港口工程大型預制構件的運輸與吊裝技術

陳勇勝 中交四航務局第二工程有限公司

1.工程概況

香港機場第三跑道填海工程，海堤及其他分包工程扭王塊施工為重點內容，該類構件提前在大陸預制場預成型，運輸至施工現場后吊裝到位。根據海堤扭王塊的施工要求以及現場條件，規劃兩個施工組共同參與作業。按自東向西的順序推進，將CH3+000里程處視為吊裝作業的起點，采取水陸協同配合的綜合吊裝方案，水上配套設備為跳板船和250t履帶吊機，陸上為150t吊機。

2.加厚段墊層石施工

2.1 墊層石拋填

首先拋填完整斷面的石料，同時將后續施工所需的石料暫存至堤頂；在前述基礎上組織第二階段的墊層石施工，此時以挖機為主要的設備，實現機械化施工。

2.2 墊層石理坡

墊層石從橫雞躉拋填至規劃的海堤區域，在現場用長臂挖機做加厚段理坡施工。在此之前，先根據要求測量放樣，設置坡架以及樁號標記（每10m一個斷面，有序設置），準確測定理坡坡度以及表面平整度，并采取控制措施，將誤差控制在許可范圍內，以確保扭王塊可精準安裝到位。

2.3 壓腳石的設置

扭王塊安裝底下三層后同步跟進壓腳石安裝，以保證扭王塊的穩定性，以免其在安裝后發生滑移。考慮到扭王塊的穩定要求，采用的是重量為2～4t的壓腳石。

石料利用運輸船從大陸轉至施工現場，靠駁橫雞躉，按照規范檢測石料的質量，若實測結果滿足要求，橫雞躉過載石料至半載/滿載，再根據施工要求將其轉至特定的拋填區域，以便使用。

為保證船舶拋填定位的準確性，在橫雞躉配置雙GPS，并在拋填作業區域插上鮮艷的標志，準確測放坡腳及坡頂的位置，作為作業的參照依據，提高精度。經過測量放線后開始安裝壓腳石。

3.扭王塊吊裝

扭王塊采取的是提前預制、現場安裝的施工方案。在東莞沙田預制場預制，滿足質量要求后利用運輸船轉至現場，水陸設備聯合作業，高效安裝扭王塊。根據CLI及業主的相關要求，采用定點、定量隨機安放的方法，高效將扭王塊安裝到位。

3.1 扭王塊的測量與控制

（1）定位系統。向系統內導入CAD底圖，從中識別和讀取扭王塊的設計坐標信息。系統可及時顯示吊鉤的具體位置并生成最新的坐標數據。在安裝時可以準確判斷扭王塊實際位置與設計位置的關系，明確兩者的偏差，同時界面能夠呈現出與設計位置的距離和方向，給安裝工作的開展提供清晰的引導。安裝全過程中系統將自動記錄各項數據，并導出安裝結果。

（2）定位系統的校正。在確定轉換參數并將其輸入定位系統后，準確測定吊鉤在垂直狀態下中點的坐標，將其投影至地面，測定該投影點的坐標值，再將該結果與系統測定值做對比分析，明確兩者的差值，據此校正。通過系統偏差改正功能的應用提高糾偏控制的及時性與靈活性。

（3）定位過程。定位系統經過校正后，若滿足精度要求則將底圖和設計坐標導入定位軟件，此時在界面中呈現出吊鉤的位置，也有利于判斷吊鉤與設計位置的關系。履帶吊位于整個安裝區域的中心部位，由專員操作吊起扭王塊。在該過程中，司機通過定位系統的顯示信息及時判斷扭王塊的相對位置，從而根據實際情況對吊臂的水準位置和垂直位置做靈活的調整。在定位時必須切實提高定位的精度，吊臂單次移動幅度不可過大，以免加劇鋼絲繩的擺動。

（4）塊體水下姿態的檢測。水下安裝平臺高程在-1mpd之間，水下泥面高程在-5mpd之間，扭王塊設計高度為1.805m，安裝到位后塊體的垂直高度為1.28m。根據現場的水文資料可知，平均低潮為0mpd，由此說明，當進入低潮時段時位于底層的扭王塊將顯現出來，可觀察到該塊體的具體姿態。在完成水下扭王塊的安裝后，建議安排潛水員在水下攝影，生成圖像信息，對扭王塊的水下姿態做準確的判斷。

