自航式开体驳水抛堤心石施工工法马文冲.docx

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自航式开体驳水抛堤心石施工工法马文冲

自航式开体驳水抛堤心石施工工法

马文冲刘康利李术友

1前言

水抛堤心石的设计和施工一直是我们研究的重点和方向，近年来随着我公司承接的围海造地围堰及防波堤工程的不断增加，防波堤施工经验的不断积累，我们在斜坡式抛石围堰结构的设计和施工形成了一套比较成熟的设计和施工方案，大大的提高了施工质量和施工工效。

我公司在青岛前湾港南港区专用码头及堆场回填工程、秦皇岛开发区围海造地工程三标段工程建设时，就应用了自航式开体驳水抛堤心石的施工方案，在工程实践中进一步深入掌握其施工技术，形成施工工法。

2工法特点

与采用传统的抛石施工工艺（平板驳加反铲挖掘机进行水抛石施工、自卸车陆抛石施工）相比，本工法具有以下特点；

2.1施工出运码头利用率高，充分保证码头装船利用效率，抛填施工速度快，施工工作面广，不受到原材料进场道路通畅的制约，明显加快施工进度，施工工效高。

2.2操作简单，劳动强度低，提高抛石精度，施工安全。

2.3施工加荷曲线控制准确，施工质量易保证，对排水固结堆载预压处理的围堤软基沉降固结和地基承载力提高较快，使得施工质量可控。

3适用范围

适用于深水区的斜坡式抛石围堰、防波堤结构工程施工。

4工艺原理

本工法是将斜坡式抛石防波堤分层加载分层施工进一步细化为：

首先采用自航开体驳装石对围堰堤身主体进行水下分层粗抛至二层戗台，然后在采用平板驳装石自带反铲挖掘机补抛水下不足设计断面的坡面及戗台；经监理隐蔽验收后，再对水上部分进行陆上开山石推进施工。

本施工工法平堵立堵抛填结合，使得防波堤地基排水固结堆载处理施工中，分层加载的机理充分体现出来，地基承载力增长较快，地基沉降均匀且沉降量小，施工加载过程中没有发生圆弧滑动剪切破坏现象。

5自航开体驳水抛堤心石施工工艺

5.1施工流程

块石备料装船→船舶运输定位→堤心石抛石→验收

5.2主要工艺

图5.2分装船

抛填堤心石装船→定位→抛石→验收四步进行，在施工现场附近临时出石码头作为水上抛填石料的装船（进行内舱采用木板防砸改造后公司自有开体泥驳）出运场地，首先水上分层抛填开山石至戗台，在堤心石施工时，采用方驳定位，运输船只靠近定位驳的方法进行抛填，利用GPS帮助定位方驳在抛填位置驻位后，运输石料的船只靠近定位方驳进行抛填，当抛填高程满足要求后，利用GPS控制定位船只移动船位。

在抛填过程中现场人员应随时打水砣进行检测抛填断面，使其抛填轮廓线接近加载线，以保证堤身的稳定。

为加快抛填速度和确保抛填质量和分层厚度，设置400t方驳进行定位。

5.3测量定位及要求

定位如图所示，定位船采用四锚定位，下交叉锚，每个工作单元的尺寸按开体驳的仓门尺寸、方量及抛高而定，每次移船必须采用RTK精确定位。

图5.3-1定位示意图

图5.3-2靠上定位驳

（1）定位船采用GPS-RTK精确定位，严格控制抛石边线，边线位置为每层水抛石的顶宽。

（2）施工时应准确定位，以确保堤心石的平面位置和尺寸的准确。

勤点水、勤测水深，避免抛高、漏抛或高差过大。

（3）加荷控制采用双控的方式：

以沉降和位移控制标准为主，以加荷曲线控制为辅。

图5.3-3定位后抛石

5.4控制要求

严格控制分层加载厚度，防止加载过快引起的地基剪切破坏和圆弧滑动破坏。

在加荷曲线规定时间内，沉降和位移均满足监测控制标准时，下一级加荷起始时间可酌情提前；如果超过加荷曲线规定时间，沉降或位移还不能满足监测控制标准，应推迟下一级加荷起始时间。

