履帶吊配合GPS陸上定點拋石工藝研究
——以科特迪瓦阿比讓港口擴建項目為例

趙 攀 ，楊旭林

1.中國港灣西部非洲區域公司，科特迪瓦 999063 KTDW

2.中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066000

1 工程概況

阿比讓港位于非洲科特迪瓦的阿比讓市，自1951年弗里迪運河開通以來，已經發展為科特迪瓦第一大港和西非最大的集裝箱港。該港位于埃布里耶潟湖沿岸，通過寬250m、水深13.5～15m的弗里迪運河與幾內亞灣連通，可通航萬噸級海輪。擬改造的防波堤即位于弗里迪運河的口門處，工程包括老防波堤的拆除和新防波堤的修建，河口寬度從200m擴大到250m，西防波堤堤頭需要退后約77m，向海側延長約25m，新建西防波堤的總長度約為600m。

2 工程特點及難點

防波堤處于運河口門處，運河內水流流速大、涌浪高，棱體塊石尺寸及重量較大，傳統的駁船挖掘機拋填工藝無法滿足施工質量要求，必須采取陸上定點拋填的方式。施工人員采用履帶吊進行陸上拋填時，由于運河內水流流速大，吊斗鋼絲繩隨水流傾斜嚴重，影響拋填精度。

一般情況下，棱體塊石在第一排Core-Loc塊體安裝完成后進行拋填，塊石緊鄰塊體，拋填時若有較大涌浪影響，容易磕碰塊體。根據拋填斷面厚度及塊石尺寸，需拋填2層至3層塊石方能滿足厚度要求，但是由于塊石尺寸較大，塊石之間縫隙也隨之增大，增加了拋填完成后的驗收難度。

3 壓腳棱體陸上定點拋填施工工藝

3.1 施工工藝流程

具體施工工藝流程如下：施工準備→塊石運輸→塊石填裝→履帶吊起吊→定點安裝→分項驗收。

3.2 施工準備

（1）測量人員使用GPS對棱體塊石拋填區域底部的墊層塊石標高進行測量，測量方法采用船上打坨方式。測量人員采集底部標高數據，根據測量數據計算并確定拋填高度和拋填量，結合吊斗尺寸和每斗裝填量繪制塊石拋填位置和拋填量圖，拷入履帶吊預先安裝的GPS系統內，作為指導施工的依據。

（2）由于棱體塊石拋填順序對拋填質量有直接影響，相關人員在施工前應與履帶吊司機和相關輔助人員進行技術交底，并對每個拋填點位進行編號，就塊石規格、拋填位置、拋填范圍、每個點拋填斗數和每斗裝填方式進行列表說明，避免誤拋和漏拋而產生補拋成本[1]。

（3）提醒作業人員在施工過程中注意觀察吊斗鋼絲繩傾斜程度，判斷水流對吊斗的影響，并且根據傾斜程度適當調整拋填位置，以糾正因水流影響產生的偏移。

（4）相關輔助工具和材料準備。制作拋填鋼制吊斗，吊斗尺寸為2.4m×1.2m×0.2m，采用10mm厚鋼板和槽鋼焊接制成，吊斗呈簸箕型；使用2.4m長槽鋼兩端上下兩側焊接吊環作為吊杠起吊吊斗；準備5根長度均為10m的鋼絲繩，2根5m的鋼絲繩，2根2cm粗的編織繩，9個5T的卡環[2]。

（5）施工之前檢查儀器和輔助工具狀態。檢查履帶吊GPS系統是否正常，校準儀器精度滿足施工精度要求；檢查吊斗、鋼絲繩和卡環狀態，應符合安全要求，從而保證施工安全。

3.3 塊石運輸

棱體塊石規格為4～6t和6～8t兩種，分別放置于3.9m3和8.5m3Core-Loc塊體外側，保證結構穩定。石料源自阿比讓Sikensi地區項目部自采石場，采用鉆孔爆破、挖掘機挑料篩分方法進行規格石開采，石場距離防波堤現場96km，首先采用自卸車運輸至距離現場10km的石料出運碼頭，然后裝船運輸至防波堤現場暫時存放[3]。

3.4 塊石裝填

塊石裝填前，將事先準備好的吊斗和吊杠通過鋼絲繩和卡環連接起來，分別在吊斗4個角連接4根10m的鋼絲繩，鋼絲繩的另一頭連接至對應的吊杠兩端，吊斗背側（非開口側）連接1根10m的鋼絲繩，并與履帶吊副鉤相連。履帶吊提主鉤，落副鉤，使吊斗四角鋼絲繩剛好拉直，副鉤鋼絲繩松弛為宜。施工人員用挖掘機或裝載機將塊石平穩地裝入鋼制吊斗內，每斗裝入2～3塊，整體重量不得超過15t，裝填時要注意將不同尺寸和形狀的塊石有規則地碼放，保證石料穩定性。

3.5 履帶吊起吊

履帶吊垂直于防波堤軸線方向駐位，塊石裝填完畢后，履帶吊先提副鉤至鋼絲繩剛好拉直受力后停止，隨后提主鉤使吊斗離開地面約1～2m，逐漸轉向運河一側，吊杠兩端分別綁扎一根編織繩作為晃繩，人工控制吊杠方向，從而控制吊斗朝向。

