Antifer 塊體安放施工技術(shù)總結(jié)

王俊龍

(山東港通工程管理咨詢有限公司，山東煙臺 264000)

1 工程概況

某漁港碼頭項目防波堤工程，護面塊體采用BS標(biāo)準(zhǔn)中的Antifer塊體，即帶槽的混凝土方塊。Antifer塊體最早應(yīng)用于法國(1976—1978年)Antifer港，之后廣泛應(yīng)用于英國(BS 6349—7:1991就有該類型的護面塊體［1］)、法國、荷蘭(荷蘭達爾伏特技術(shù)大學(xué)對該塊體的安放方法及穩(wěn)定性進行了相關(guān)的研究［2］)、土耳其(土耳其伊斯坦布爾技術(shù)大學(xué)的Yagci等對該塊體進行了安放方法、穩(wěn)定性的研究［3，4］)等歐洲國家。與扭工字塊、扭王字塊、四角錐體相比，Antifer塊體具有:1)結(jié)構(gòu)簡單，預(yù)制方便，外觀上不容易產(chǎn)生氣泡、蜂窩等缺陷;2)基本不受自重產(chǎn)生的局部拉應(yīng)力的影響，不容易斷肢斷腳，對混凝土的強度要求較低，也不需要配筋;3)遵循特定的擺放方法，能夠滿足消浪、穩(wěn)定性雙重要求。

本工程中，采用2.5 m3，6 t重的 Antifer塊體，如圖1，表1所示，預(yù)計11 997塊。本文就Antifer塊體的安放技術(shù)要求、存在的問題和控制措施進行技術(shù)總結(jié)。

表1 2.5 m3 Antifer塊體尺寸參數(shù)

圖1 Antifer方塊三維立體圖

2 Antifer方塊的安放

2.1 安放塊體

Antifer塊體的安放主要包括以下問題:1)安放方法的確定，即是采用規(guī)則擺放，還是采用不規(guī)則擺放;2)不規(guī)則擺放的技術(shù)要求，主要是擺放密度和擺放姿態(tài)，影響到護面層的穩(wěn)定性、消浪效果以及業(yè)主的投資成本;3)拋填范圍的控制，主要是避免Antifer塊體超出邊界，從而導(dǎo)致拋放密度比真實的密度要大;4)擺放坡度的控制，主要是影響防波堤外觀質(zhì)量和波浪的爬坡。

2.1.1 安放方法

任何護面塊體的安放方法都需要遵循以下兩個基本的原則:護面層的穩(wěn)定性和消浪效果。因此，安放的方法既要使護面層穩(wěn)定，又要有好的消浪效果。根據(jù)Antifer塊體的相關(guān)研究［2-4］，雙層不規(guī)則安放和交替規(guī)則安放均能滿足這兩個基本要求。

交替規(guī)則安放雖然外觀漂亮，但對墊層石的平整度要求較高(見圖2)。由于Antifer塊體與塊石接觸面積比較大，安放的平整性受塊石的平整度影響較大。而該工程中，墊層石重量較大(1 t～2 t)，平整度很難保證。因此，該工程中交替規(guī)則擺放基本上無法實現(xiàn)，只能在實驗室或墊層石粒徑較小時實現(xiàn)。

因此，雙層不規(guī)則安放基本上成了唯一的選擇(見圖3)。

圖2 交替規(guī)則安放

圖3 雙層不規(guī)則安放

2.1.2 雙層不規(guī)則安放的技術(shù)要求

國內(nèi)沒有Antifer塊體的施工經(jīng)驗，只能依靠相關(guān)文獻及試驗段的試鋪，技術(shù)要求主要包括兩個問題:擺放密度和擺放姿態(tài)。擺放密度和擺放姿態(tài)相互作用，共同影響到護面層的消浪效果和穩(wěn)定性。

根據(jù)荷蘭TU Delft(達爾伏特技術(shù)大學(xué))的模型試驗研究，安放密度在57%左右時，穩(wěn)定性和消浪效果都較好。為了降低業(yè)主的投資成本，監(jiān)理工程師與施工方共同商定將安放密度確定為53%～57%。由于拋放機具采用吊車，吊車鋼絲繩與Antifer塊體之間是軟連接只能垂直下放，無法做到隨意調(diào)整姿態(tài)，需要通過將Antifer塊體靠在上一塊的斜邊上調(diào)整姿態(tài)，使表面凹凸不平，增大表面糙率，提高消浪效果。

2.1.3 拋填范圍的控制方法

Antifer塊體必須在圖紙設(shè)計的范圍內(nèi)安放，超過設(shè)計范圍的Antifer塊體不予計量。根據(jù)技術(shù)條款的要求，預(yù)制塊的安放誤差應(yīng)控制在±30 cm范圍內(nèi)。采用極坐標(biāo)或者吊車頂部安放GPS定位系統(tǒng)均有缺陷，因為吊車和塊體通過鋼絲繩連接，屬于軟連接，在施工過程中受到吊車擺動慣性、風(fēng)、波浪等因素的影響，吊車的鋼絲繩并不是垂直的，而是會發(fā)生偏斜。

