强涌浪混浊深水条件下大体积栅栏板预制构件安放施工技术

强涌浪混浊深水条件下大体积栅栏板预制构件安放施工技术

卓玉虎

中国水利水电第十二工程局有限公司  浙江 杭州   30004

[摘 要]坎门渔港防波堤整体修复工程，是国内首例大型防波堤台风受损整体修复工程。斜坡式防波堤护底采用大体积栅栏板预制构件，本文介绍了在混浊深水区、强涌浪、湍急暗流、台风影响等多种海上不利条件下的，大体积栅栏板预制构件安放施工技术和经验，为今后类似项目的施工管理提供依据。

[关键词]强涌浪  混浊深水  大体积栅栏板安放施工技术

1、工程概述

坎门渔港防波堤整体修复工程，是国内首例大型防波堤台风受损整体修复工程。坎门渔港位于浙江省玉环县坎门镇西南，防波堤工程位于南排山潮汐通道深泓北侧，水流湍急，涌浪大，海水混浊，水深一般大于10m。坎门渔港原防波堤由东堤和西堤构成，总长1560m，采用爆破挤淤，堤心石采用爆破抛石，护面堤身采用6t的扭王字块，堤头采用7.5t的扭王字块，自建成以来受到台风“森拉克”、“海棠”、“菲特”等恶劣天气的袭击，西堤K0+480-K0+680和K0+850- K0+930段（堤头）防波堤的主体结构受到严重破坏，其他段的护面也受到不同程度的破坏需尽快修复。

防波堤修复堤身护底设计采用3排栅栏板。预制栅栏板的混凝土强度等级均为C30，水下栅栏板紧贴最外围扭王安放3排，栅栏板分为4种，直线段标准栅栏板尺寸为5.12m×6.4m×1m，单块16.5m³；堤头圆弧段梯形栅栏板分3类，尺寸分别为：4.12m/4.68m×6.4m×1m、4.68m/5.24m×6.4m×1m、5.24m/5.8m×6.4m×1m，单列49.34m³。后期设计增设栅栏板块石垫层基础，采用500mm厚，40～80kg块石垫层找平。

栅栏板安放施工环境复杂。本工程极端高水位：5.72 m、极端低水位：-3.64m，而堤岸前水流湍急，涌浪大，海水混浊，水深一般大于10m。本工程处于强台风高发区，每个台风季均会受到台风恶劣天气的袭击，这给施工带来极大的困难。

2、 一期水下栅栏板安放施工

一期（2014年7月15日之前）施工的栅栏板底部无设计垫层，为直接在原开挖基础面上部进行安放，施工部位为西堤重建段K0+481～K0+703段和K0+866～K0+927段。

栅栏板安放采用水上安放施工工艺，由起重机配平板汽车，自堆场装运栅栏板陆上水平运输至码头，然后用起重船配自航式平板驳装运栅栏板水上水平运输至安放区域，用起重船吊运栅栏板进行安放。

（1）施工工艺流程及施工顺序

一期栅栏板安放施工工艺流程为：施工准备→栅栏板基础开挖验收合格→栅栏板预制块体出运→起重船驻位→GPS人工测量配合起重船定位→起重船配人工起吊、安放栅栏板块体→测量检验→缺陷处理→验收。

栅栏板安放顺序：垂直坝轴线，自内向外，逐列安放，即先安放防波堤侧第一块栅栏板，然后安放中间第二块，再安放外海侧第三块栅栏板，接着起重船移位安放第二列，依次类推。

（2）构件安放

栅栏板安放尽量选择在低潮位、小风浪时段施工，以避免水深、涌浪对块体定位精度的影响。水下安放主要采用船载GPS系统进行定位，栅栏板起吊后，先进行水平投影就位，待栅栏板停止晃动后再进行安放，避免因外界干扰造成安放偏差过大。

a、栅栏板安放前，由测量技术人员根据设计图纸，精确计算出每块栅栏板安放中心位置坐标，绘制出栅栏板安放平面布置图，导入安装船控制系统，进行安放定位控制。

b、在距安装边线外侧3～5m设置平行于防波堤纵向轴线的安装控制基线。并在岸边用油漆把每一列栅栏板的安放中心线标识清楚，控制基线、每一列安放中心线和栅栏板安放中心坐标共同构成安装平面控制系统。

