混凝土扭王塊在黃礁門海堤工程中的應用

黃 超

（浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020）

1 工程概況

黃礁涂圍墾工程位于臺州市路橋區黃瑯鄉境內，圍墾面積約為681.6 hm2，主要由海堤、水閘及圍區配套工程組成。工程等別為Ⅱ等，海堤、水閘等主要建筑物級別為2級。本標段主要包括黃礁門海堤、黃礁納排閘、環島公路等工程。其中黃礁門海堤西起白果山大濱頭，向東連七姐妹礁，再向東南到黃礁島蟹鉗岙里，總長890 m。海堤工程主要包括地基置換處理、拋石填筑、閉氣土方、異形塊體護面、灌砌塊石擋墻、混凝土防浪墻、路面施工等[1]。黃礁門海堤典型斷面見圖1。

圖1 黃礁門海堤典型斷面圖

2 工程水文條件

黃礁門海堤所在區域為臺風登陸區或影響區，據統計1949 — 2018年共有44個臺風登陸浙江省，臺風在浙江省的登陸地點非常集中，最常撲向溫州、臺州、寧波等中南部沿海城市，臺風往往帶來大風和強降水，如遇天文大潮則對海堤的破壞更強。黃礁門海堤外海側直面大海，沒有海島等其他遮擋，在大風的助推下極易形成大浪，對堤身進行沖擊和淘刷，因此堤身消浪工程的設計對海堤安全具有重要意義。海堤所在位置水文條件如下。

2.1 設計潮位

本工程設計潮位采用橫門潮位站資料統計分析確定，其實測年最高潮位5.40 m，實測年最低潮位-3.28 m，多年平均最高潮位3.46 m，多年平均最低潮位-2.93 m，多年平均潮位0.22 m，多年平均高潮位1.99 m，多年平均低潮位-1.56 m，平均潮差3.56 m，最大潮差6.83 m。各頻率設計潮位見表1。

表1 設計潮位成果表

2.2 設計波浪要素

黃礁門海堤按100 a一遇、允許部分越浪設計，采用大陳海洋水文站實測波要素推求的設計波要素。100 a一遇設計波浪要素見表2[2]。

表2 100 a一遇設計波浪要素表

3 堤身結構

根據海堤的水文條件及特殊的地理位置，對外坡進行重點消浪防沖設計，海堤堤身結構斷面見圖1。考慮到外海側風浪的影響，外坡消浪平臺至堤腳平臺之間的斜坡采用4.5 t的混凝土扭王塊體，扭王塊體底下設厚50 cm的理砌塊石墊層（單塊重量不小于250 kg）。扭王塊具有重量大、塊體結構穩固、堆疊后空隙率高、相互之間鉗固性好、不易滑動等特點，因此采用扭王塊能夠很好地降低波浪爬高，消波性能好，對海堤起到較好的保護作用。同時扭王塊能夠在預制場集中制作，統一協調安裝，施工速度快。本工程扭王塊采用預制C30混凝土塊體，規則擺放，每100 m2護面層擺放48個塊體，重度r＞23 kN/m3。扭王塊示意圖見圖2，相應部位系數及尺寸見表2。

圖2 混凝土扭王塊示意圖

表2 扭王塊體部位系數及尺寸表

4 扭王塊的預制與安裝

4.1 扭王塊預制施工

扭王塊預制施工開始前，應進行施工交底，做好施工組織工作，安排好人員、機械及場地。在臨時施工場地建1個混凝土預制場和1個預制塊體堆放場，預制場地先鋪1層石渣，并碾壓平整。本工程扭王塊預制模板采用拼裝式定型鋼模板，由專業廠家按設計圖紙加工定制，制作數量根據扭王塊日生產量及使用周轉期而定。C30混凝土配合比事先做好試驗，確定級配及水泥用量。

混凝土扭王塊預制施工流程如下:混凝土拌合站按配合比攪拌完成混凝土用料，運輸至扭王塊預制場，進料到鋼模板中澆筑。鋼模板在澆筑之前應清理干凈并在表面均勻涂刷1層脫模劑，同時確定模板之間的螺栓連接牢固，模板支撐可靠，防止模板在澆筑過程中松開脫落，模板下鋪1層塑料薄膜。每個塊體一次性澆筑完成，不得間斷?；炷寥雮}時，應防止骨料離析，由低向高分層澆筑，均勻鋪設，無骨料集結，分層澆筑厚度不大于40 cm。采用φ30插入式振搗器及2.2 kW平板振搗器振搗，振搗密實，避免過振和漏振，振搗時間以混凝土不再明顯下沉、不出現氣泡，并開始泛漿時為準，然后慢慢提出，不留空洞，振搗器離模板的垂直距離不小于振搗器有效半徑的1/2。每層混凝土未振實前，不得加添新的混凝土。澆筑基本完成后，及時清除粘附在模板表面的灰漿，頂面混凝土澆筑完畢后，立即抹平，排除泌水，待定漿后再抹1遍，防止產生松頂和表面干縮裂縫。