船舶驻位前后勤打水砣，严格控制抛填处的抛前水深，必须满足开体驳停靠及开体抛填的富余水深（富余水深=开体驳满载航行吃水+每层抛填厚度）要求，防止开体驳抛填之后搁浅或触礁。

5.5各工序施工要点

（1）装船采用开体驳靠临时出运码头，采用装载机装溜槽入驳。

（2）抛石采用开体驳分层抛填，每层控制厚度约3～3.5m。

（3）抛石过程中要打水砣控制，接近顶面设计高程时预留1m采用平板驳细抛。

图5.5定位驳抛外边线

（4）定位驳垂直堤轴线定位，先抛外边线，每船顺堤线移动4.5m。

抛出约100m后，抛堤内侧。

（5）断面不同时采用10m过渡。

（6）开体驳定位应服从指挥，仓口位置应在抛石区域内才能开仓。

6主要机械、船舶设备

6.1主要机械、船舶设备：

见表1

主要机械、船舶设备表表6.1

序号

船机设备

型号

数量

备注

1

开体驳

900T

5

2

装载机

ZL50D

11

3

定位驳

400T

1

4

自卸车

40T

8

倒运石料

5

自卸车

60T

50

陆地运输

图6.1自航式开体驳

主要船舶要素和指标：

  总长：

57.10m        设计水线长：

56.00m

型宽：

11.00m        型          深：

3.80m

梁拱：

0.20m        满  载  吃  水：

3.00m

  泥舱容积：

500.00m3        设计航速：

8.0Kn

      总吨位：

    745GT        船员人数：

14

6.2劳动组织

劳动组织：

见表6.2

劳动组织表6.2

岗位

数量（名）

备注

调度

1

负责该工序施工

主办技术人员

1

负责该工序技术

测量工程师

1

测量工作

质量工程师

1

该工序质量工作

测量人员

3

测量工作

现场管理人员

4

现场管理协调

装卸工

12

石料装卸配合

司机

120

石料装船、倒运

7质量保证

7.1施工前由技术人员向施工人员进行详细的技术交底，明确每道工序的质量要求和标准。

7.2施工过程中必须贯彻“三检”制度，合格后向监理报检。

7.3质量控制要求：

施工图设计和设计说明要求，规范、标准要求。

7.4水抛堤心石的质量标准：

（1）块石采用10～100kg块石。

（2）堤心石抛石标高允许偏差、检查数量和方法见下表：

堤心石抛石标高允许偏差、检查数量和方法表7.4

序号

项目

允许偏差

（mm）

检验单元

和数量

单元测点

检验方法

1

抛石（10～100kg）

±400

每一断面

（每5～10m一个断面）

1～2m一个点

拉线尺量或用测深水砣检查

2

理坡（10～100kg）

±200

8安全措施

8.1船舶施工必须遵守有关海上交通安全的规章制度和操作规程，保障船舶航行、停泊和作业的安全。

船舶施工作业时，应悬挂灯光和信号，并应符合国家规定。

施工船舶应配备合格的无线电通信设备和救生设备，并保持设备技术状态的良好。

施工期间，施工船舶应做好防风安全工作，每天应收听气象预报，掌握海上气象动态，必要时应提前到港内或避风锚地避风。

施工现场存在的危险源，做好风险评估和风险控制。

8.2为明确安全职责，项目部经理所属人员及全体作业人员签立《安全生产工作承诺书》。

8.3水上作业区安全：

水上工程，所有进入水工施工区域的人员均需穿好救生衣和戴好安全帽。

施工船舶需配备足够的救生设备。

8.4装卸施工作业安全：

在车辆、船舶装卸等有主体交叉作业时，要戴好安全帽。

且有工程师核定出运码头构件的安全系数。

8.5施工水域安全：

施工作业前办妥航行通告，对施工水域进行海底调查，明确电缆、管线等与施工现场相对位置。

明确施工作业范围及临时锚地位置，并通知各施工船舶。

8.6与常规性施工方法相比，本施工将会产生不安全的因素以及使用的措施：

图8.6开体驳内舱加固示意图

（1）、结合装石冲击力分析，采用100mm厚的木板和10mm厚的钢板对开体驳进行内舱壁外包加固，采用高强钢管对浮力舱内进行龙骨加固，增大浮力舱壁刚度和装驳时块石对舱壁冲力的缓冲，使得泥驳舱壁不因剧烈抛砸而受到伤害；同时结合潮位标高调整抛石溜槽的角度和高度，减小装船作业产生的冲击力。