c、在距安装边线外侧3～5m设置平行于防波堤纵向轴线的安装控制基线。并在岸边用油漆把每一列栅栏板的安放中心线标识清楚，控制基线、每一列安放中心线和栅栏板安放中心坐标共同构成安装平面控制系统。

d、起吊时，栅栏板采用两点吊装法，即，分别将四根钢丝绳分别固定在栅栏板内部两头横梁的两端部，然后将钢丝绳挂在起重船的主、副钩上进行起吊。

e、栅栏板安放采用船载GPS定位，水下自动脱钩技术，为避免栅栏板在起吊过程中旋转，采用两点起吊，在栅栏板端部设置两根定位牵引钢丝绳，使栅栏板与船体保持步调一致，绞锚移动起重船，使吊机旋转中心位于安放列栅栏板的安放中心线上，起重机驾驶员根据吊机吊杆长度、仰角α确定块体安放点位，进行逐块安放。因栅栏板安装基础为1:8.5的坡度，起重机驾驶员通过升降起重船的主、副钩来调整钢丝绳长度，控制栅栏板的安放角度。

图1 一期栅栏板安放

3、 二期水下栅栏板安放施工

在经历了浣熊、麦德姆、夏浪、娜基莉、风神、凤凰6次影响较大台风后，2014年9月26日，业主委托中国人民解放军92899部队，对一期安放的栅栏板进行水下测量检测，栅栏板安放检测技术报告显示，一期安放的栅栏板投放区域与设计图纸中的相对位置基本一致，栅栏板排列虽紧密，但局部错落高低排列，从而造成部分位置空洞，不整齐。

经对前期栅栏板安放检测技术报告成果分析和现场实际施工情况，设计进行了变更，栅栏板基础增设40～80kg块石垫层，层厚50cm。根据2015年3月20日栅栏板安放专家咨询会会议纪要，栅栏板安放质量控制标准为相邻块体高差不大于20cm、相邻板块缝宽不大于20cm。

（1）施工方案选择

怎样才能做到在深水、强涌浪海底浑浊等不利条件下的安装精度要求，不同施工方案的对比。

方案一：陆上安放法。采用大型履带吊机利用堤顶道路，陆上吊运栅栏板下水进行安放。经查询不同型号履带吊机的技术性能指标，咨询厂家意见，受堤顶路面宽度限制，大于260t履带吊机无法进入堤顶，而260t履带吊机受其性能限制，无法把栅栏板吊运到位。此方案放弃。

方案二：在一期栅栏板安放方案的基础上，在栅栏板的边角上绑上高清摄像头，并在栅栏板下放的过程中配潜水员进行精确定位。由于本海域海水常年浑浊，高清摄像头在3m水深以下，屏幕上一片模糊，而本工程栅栏板安放深度通常超过10m，无法指导施工。此方案也行不通。

方案三：定制一个可以放入一块栅栏板的框架（5.32m×6.6m×11.5m）进行定位，起重船吊运栅栏板，遂块进行安放。因框架的宽高比较小，在涌浪的影响下 ，框架不易放稳，又由于每放一块栅栏板，框架就需移位，重新进行定位，按放工效较低，所以本方案也放弃了。

方案四：结合方案三存在的问题，加以改进行，定制可以放入一列（3块）栅栏板的框架，做2个，并排放置进行定位，起重船吊运栅栏板，人工配合定点遂列进行安放。经试放，本方案可行。

（2）安装框架设计制作

安装框架采用方钢焊接拼装，外框架采用100×100×10mm的方钢，框内斜撑采用60×60×6mm的方钢。直线段安装框架制作2个，上口外框尺寸：长21.0 m×宽5.72m；下口外框尺寸：长20.20 m×宽5.52m；高：9.0m～11.5m。圆弧段安装框架制作2个，上口外框尺寸：长21.0 m×宽6.4m～4.72m；下口外框尺寸：长20.20 m×宽6.2m～4.52m；高：9.0m～11.5m。

安装框架在西堤预制场砼地坪上焊接拼装，制作完成后采用二台25t叉车，前后各一台一起抬运至西堤堤根，然后用260t履带吊甩至内港侧滩涂上，待高潮时，用起重船运至安放区域。

（3）施工工艺流程及施工顺序

西堤剩余段栅栏板安放施工自堤头向堤根，与基础开挖和块石垫层施工交差分段进行，分段长度为100m左右。起重船采用基础开挖一段完成后，把开挖船的抓斗换成起重钩，成为160t的起重船进行吊装。其施工工艺流程为：