混凝土澆搗完畢后及時進行灑水養護。當混凝土強度達到70%后，方可進行起吊轉運，施工中用叉車將塊體轉運至堆放場，轉運過程中應輕裝輕卸，避免扭王塊磕碰損壞。

4.2 預制施工中的質量控制

在扭王塊預制過程中，由于異形塊體外形結構的復雜性，容易出現氣泡、水線、漏漿、掉角、斷肢、蜂窩麻面等質量問題。分析原因主要有以下幾點:混凝土配合比不當，過于黏稠，振搗時氣泡很難排出，特別是天氣炎熱水分蒸發較快時；混凝土和易性較差，產生離析泌水，入倉后不敢充分振搗，氣泡無法充分排出；振搗不充分，導致斜面上的氣泡無法排出；一次入倉混凝土過多，分層過厚，氣泡不能完全排出；脫模劑質量差，氣泡無法沿著模板上升排出；模板拼接不牢固，存在縫隙，底板不平整，澆筑過程中有漏漿；拆模時間沒有控制到位，過早拆模易使塊體損壞，過晚則會難以拆卸。

針對以上可能出現的質量問題，預制過程中應注意以下事項:降低混凝土的粘稠度，改善配合比，特別是在夏冬2季，控制好出機口混凝土的和易性，攪拌時加水量需準確；入模前仔細檢查模板安裝情況，防止漏漿，選用優良的脫模劑；混凝土入模時控制好入倉量，掌握好振搗時間及均勻度；澆筑完成后及時進行養護，不同批次的塊體按要求控制好拆模時間。

4.3 扭王塊的安裝

混凝土扭王塊安裝之前，先對大塊石理砌隱蔽工程進行驗收，檢查其厚度、塊石質量和重量、表面平整度是否符合設計要求，底面平實符合扭王塊安裝要求。

扭王塊的運輸和安裝需在塊體強度達到100%后方可進行。預制場吊裝堆存扭王塊采用16 t汽車吊機，采用專用運輸車運輸?；炷令A制塊安裝采用16 t汽車吊起吊，鋼絲繩捆綁構件兩端進行吊裝，吊裝時徐徐起落，避免碰撞，以免損壞。人工和挖掘機輔助安裝，由人工扶正塊體方向以保證準確安放到位[3]，現場有專人負責指揮起吊安裝。

安裝時，先從0.00 m高程坡腳處開始安裝，再安裝1:1.8斜坡面處，最后安裝4.50 m高程處的消浪平臺，自下而上逐層進行，安裝時前后塊體必須互相連接、排列緊密，左、右塊體緊靠，做到平整美觀，安裝牢固不得有翹動現象。在整個安裝過程中，有專人不斷檢查，發現有不符設計要求的，及時進行糾正。混凝土扭王塊現場安裝見圖3。

圖3 混凝土扭王塊現場安裝圖

4.4 扭王塊的安裝效果

黃礁門海堤外海側斜坡護面采用混凝土扭王塊，使得波浪爬高降低，削弱波浪的沖擊力，消波性能好，起到較好的消能防沖作用，同時塊體結構穩定，安裝后不易損壞，規則擺放也較為美觀。2012年第11號強臺風“?？痹趯幉ㄏ笊降顷?，臺州海域普遍出現14 ～ 16級大風，沿海平原地區普遍出現10 ～ 12級大風，浙江沿岸海域出現大浪到狂浪，并伴隨著風暴潮增水，黃礁門海堤除部分堤段塊石被淘刷，總體安全，經受住了考驗。扭王塊安裝效果見圖4。

圖4 扭王塊安裝效果圖

5 結 語

黃礁門海堤外海側直面大海，易遭受大風浪的襲擊，外坡采用混凝土扭王塊護坡，在施工過程中需注意控制塊體制作與安裝的質量，消浪效果滿足設計要求，波浪爬高降低，堤身穩定性好，安全可靠、經久耐用，能夠較好的抵御風浪的淘刷，且整齊排列，較為美觀。混凝土扭王塊是一種安全可靠的護面形式，可推廣于海堤、港口等工程中[4 - 5]。