（2）、防止自航驳靠定位船时发生碰撞现象，应靠船时和定位船先系前缆，然后自航驳再减速慢靠调整船位。

（3）、掌握潮汐变化，严格控制抛填处的抛前水深，必须满足开体驳停靠及开体抛填的富余水深（富余水深=开体驳满载航行吃水+每层抛填厚度）要求，防止开体驳抛填之后搁浅或触礁。

（4）、为了避免出现抛石压住定位船锚揽，采用交叉锚的方式给定位船下锚以增大锚揽与船体之间的夹角，并且增加定位船移锚的频率，确保抛填区域不受锚揽的影响。

9环保措施

9.1严格遵守《海洋保护法》，严格执行国家关于海洋环境保护的各项规定。

9.2督促施工船编制环保实施细则和操作规程，制定环保预警和应急救援预案，并指定专人负责环保工作的实施。

9.3船舶均须采取有效措施，集中油污、污水并妥善处理，严防油污、污水泄漏到施工水域中。

加装燃、润油时做好全过程管理，做好溢油事故的应急处理方案。

9.4在施工水域和生活区的垃圾，应放置到专用垃圾袋、箱内，联系当地环保部门妥善处理。

9.5积极配合当地海洋环保部门的工作，做好当地海洋环保部门要求的其他工作。

10效益分析

采用自航式开体驳水抛堤心石施工比平板驳自带反铲挖掘机抛堤心石施工：

降低成本30%—40%；装卸时间减少，船舶利用率和生产力大幅提高，加快了施工进度；一次抛填到位，有利于质量和加荷曲线控制。

10.1经济效益

如果在除掉同等条件的临时出运码头的建设费用和码头装载机的装船费用，自有开体驳出运抛填施工和外租平板驳加反铲挖掘机进行抛石施工费用的费用比较：

项目

采用平板驳抛填施工

采用开体驳抛填施工

船舶设备使用情况

1条1500吨平板驳、1台反铲挖掘机

300方的开体驳5条，定位船1条

工作时间

70%保证率

70%保证率

设备台班费用

13533元

70000元

生产率

1000方/天

10000方/天

平均每方施工成本

19.33元/方

10元/方

在水抛堤心石施工过程中，青岛前湾港南港区专用码头及堆场回填工程施工中采用开体驳进行抛填的工程量为230万方抛填量，节省施工成本2145.9万元，创造了可观的经济效益。

10.2质量安全效益

采用开体驳分层抛填堤心石，满足了防波堤加荷控制曲线的加载要求，使得防波堤工程施工过程中，排水固结地基处理分层加载时，保证了加载时间和排水时间，地基承载力得到不断增长，减少了抛石挤淤沉降量，施工质量达到了设计和规范要求，提高了工程施工质量和使用安全。

10.3社会效益

该施工工法符合天航局“抠成本，保毛利，促增长”的项目管理理念，使我们能在同行竞争中处于领先地位，既能很好的履行合同工期，又能更多的创造利润空间，具有广泛的推广前景。

11工程实例

我公司承建青岛前湾港南港区专用码头及堆场回填工程、秦皇岛开发区围海造地工程三标段工程建设时就应用了自航式开体驳水抛堤心石的施工方案。

其中前湾港南港区专用码头及堆场回填工程中最大抛填深度标高为-12.0米，水抛堤心石上下分三层进行加载抛填施工，施工质量控制良好，前期地基沉降固结和地基承载力增长较快，在后续陆抛开山石施工过程中局部无沉降，排水固结软基处理效果明显，堤身沉降位移稳定。