3.6 定點安裝

250t履帶吊使用吊機吊臂頂端的GPS自行定位。根據石料規格大小將施工區域分成不同尺寸的網格并進行編號，一般網格間距為1.2m×2.4m，以每分格拋填2～3斗填滿為準。履帶吊司機根據駕駛室內電腦顯示的平面位置，按照網格及預先交代的拋填順序定點拋填，點位于網格中心位置偏差≤20cm。吊斗到達指定位置后，通過晃繩調整吊杠方向，保證吊斗開口朝向運河側，避免朝內側傾倒砸到下部Core-Loc塊體，下放鋼絲繩主鉤入水，到達距設計頂標高1～2m，提升副鉤使吊斗向前傾，塊石倒入拋填區域后，同時提升主鉤和副鉤使吊斗出水放置陸地上，檢查吊斗及吊索具無異樣后方可繼續裝填塊石。

采用此種方式進行塊石拋填，每斗開始裝料到拋填結束需要約10min時間，每斗裝料約3m3。受潮汐影響，水流流速最大時段料斗偏移較大，無法施工，每個臺班按照10h考慮，受影響時間約2h，則每天可正常施工8h，工效為每臺班144m3。

3.7 分項驗收

重復上述操作直至將所有點位逐次拋填完畢后，進行驗收工作。

（1）制作一根30mm×30mm×20m的方管，用6m長的方管焊接即可，接口處要用打磨機打磨光滑，鋼管頂部焊接吊環，用不同顏色的油漆在鋼管表面以1m為單位涂刷刻度線。使用鋼筋制作一個高0.5m、底部直徑1m的圓錐體盤，圓錐體頂部焊接兩個螺栓，同時在方管底部焊接一個配套的螺母，使圓盤可與方管底部機械連接，方便隨時拆卸。

（2）在塊石吊斗背側中點處焊接一根長20cm、直徑50mm的圓管，在背側一端焊接一根長20cm、直徑30mm的圓管，保證兩根圓管頂部高程一致。將方管頂端與履帶吊副鉤連接，提升副鉤至方管完全離地，使方管底部插入中點圓管內，連接好圓盤。將GPS對中桿插入一端的圓管內進行定位，做好固定措施，設置GPS桿高為0，即測量標高為GPS接收機高程。此種方法可有效減小方管插入水中后受水流影響產生的偏移，也不需要人員手持儀器，避免了人員傷亡。

（3）履帶吊同時起吊方管和吊斗，通過GPS進行定位，由于GPS與方管間距為1.2m，定位時注意進行相應樁號調整。調整吊斗開口朝向運河一側，方管位于岸邊一側，下放吊斗至水面以上2m左右保持不動，隨后下放副鉤將方管插入水中直至接觸塊石表面停止，通過望遠鏡讀取圓管頂部數據h，同時記錄GPS高程數據h1，則塊石頂面高程H=h1-h。

通過此種方法依次對拋填完成區域進行測量驗收，不符合設計要求部位則重新補拋或挖除。發現超高部位，則用抓斗式挖泥船機清理，不足低凹處采用鐵鏈或鋼絲繩將塊石捆綁牢固進行補拋，脫鉤器采用Core-Loc塊體專用脫鉤器。塊石捆綁要牢固，脫鉤器通過鋼絲繩與副鉤相連。

4 質量保障方法及標準

（1）拋填前認真進行棱體塊石底部測量，計算好各區段的工程量，繪制拋填框圖時要與測量數據對應，并安排兩人及以上互查，保證計算無誤，施工過程中指定專人指揮拋填，盡量使拋填均勻。施工前要對各司操手以及指揮人員進行技術交底，留存書面資料。

（2）定期對GPS進行校核，保證其精度滿足施工要求，確保拋石拋填質量。

（3）在施工過程中，安排專人進行水流流速測量，每隔30min測量一次，并且根據流速計算沖距，由此調整定位偏移距離。

（4）每完成一個施工區域，就組織測量驗收一次，及時掌握超拋、欠拋等施工質量情況，為后期拋石施工積累數據及經驗。

（5）石料經過檢驗合格后，方可進行拋填。

（6）在施工過程中，要嚴格控制起拋點，防止石塊滑落影響航道疏浚；同時，還要嚴格遵守項目技術規格書和施工規范中對于塊石規格質量和拋填質量的相關標準和要求。

5 結束語

防波堤護面部分對于整個防波堤結構的影響至關重要，科特迪瓦阿比讓港口擴建項目防波堤工程作為阿比讓港口阻擋外海涌浪的天然屏障，對Core-Loc護面塊體及對其穩定性影響較大的棱體塊石施工質量提出了更高的要求。該項目針對運河高水流流速和涌浪的現狀，提出了履帶吊配合鋼制吊斗進行Core-Loc壓腳棱體陸上定點拋填施工工藝，保證了惡劣環境下的施工質量，對防波堤整體結構穩定性起到了至關重要的作用。