防波堤工字块护面的设计与施工
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摘要：在我国沿海港口建设的防波堤中，护面结构常采用混凝土人工块体，人工块体的预制数量一般较大，而且结构较复杂。笔者通过对防波堤施工工程中工字块护面的设计与施工的研究，并结合这些工程中遇到的有关问题，对工字块的预制及安装施工提出了自己的想法，以供广大同行借鉴采纳。
关键词：防波堤；工字块护面；设计与施工
Abstract: in the construction of China's coastal port in the breakwater, protective structure often USES concrete artificial block, artificial block prefabricated number of general larger and more complex structure. The author of the paper in the construction project of breakwater of the design and construction of surface protection, and based on the project of the met in the related problems and the piece of paper prefabricated and installation construction puts forward some ideas for the academic reference adopted.
Keywords: breakwater; Strander piece of protective; Design and construction
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引 言：
工字块体又称杜洛斯体（Dolos），是南非东伦敦港工程师Merryfield发明的。该块体由三根细长杆件组成。最初，块体各杆件的断面为八边形，后来出现了断面为六边形的块体。工字块体自问世以来，经历了二十多年的研究、使用，研究手段、设计过程、施工及维护经验已逐渐成熟。尽管目前国内外已提出数十种新型护面块体, 但工字块体以其特有的长处而仍被人们广泛采用并进一步研究、改进。我国要根据我国具体情况，在使用工字块体过程中，吸收国内外的最新研究成果，充分利用这项技术。
一、工字块体
工字块体是常用的预制混凝上异形块体的一种，至今还是国内外最常用的护面块体之一。它两肢相互垂直，中间以一短柱相连，成一扭转的工字形的异形块体。柱体有圆形和多面体的两种。作为斜坡式防波堤或防护工程的护面层，具有空隙率高（任意堆放两层时约为60%），消波性能强，箝固性好，稳定性高等特点。适用于水深浪大的防护工程。但其两肢间的连柱较弱，在施工吊运过程中，如不小心，有时会发生断裂现象。
图1扭工字块示意图
二、预制工艺及方法
1、模具制作
根据扭工字块成型工艺的不同，可以采用拼装式全钢模板和拼装式混合模板两种模具，使用效果均比较理想。
（1）拼装式全钢模板
拼装式全钢模板采用3mm厚的钢板焊接而成，每套模具由5大片定型钢模拼装而成，见图2。每片钢模的周边焊上5mm厚的钢板条，以加强周边刚度，并在钢板条上按一定间距钻孔，作为片与片之间穿螺栓紧固用途。建议不要用u 型卡作紧固件，因为这样在振捣时易漏浆。竖杆顶部不封口，作为混凝土的最后灌入口。
图2拼装式全钢模板分片划分示意
（2）拼装式混合模板（地上式混凝土胎模和钢质顶模）
拼装式混合模板的钢质顶模由5大片定型钢模组成，在横杆两端的定型钢模上宜各设一个直径10mm的出气孔。地上式混凝土胎模可采用浆砌块石砌成胎模形状，砌筑高度稍大于扭工字块竖杆长度的一半，混凝土灌入口分别设在#1片定型钢模上和竖杆顶部（图3）。竖杆底部不封口，其下制备混凝土胎模。为便于混凝土运输和节省混凝土胎模费用，2个扭工字块的横杆宜相对布置。整个胎模宽度应保证1t(翻斗车的行驶宽度，一般胎位宽4.3m。将
存放场布置成条形，并平行设在胎位区的两侧，此时胎位间距可设为5m。
图3拼装式混合模板分片划示意
2、模板安装
