摘要：本文结合湛江市东海岛石化产业园区围堰工程实例，介绍了在大型围堰工程中扭王块的预制与安装施工技术，详细介绍扭王块预制与安装的施工工艺。分析在预制过程中出现的质量问题及原因，并提出控制措施；同时针对实际施工条件，介绍了扭王块在高低潮位时的安装工艺及注意事项，为类似工程提供参考。
关键词：扭王块 预制 安装 混凝土 质量 措施
1 前言
湛江市东海岛以湛江市主城区和湛江港为依托，重点发展钢铁、石化及其下游产业，适度拓展旅游、物流及生活居住，将逐步发展成为具有海岛特色的现代化港口工业新城。随着“五年崛起新湛江”口号的提出，东海岛作为湛江市重要的组成部分，近年来建设规模逐渐加大，海岛用地面积日趋紧张，许多企业用地需要围海造陆形成。
然而扭王块属于常用的预制混凝土异形块体的一种。作为斜坡式防波堤等护岸工程的护面层，具有空隙率高，嵌固性好，稳定性高，波浪爬高低，消波性能好，块体结构稳固，不易损坏等优点，常用于大型围堰、防波堤等水工工程中。
2 工程概况
本工程为大型围堰陆域形成工程，位于广东省湛江市东海岛经济技术开发实验区北部。围堰堤身结构为充填大砂袋斜坡式结构，迎海段坡面采用预制扭王块护面（图1），外坡比为1:2，围堰迎海段长度为5504.7m。其中扭王块重3t，尺寸为1.701m×1.701m×1.701m，数量共计约68878块，混凝土强度等级为C30。
图1 围堰结构典型断面图
3 扭王块预制
3.1 预制流程
图2 扭王块预制流程图
3.2 预制场地建设
场地建设根据实际生产规模匹配场地大小，合理布局场内各区域及设施。预制场内设置砂石料堆存区、混凝土搅拌区、扭王块预制区及堆放区等，配备的主要设备有：门机、混凝土运输车、叉车、汽车吊、铲车等。其中预制区内布置两条生产线，可进行独立施工，每条生产线占地30×170㎡，预制区域内场地必须平整光洁，宜采用混凝土地面，两条生产线每班可同时预制300件扭王块。整个预制场地总占地面积约6万㎡，其中堆场占地2万㎡，可同时堆放约3万件扭王块。
3.3 模板工艺
扭王块模板为对称的三维立体结构，整套模板由前模板和后模板对称拼装组成，前后模板面板由5mm钢板加工而成，骨架为[10槽钢及角钢进行加固，上下平面作为支立面。
每次安装模板前，在底部垫上底胎膜，模板表面需保证平整，不得出现锤击损坏现象，模板内侧需定时进行打磨、清理表面碴屑。涂刷脱模剂前模板内表面应无锈、无油、清洁、干燥，在涂刷脱模剂时保证均匀性，涂刷后仅留一层薄层油膜为宜，不能存在流淌现象。模板支立时用螺栓连接，采用门机配合人工进行拼装，拼装时避免损坏模板，拼装完毕检验模板是否满足长、宽、高、倾斜度、接缝紧密等要求。
3.4 混凝土施工工艺
3.4.1混凝土配合比控制
由于原材料品质的波动，骨料状态的变化，当天天气温度的骤变等，都会对混凝土设计配合比在现场施工中的应用造成影响，因此在现场预制中，需对设计配合比进行必要的调整和严格的控制。混凝土设计配合比调整的主要内容是对骨料含水量的校正、骨料超逊径含量的校正，以及对砂率、用水量和坍落度的调整。
1.含水率的调整：在开盘前，由试验人员负责砂、石含水量的检验。
2.砂率的调整：砂率的改变会使骨料的孔隙率和骨料的表面积有显著改变，因而对混凝土拌合物的和易性产生影响。实际操作时按标准检测含泥量、细度模数，进行对比调整。同时，当粘聚性和保水性不良时（一般是砂率不足），可适当增加砂用量，即增大砂率。当拌合物显得砂浆量过多时，可单独加入适量石子，即降低砂率。
3.粗骨料的调整：在混凝土施工时，根据现场的砂、石集料的实际超径、逊径百分比，将试验室配合比换算调整成施工配合比。
4.水胶比的调整：在施工过程中当坍落度小于设计要求时，可在保持水灰比不变的情况下，增加用水量和相应的水泥用量；当坍落度大于设计要求时，可在保持砂率不变的情况下，增加砂、石用量。