施工准备→栅栏板基础块石垫层和堤身水下块石垫层抛理验收合格→三阶台里侧一排扭王和二级坡面上扭王安放→栅栏板预制块体出运→起重船驻位→GPS人工测量配合起重船进行栅栏板安装架（2个）安放定位→起重船配人工起吊、安放栅栏板块体→三阶台外侧一排扭王安放→测量检验→缺陷处理→验收。

东堤直线段栅栏板安放于栅栏板基础开挖全部完成后进行。为减少施工成本，及针对西堤栅栏板安放检测技术报告成果分析，存在部分栅栏板列与列之间间距偏大的问题，东堤栅栏板安放采用自堤头向堤根，80t起重船吊装，1个安装架配潜水员定位进行安放。其施工工艺流程为：施工准备→栅栏板基础块石垫层和堤身水下块石垫层抛理验收合格→三阶台里侧一排扭王和二级坡面上扭王安放→栅栏板预制块体出运→起重船驻位→GPS人工测量配合起重船进行栅栏板安装架（1个）安放，潜水员探摸定位→起重船配人工起吊、安放栅栏板块体→三阶台外侧一排扭王安放→测量检验→缺陷处理→验收。

栅栏板安放顺序：先安放框架中间第二块栅栏板，然后安放防波堤侧第一块栅栏板，再安放外海侧第三块栅栏板。

（4）构件安放

a、严格验收程序，在确保抛石垫层验收合格之后，再进行栅栏板安放，以确保栅栏板安放平整度。

b、栅栏板安放前，先将栅栏板定位框架起吊就位。由测量技术人员根据设计图纸，精确计算出每一列栅栏板安放时的中心点坐标，并将该坐标参数输入到船载GPS系统标定在栅栏板安放平面布置图上，进行安放定位控制，确保安放栅栏板定位框架时定位准确。

c、栅栏板定位框架采用钢丝绳4点起吊法起吊，人工配合挂钩、脱钩，为保证定位框架起吊过程中的稳定性，在框架上系两根绳子，在起重船船头设专人牵引绳子，协助框架定位。

d、栅栏板往框架内安装时，保证每一次吊机旋转位置与船体相对位置保持不变，根据每一块栅栏板安放的中心坐标移动船位，逐块进行安放。

e、根据栅栏板安装基础1:8.5的坡度，推算栅栏板起吊倾斜度，计算起吊钢丝绳长度，通过调整钢丝绳的长度来满足安放要求。

f、为避免栅栏板在起吊过程中旋转，在栅栏板端部设置两根定位牵引钢丝绳，使栅栏板水平投影刚好处于定位框架内，稳定后沿框架进行水下安放。

图2  西堤二期栅栏板入框

图3  东堤栅栏板起吊

（5）质量控制

a、施工前进行精确放样，并对抛填、安放区域边线采用醒目的标识进行控制。施工中，经常校核控制标识，检查其是否移位。

b、栅栏板定位框架及栅栏板安放施工前，先对所有作业人员进行详细的安全技术交底。现场选择典型区间进行试验，通过试验成果不断优化改进方案及质量控制手段。

c、栅栏板定位框架安放时，严格按设计要求施工，控制框架安放定位准确，框架安放顺直，不发生倾斜。

d、栅栏板在吊装、安放过程中，严禁发生块体碰撞造成表面破损、钢筋外露现象。

e、用二个框架定位时，二个框架要贴紧对齐；用单个框架定位时，框架一侧与已安放的栅栏板要靠紧，潜水员下水探摸确认。

f、栅栏板在水中下放过程中要匀速、缓慢，在保证栅栏板在水下没有与安装架产生搭靠和挂角的情况下脱钩，在栅栏板下水即将准备脱钩的时候，安排潜水员下水检查确认。

4、施工经验总结和分析

根据西堤、东堤的栅栏板安放施工经验及栅栏板安放检测技术报告成果分析，经综合比较，水下栅栏板安放采用起重船吊装1个安装架配潜水员定位进行安放的施工技术比较合理。

5、结语

在混浊深水区、强涌浪、湍急暗流、台风影响等多种海上不利条件下的，对栅栏板安放施工工艺不断研究、总结经验，最终形成经济高效的施工技术，为今后类似项目的施工管理提供依据。

参考文献

【1】JTJ298-98，防波堤设计和施工规范；

【2】JTJ268-96，水运工程混凝土施工规范；

【3】JTJ269-96，水运工程混凝土质量控制标准。