為此，在Antifer塊體外邊界每隔10 m拋放一個浮標(biāo)。除了經(jīng)常核對拋放浮標(biāo)的位置外，每完成10 m就用全站儀檢測塊體邊界。此方法比較有效，大部分塊體都在誤差允許范圍之內(nèi)。

2.1.4 擺放坡度的控制

對成型的坡度進行控制，是控制外觀質(zhì)量和波浪爬坡的重要措施。護面塊體的坡度為1∶1.5，護面塊體擺放過程中肉眼無法控制坡度，如果不采取措施加以控制，那么護面塊體的坡度嚴(yán)重的要么向下凹陷，要么向上凸起，輕微的則是高高低低。坡度的控制分為水上區(qū)和水下區(qū)，重點控制水上區(qū)，即低潮位以上的部分。

由于Antifer塊體與護面塊石接觸面積較大，擺放的坡度受護面塊石坡度的影響較大。因此，擺放坡度控制的關(guān)鍵在于護面塊石坡度的控制。此外，Antifer擺放姿態(tài)對坡度也會造成一定的影響，施工過程中通過拉線來控制擺放姿態(tài)與擺放坡度的關(guān)系。

2.2 存在的問題

1)低潮位持續(xù)時間短，高低潮潮差小(僅有1 m)。工程所在地為半日潮，低潮位出現(xiàn)的時間短且與工作時間并不一致，低潮位的時間并不能得到充分利用;高潮和低潮潮差僅有1 m，潮差不明顯，十分不利于水下精細(xì)化施工，低潮位的可利用價值并不高。

2)石頭表面不平整，水下能見度低(1 m左右)。極坐標(biāo)定位是一種理想化的定位方法，石頭表面的平整度及水下的能見度決定了這種理想化的實現(xiàn)程度。由于潮差小，水下能見度低，理坡基本上就靠挖機司機的手感和技術(shù)水平。水下不可見部分理坡質(zhì)量及Antifer方塊安放質(zhì)量沒有可靠地保證措施(水下成像儀的可見程度也不高，只有1 m左右)。

3)安放過程中，不僅存在水下能見度低的問題，還存在安放位置距離遠(yuǎn)，憑肉眼觀察指揮困難。將近30 m的水平距離，在海上肉眼幾乎看不清楚前方1.5 m見方的物體。雖然極坐標(biāo)可以有效解決這些問題，但Antifer方塊安放過程受波浪、潮流的影響產(chǎn)生的擺動是不確定的，石頭表面不平整造成的Antifer方塊傾斜滾落，使得安放工作變得比較混亂。這都給安放工作增加了困難。

4)安放超出外邊界。

吊車鋼絲繩的晃動以及入水后受浮力、潮流的影響。吊車在轉(zhuǎn)動過程中，Antifer方塊的慣性使得鋼絲繩前后左右擺動;Antifer方塊入水后，Antifer方塊受到浮力及波浪、潮流的影響，也會產(chǎn)生前后左右的偏位，這都影響極坐標(biāo)的定位的精度，從而導(dǎo)致護面塊體的安放超出邊界。

5)表面過于平整，消浪效果差。

影響表面的糙率，進而影響護面塊體的消浪效果。

6)坡度不一致，要么凹陷，要么凸出。

2.3 控制措施

1)提高理坡質(zhì)量。防波堤塊石來自于距離施工現(xiàn)場有250 km的內(nèi)陸地區(qū)，運費本來就高，如果采用海上拋填施工，所來石料需要二次倒運到方駁上，經(jīng)濟上很不劃算。因此，采用陸上推進法，所來塊石直接傾倒到海里。這種拋石方法只能采用長臂反鏟來理坡。

為了保證坡腳處的施工質(zhì)量，第一次拋填的高度應(yīng)在平均潮位附近，防波堤堰頂及理坡應(yīng)用大塊石防護，避免高潮位時波浪將堰頂?shù)绦氖屠砥聣K石沖毀。長臂反鏟(最大工作半徑12 m)應(yīng)充分利用低潮位的時間將坡腳處理坡完畢。同時，為了避免履帶受損，可在塊石表面鋪設(shè)行走板。高潮位時段，設(shè)備用離開堰頂，避免波浪對設(shè)備產(chǎn)生沖擊破壞。

2)低潮位安放第一層Antifer方塊，高潮位安放第二層Antifer方塊。

3)利用高清長焦水下攝像頭觀測水下情況。無論是拋石，還是安放Antifer方塊，都需要了解水下的情況，或者使用潛水員，或者采用高清長焦水下攝像頭。相對而言，高清長焦水下攝像頭是最經(jīng)濟實惠的。

4)在拋放邊界安放浮標(biāo)。要趁高潮位、海面較平靜時安放浮標(biāo)。在今后的施工中，勤核對浮標(biāo)的位置，尤其是大潮大浪之后，確保浮標(biāo)定位的準(zhǔn)確性。

5)以極坐標(biāo)作為安放Antifer方塊的參照，根據(jù)吊車上顯示的觸碰基準(zhǔn)，避免重疊安放。

3 結(jié)語

通過以上安放方法和控制措施，項目部很好的控制了塊體的擺放姿態(tài)和安放密度，工程質(zhì)量得到了業(yè)主和工程師的認(rèn)可。