（5）測量精度的控制。吊鉤位置的允許偏差為扭王塊高度的1/12。在本次施工中扭王塊高度為1.805m，根據前述關系展開計算，確定定位系統的測量精度，需在15cm以內。

（6）安裝數量的控制。根據CLI的要求有效控制扭王塊在單位面積（以100m2計）內的數量，即實際安裝量至少需達到設計量的95%，同時也存在上限要求，即不超過設計數量的105%。具體至本工程中，單位面積的設計安裝數量為39件，按CLI的要求計算至少需達到37件，但不可超過41件，根據該數量要求有效安裝適量的扭王塊。

3.2 扭王塊安裝方案

水上設備采用的是250t履帶吊機船，陸上為150t履帶吊機。安裝時配套φ26mm鋼絲繩以及自動脫鉤裝置（必須經過ICE認證，最大起吊能力為25t），通過各類設施的配合高效完成吊裝作業。

3.2.1 水上安裝

根據施工要求將扭王塊運至施工現場，靠駁安裝駁船。起吊前對吊索做精細化的調節，進而保證扭王塊姿態的合理性。順利掛鉤后，參與作業的輔助人員撤離現場（不在起吊半徑范圍內逗留），吊車司機聽從指揮，有序將扭王塊吊裝到位。

在斜坡面安裝扭王塊時需要注重對時間的控制，即緊隨加厚段墊層石施工，首先從坡腳處開始，再按照設計路線逐步向坡頂推進。具體而言，首先安裝起始里程處的三角形區塊，若無誤則繼續向前、向后及沿坡面向上推進。

3.2.2 陸上安裝

受船舶吃水深度、埋位復雜等多重因素的制約，水上安裝的難度較大，若僅采取水上安裝的方法則難以在指定工期內順利完成扭王塊的安裝作業。對此，擬在周邊陸域處增加1組設備，連同水上設備共同參與到安裝作業中，同時在采取水陸聯合的方案后，可以減小施工對水域的占用面積，有利于現場船舶的正常通航，減小了海域施工干擾。陸上安裝扭王塊時，其定位的方法與水上作業基本一致；設備方面利用150t履帶吊機操作。

墊層石堤頂經過加厚處理后堤頂的寬度達到12.55m，但此時施工所用履帶吊的寬度約為6.4m，為順利施工，履帶吊機離海側邊線的距離需在1.5m以上，在設備的底部還墊有厚度為20mm的鋼板。經過綜合計算后發現，堤頂寬度難以達到安全施工的要求，考慮到此情況，擬對海堤后方做回填、壓實處理，保證成型地基的承載力可達到1.04kg/cm2。

3.2.3 安裝技術要點

①塊體與墊層應保持緊密接觸的狀態，同時塊體的外輪廓線需得到有效的控制，即不超過設計斷面外輪廓線的1/3。

②按照自下而上的順序依次安裝扭王塊，塊體間需相互勾連嵌套，構成完整、穩定的結構體系。

③嚴格控制塊體間的間隙，確保無墊層石塊石經由縫隙通過的情況。

④有效控制相鄰兩塊塊體的姿態，兩者不可一致。

⑤堆存塊體時應確保其不超過2層，否則易損傷塊體。

⑥以CH3000為起始點，從該處開始安裝。共組建2個施工組，各自根據該起始點向東西兩側推進，期間協調好施工工序的關系，墊層石、壓腳石拋填和塊體安裝作業需同步開展，以提高施工效率。塊體安裝時，其相對密度需控制在95～105%。

4.結束語

綜上所述，構件提前預制、現場安裝的施工模式在現階段的港口基礎設施建設中取得廣泛的應用，其可以擺脫現場作業空間有限、環境惡劣等因素的束縛，施工的規范性得以提升。在本文中，則以工程實例為依托，對其中的大型預制構件運輸及吊裝技術展開分析，闡述作業要點，希望可供類似工程參考。