3.4.2混凝土浇筑
混凝土采用现场搅拌站集中搅拌，通过
10m³混凝土运输车运送至构件预制区，放料至料斗由门机配送入模（图3），相对于传统装载机下料入模方式，采用门机配合料斗施工更灵活、操作更简便、设备更机械化、施工中能有效缩短每罐混凝土的浇筑时间。
图3 扭王块预制图
施工中，混凝土分三层进行放料，分层厚度约为插入式振捣棒作用部分长度的1.25倍，一般最大不超过500mm。混凝土振捣采用Ø50mm插入式振捣棒，振捣时振捣棒上下略微抽动，应做到快插慢拔，插点均匀排列，逐点移动，按顺序进行。振捣时间约为20~30秒，具体以混凝土表面不再出现气泡、不再显著下沉、表面泛浆和表面形成水平面为准。振捣棒移动间距不大于其作用半径的1.5倍（约300~400mm），靠近模板距离不小于200mm，上层混凝土振捣时应插入下层混凝土面50~100mm，以消除两层之间的接缝，振捣中不出现漏振和过振现象，做到均匀振实，混凝土成型初凝前，表面进行二次振捣及抹面，以防混凝土表面松顶。每层混凝土浇筑连续进行，如出现特殊情况需暂停浇筑，其间歇时间应尽量缩短，并应在下层混凝土初凝前将上层混凝土浇筑完毕，间歇的最长时间按所用水泥及混凝土初凝条件确定，一般超过2小时后应按施工缝处理。同时在混凝土浇筑过程中，应派专人进行检查，出现漏浆、模板移位变形等情况及时调整整改。
图4 扭王块堆放效果图
3.5 拆模及养护
当混凝土强度达到设计强度的75%，即浇筑完成后约12小时后，利用门机配合人工进行拆模。拆模时，操作人员在门机的配合下松动模板使其脱离块体，再用门机将模板慢慢吊离，拆模过程中操作人员需轻撬轻放，保证块体表面及棱角部位不被损坏，拆模后扭王块表面及时喷涂日期标志。对拆除后的模板派专人及时清理、检修及保养，以供模板循环使用。
扭王块构件采用洒水养护，根据天气情况，派专人做好养护。在实际操作中，由于扭王块形状复杂，因此覆盖土工布时要特别留意块体是否全部被覆盖，土工布是否紧贴构件，以此提高保水性能，避免浪费水资源。
混凝土达到一定强度后，采用叉车将预制区内的扭王块构件转堆至堆放区，继续养护至14天时间，堆放时按照一定规律整齐码放（图4）。
4 质量问题及质量控制措施
4.1 质量问题
由于扭王块结构异形，在预制过程中不可避免会出现一些质量问题，项目部针对预制过程中出现的质量问题进行统计分析（表1），然后相应采取措施进行克服，以此提高扭王块预制质量。
表1 扭王块预制过程中常见质量问题统计表
注：统计样本为某月扭王块预制数量。
从表1中可以看出，在预制过程中气泡问题尤为突出，针对这一现象，项目部特成立质量管理小组，以减少扭王块混凝土表面气泡作为研究课题。
4.2 质量控制措施
4.2.1原材料
混凝土拌制所需水泥、粉煤灰、外加剂、碎石、砂进场后需按要求进行取样送检，并按批次进行监理见证抽检，所用原材料尽量使用同一厂家、同一标号，查验相关材料的出厂合格证书，保证每项原材料的合格率，同时对碎石和砂进行含泥量、含水率、颗粒级配等试验。
4.2.2混凝土搅拌
施工中根据当天天气等情况合理调整施工配合比，严格按配合比配料进行现场集中搅拌，并保证混凝土拌合时间。
4.2.3混凝土和易性
根据设计配合比，坍落度控制在100~140mm，浇筑过程中，勤测混凝土坍落度，并作好记录，以控制混凝土和易性，保证浇筑质量。
4.2.4模板保养
模板应具备设计的刚度和稳定性。使用前，模板堆放整齐，对模板进行清理；周转模板时，轻吊轻放；拆模时，避免猛敲强撬，及时进行清理、维修，如有变形的及时进行调整保养。
4.2.5开展QC活动
