并导出安装结果。

2.2.2 定位系统校正

定位设备录入转换参数后，测量出吊钩在垂直形态的中点坐标，吊钩中心点垂直投影至地表，利用独立GPS 测出地面投影点的坐标，将其与定位系统设备检测的坐标相对比，得到两者之间的偏差值。在误差校正功能中，录入关联的校正数值，即可避免GPS 安装偏差带来的不良效果。

2.2.3 定位过程

定位设备标定成功后，在定位系统录入底图和设计坐标，在系统界面中选择需要安装的扭王块，软件立即显示出挂钩现实地点与设计地点的关联。履带式起重机在安装范围的中点起吊扭王块，驾驶员依照定位软件显示的相对地点和行动指令调节臂架的水平和垂直位置，若吊钩的实际垂直中心与安装设计地点吻合时，在允许范围内应立即将其放置，并记录定位成功后的安装信息。定位时，要密切关注，精确定位时，吊臂运动的幅度不可过大，以降低钢丝绳摇摆引起的偏差。

2.2.4 水下姿态检测

项目建造区域水下标高控制在-5 m，水下安装平台标高控制在-1 m。扭王块设计为1.805 m 高，装设后垂直高1.28 m。建造区域在水位低潮期可以看到底部扭王块的姿态。水下区域扭王块装设完成后，若要检查其装设姿态，可由潜水员通过水下摄影的方法进行。

2.2.5 定位系统精度

依照CLI 的标准定位软件测得的吊钩位置，允许偏差范围为扭王块高度的1/12。若扭王块设计高为1.805 m，定位软件检测准确度要控制在15 cm 范围内。

2.2.6 安装密度允许偏差

依照CLI 的标准，每100 m2装设的扭王块数量务必达到设计量的95%，不得超过设计量的105%。此项目设计方案密度设为每100 m2面积内装设39 块扭王块，因此，现实装设量不少于每100 m2安装37 块，不超过41 块。

2.3 扭王块安装施工工艺

关于扭王块装设，本项目拟水上选用250 t 履带吊船，陆地选用150 t 履带吊机装设。垫石层通过检验达标并符合扭王块的装设要求后，扭王块的装设随时进行。为减轻扭王块装设的施工危险，选用φ26 mm 钢丝绳并配备自主脱钩设备进行扭王块的安装。自主脱钩设备设计起重量16 t，最大起重量25 t。

2.3.1 水上250 t 履带吊机船安装工艺

扭王块运输到施工场地后，运输船靠泊并安装驳船，履带式吊机将直接取下物料或将其临时存放在吊机船甲板上以便实行装设，实现扭王块的形态调整，助手可在吊装前调整吊索。吊钩挂后，辅助人员应立即撤离至吊装半径外，由信号员指示起吊扭王块。

斜面扭王块的装设依据加厚垫石的建造顺序，从坡底向坡顶行进。第一步，在开始里程点装设三角块区域。在三角区域的基础上，向前、向后或沿斜坡呈菱形向上进行装设，该装置沿路堤本体方向呈阶梯状纵向流动分区进行。

2.3.2 陆上150 t（拔杆51 m）吊机安装工艺

由于建造强度较大，船舶吃水、埋设位置复杂等原因影响水面装设技术，只选用水上装设保证建造速度相对困难。为降低水域范围的占用，减轻船舶之间的扰乱，确保建造速度，建议考虑增设1 组陆上设施。陆地安装的地点和定位方式较水安装相像，150 t 履带式吊机用于从运输驳取件，当运输驳运转速度缓慢时，可先将物体转移到陆地上，再考虑用30 t 平板车将其运送到指定的安装地点。

依照设计图纸所示，垫石路堤顶部加厚后路堤顶部宽度为12.55 m，履带吊机宽度约为6.4 m。边坡稳定性ICE 校核计算表明履带吊机离海的边线地点应＞1.5 m，履带底部应铺设20 mm 钢板，整体计算后，路堤顶部宽度无法达到装设安全条件，应在海堤后区回填建造，并将回填区碾压，确保基础承载力满足10.2 N/cm2的要求。

2.4 就位和临时固定

1）立柱插入基础杯空，一般插至杯底，到杯底的程度是柱子刚碰到底部，使用大撬棍用力撬动柱子。在柱体上方插两个钢楔用以转动吊杆，保证柱体基本处于垂直状态，其四周均插入钢制楔子。

2）对齐中心线，先对两个小面，再对大面。大约符合要求后放下挂钩并将柱子放在杯子底部再次检查对齐情况。拧紧周围的楔子，击打楔子时，应两人在立柱两侧同步进行击打，顶紧后及时校正垂直度。