定型钢模拼装前，一定要在钢模内侧刷遍脱模剂，拼接处用6mm厚海绵条作密封垫层，再将组合钢模拼装后用螺栓紧固，尤其是拼装式混合模板，腰杆部钢模与混凝土胎模结合处的缝隙比较明显。建议在以后的施工中，腰杆处的混凝土胎膜侧壁应设预埋螺栓，以便紧固模板。一般混凝土胎模与钢质顶模之间用压扣件紧固，真正做到预埋螺栓对准钢模上的螺孔施工相当困难。拼装式全钢模板基本不存在扭工字块的错牙，但拼装式混合模板应加强控制错牙。为防止扭工字块起吊出坑时破坏混凝土胎模，除在混凝土胎模内壁上刷脱模剂外，还应考虑在胎模内壁上设一层塑料薄膜隔离层，以增加混凝土胎模的周转使用次数。
3、混凝土浇筑
混凝土坍落度控制在1030mm。
拼装式全钢模板在浇筑混凝土时，可以暂时不要将#1片安装上，便于灌入混凝土和振捣横杆两端的混凝土。待混凝土基本浇筑至下料口时再装上#1片模板，模板之间需用6mm厚海绵条作垫层。
两种模具浇筑的扭工字块均普遍存在一些缺陷，如受灰口处的杆顶部松顶，模板顶部的扭工字块表面存在大小不一的气泡，尤其是混合模板的横杆上比较明显。只有采用加强振捣和规范下料，用木棍插捣受灰口混凝土，并压光两次，气泡和松顶缺陷才能明显消除。
4、拆模
拆模时间应以支杆不折断和不粘模为原则。拼装式全钢模板在冬季控制2d后拆模，其他季节1d左右即可拆模，拆模过早极易粘模。为方便拆模，在#4片的加劲上焊2个吊耳，在钢管制成的三角架上牢系手动葫芦，吊起扭工字块，使横杆离地，拆除底部的#5片，然后逐片拆除。拼装式混合模板在冬季控制1d后拆模，其他季节12h左右即可拆模，关键是应先拆除#4和#5。
5、养护、吊运和堆放
拆模后的扭工字块一般拟采用塑料薄膜包裹法进行养护，要求包裹严实。待扭工字块达到起吊强度时，即可用带卡扣的钢丝绳吊离至存放场，存放一般不超过两层，防止因层数过多而将支杆压断。在起吊拼装式混合模板制成的扭工字块时，不可一次性起吊出坑，要预先让扭工字块得到松动，然后起吊出坑，以免损坏混凝土胎模。
三、施工工艺及方法
安放工字块体最主要的质量要求是单位面积内安装块数，即安装密度是否达到设计要求。安放时块体在坡面上可斜向放置，并使块体的一半杆件与垫层接触，但相邻块体摆向不宜相同，不可以大面相接及平行摆放。定点安放，假设围堤的斜坡面为一网格，而这个网格上的节点在单位面积内的密度满足要求，那么可以通过简单的几何关系确定每块的安装位置，从而保证安装密度。
1、设计块体安放网格
块体安放网格是根据块体安放密度和围堤外形尺寸计算出每个块体安放的位置。其基本算法为：间距X排距=设计面积／设计密度。
2、安装顺序
块体的安放时，先找到起始位置，确定机位。第一个机位采用倒三角形自下而上安放，第二个机位块体采用菱形紧挨着第一个机位三角形边线安放,见图4。
图4扭工字块安放顺序图
3、安装施工记录
工字块体的安装参数一般要利用计算机编制程序计算。计算出来的结果(每个块体相对吊机中心的转角、仰角)作为施工的依据。安装人员根据计算结果，对照序号，每放一个块体，则在该块体上作一标志，这样既可以保证安装密度，又可以追溯施工段的安装质量。
四、施工质量控制措施1、材料控制：对混凝土材质的质量应当严格把关，这是保证施工质量的重要环节；其次就是对于成型的工字块体的结构强度进行检测，全部使用合格的工字块体，对于不合格的块体要剔除，或者进行重新制作。
2、施工控制：
（1）吊车吊装时应根据安放的距离，采用一次吊钩一块的方式进行。安放工字块体时，为避免碰伤块体，吊钩应该缓慢移动放下，其吊点位置偏差不应超过设计规定位置的±20cm。采用钢丝绳吊装时，可以用麻袋或木块等作为衬垫，以减少块体损伤。
（2）护面块体应自下而上安放，底部块体应与水下棱体接触紧密。工字块体的安装数量要满足设计要求和有关规定，每安装一段后，都要进行检查，尽量避免漏装。
（3）安放工字块体前，应对坡度和表面平整度进行检查，对不符合要求的地段应进行修整。
3、施工检测
（1）、工字块体安放方式应满足设计要求，在定点定量不规则安放时，不得有漏放和过大的隆起。可以通过观察的方法确定有没有漏掉或者隆起的部分。
（2）、工字块体安放数量偏差应控制在5％以内。
五、结束语
笔者简要介绍了防波堤工程中工字块体的设计与施工方法，为工字块护面设计、模型制作和施工过程提供了一些有益的依据。为保证扭工字块达到消浪护堤的作用，必须正确认识目前的设计安装理论工艺。笔者建议有关各方有必要共同深入探讨，有效利用资源，提高防波堤工程质量。
六、参考文献:
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