3）立柱的竖向用钢楔和4 根钢丝绳固定。4 根钢丝绳和柱体结合，将柱腿上区选用φ12 mm 钢筋焊接成钢筋套筒连接到柱上，每个角上焊有钢筋环。立柱与钢丝绳用12#卸扣接合。地表选用长2 m 的脚手架管埋入1.5 m 深的地下，在距地面20 cm 处用直角扣件固定，使用1.5 t 手拉葫芦拉紧钢丝绳，最后使用夹头夹住钢丝绳，夹头选用8#夹头，48 h 后拆下钢丝绳。

2.5 校正

柱体校正有两个方面：平面位置校正和垂直度校正。先校正立柱的平面位置，再校正立柱的垂直度。

1）平面位置校正，根据杯口的轴线和圆柱体的轴线校正平面位置。

2）垂直度校正，在立柱前侧两侧使用两架经纬仪。为使望远镜的视线垂直于观察面（角度应＞75°），保证经纬仪安装在轴上，以防止由于上下测量点不在一条垂直表面出现测量偏差。校准时用大锤敲击钢楔与吊杆使其稍稍移动。先修正大偏差值，再修正小偏差值。若两个方向的偏差值相差不大，则先修正小面，再修正大面。修正一个方向后，稍微拧紧相对应的4个钢楔，然后修正相对方向的偏差值。所有校正完成后，使用4 根钢丝绳紧固立柱，防止立柱垂直度受风速影响。

2.6 吊装校正

1）吊机梁的高程修正。依据柱子牛腿的标高来决定，在柱吊升前已调节好。如果有轻微的偏差，可以在安装轨道时进行再次调节。

2）起重机梁的垂直度修正。用线锥检测偏差值为5 mm，如超出范围，在两端支撑面上增加斜垫片修正，每堆垫片可多于3 个。

3）吊车梁平面位置的修正。重点检测吊车梁的纵轴和两排吊车梁之间的跨度有无达到标准。根据施工标准，轴线偏差值控制在5 mm 内，跨度禁止存在正偏差，避免屋架装设后柱体顶部向外侧偏移。

2.7 最终固定

在混凝土柱与杯口的缝隙中浇筑C35 细石混凝土进行最终固定。填缝选用早强剂C35 细石混凝土灌入，水泥为膨胀水泥。校正后应随即展开填充工作。填缝前应清除杯口缝隙中的木屑等残渣，并洒水保持立柱和杯口壁潮湿。

3 扭王块安装出现的技术问题及解决措施

3.1 坡脚平台扭王块的安装问题

在原设计中，坡脚平台的宽度保持在4 m，标高范围为2~3 m，施工有一定的难度，不能有效保障安装中的密实度。其后利用原设计，坡脚平台抛填一定数量的块石对护面进行加大，块石厚800 mm，质量为250 kg。平台顶标高达到1.0 m，平台宽度也不断提高。整平后，可以对扭王块进行安装。具体路径为：低潮时，挖掘机将扭王块安装于整平后的平台上，测量人员对潮水的上涨、下落情况进行及时监测，以便挖掘机操作人员移动至安全位置[1]。

3.2 坡面过长，分层安装扭王块

堤面标高为7.5 m，坡度比例为1∶1.5，坡面长度超过10 m，从现场实际情况出发，利用层安装的扭王块安装形式分。

3.3 相邻两个扭王块体姿态相同

安装扭王块时，上一排扭王块的位置要在下一排扭王块之间，换言之，彼此靠近扭王块在安放时要交错排布。施工时，常出现的一种情况是安装以同一种姿态呈现，这种情况的主要原因在于坡面凹凸不平，在对下排扭王块进行安装时要注意不能形成间距，以免对上排安装造成影响。安装双头时，两个扭王块或出现同一姿态的情况，或出现间距过大的情况。一旦形成该状况，第一，要有效确保填坡质量，这主要是由于安装扭王块时，其效果是填坡平整度的反映。第二，强化对机械操作人员的技能训练，使其完全掌握安装途径，全面贯彻安装准则，熟悉其中的机械原理。尽量避免双头作业，如果必须进行双头作业，需要严格按照设计进行，从中间开始，向两端推进，这样才能确保扭块安装有足够的平整度。

4 结语

综上所述，港口施工工艺的快速发展，实现了港口基础设施建设的大型规模化。为确保港口预制构件吊装操作安全、迅速、有序进行，本文以实际项目为例，分析了港口项目中大型预制构件的运输及吊装工艺，为相关项目提供参考借鉴。