在QC活动中，针对研究课题查找主要因素，从众多末端因素中确认要因为：（1）模板结构复杂、密闭，空间狭小；（2）施工工艺的影响。针对要因，提出相应对策：（1）在控制施工配合比的同时，严格把关骨料级配，多次试验得出最优施工参数；（2）由于模板结构复杂，混凝土入模后气泡不易排出，要求实际操作中严格分层浇筑，适当延长振捣时间；（3）施工中，建立考核制度，进行评比，加强操作人员质量意识，同时请派专家到现场对操作人员进行指导，现场施工管理人员时时跟踪检查提醒，严格按照技术交底进行浇筑振捣，避免一次下料过厚、振捣不规范等人为现象。
通过开展QC活动，预制过程中气泡问题得到了较大改善，使气泡出现频率由99.5%降低到了52.6%，取得了预定效果。
4.2.6缺陷修补
扭王块预制过程中出现的质量问题除了气泡外，还有少量缺棱掉角、砂线、麻面、蜂窝等。在拆模后需对扭王块表面出现的缺陷及时进行修补，保证扭王块的外观质量。对表面较为严重的砂线、麻面及少量气泡等进行修补，具体方法如下：
（1）对因上述缺陷而表面松动、薄弱的部位进行凿除；
（2）用清水进行清洗湿润；
（3）调配水泥浆或水泥砂浆进行修补；
（4）修补后的混凝土表面及时养护。
其中修补混凝土所用材料应符合规范，填料要与孔穴表面紧密结合，修补后的混凝土表面平整，且与相邻表面平顺。
5 扭王块安装
5.1 安装流程
5.2 安装工艺
扭王块安装采用定点随机方法，定点安装采用极坐标法进行，计算出每块扭王块的极坐标，安放图主要根据块体安装密度和围堰的形状来设计。施工时，首先安放一个三角形的网格作为起始段，在堤断面没变化的情况下按相同的平行四边形网格向两侧顺延即可。具体安放步骤：
（1）堤顶测放待安装机位的吊机中心点和方向线；
（2）吊机就位，检查吊机位置及配套设施是否齐整和安全；
（3）平板拖车运载块体至安放地点，起重工指挥安装，并做好记录；
（4）根据扭王块在护坦面上的安装点坐标，采用全站仪在堤上定出扭王块的安装方向线，然后根据设计坐标点安装第一块扭王块，以第一块扭王块作为基准，向两侧及其他方向随机紧密安放；
（5）移机进行下一个机位的块体安装。
图5 扭王块安装流程图
其中，每台吊机每小时能安装15~20件扭王块，每天能完成150件扭王块的安装量。
为方便现浇胸墙施工，本工程扭王块安装分两次进行，前期进行+5.3m标高以下的扭王块安装，待胸墙施工完成后，再安装剩余部分扭王块。
根据当地潮汐、交通等情况，对比确定扭王块安装采用陆上施工方法，分高潮和低潮两部分进行安装。扭王块转运采用平板拖车从预制场运送至海上施工区域，扭王块安装采用吊机进行。
扭王块安装在护坡块石与护底块石抛理之后进行，每段护坡结构及扭王块安装可以形成流水作业，交替向前推进。扭王块安装前，趁低潮位对坡面、坡底块石平整度及坡度进行检修。根据现场实际情况，趁低潮位时先进行底部的扭王块安装，在高潮位时再完成上部扭王块安装，每段扭王块安装顺序自下而上，尽量减小潮位对施工的影响。高、低潮位时现场实际安装情形（图6a、b）。
图6a 扭王块安装效果图
图6b 扭王块安装效果图
5.3注意事项
（1）扭王块从预制场运送到海上施工区之前，块体的强度需达到100%，同时装运中做好块体的保护加固，并在安装前进行技术、安全交底。
（2）扭王块安装前，检查下层块石垫层的厚度、坡度和表面平整度，对不合要求的坡面结构及时进行修整。
（3）扭王块安装形成流水作业前，须进行试验段典型施工，以掌握施工进度和施工质量的影响因素，并加以调整优化。
（4）扭王块安装后，整体上须有互相钩连和表面平顺的效果，数量偏差应符合相应规范。
（5）正常情况下，相邻块体摆放姿势不能相同，两相邻块体不能以它们的翼缘相接触平行安放，翼缘向迎潮方向的块体不能多于三分之一。
（6）安装中，多种吊扣部位交替使用，改变块体的安放姿势，尽可能随机摆放，以达到最大的消浪效果。
6 结语
对于沿海大型围堰、防波堤工程，由于风浪影响较大，护面结构易受水浪冲刷浸蚀，选择合适的护面结构对工程质量至关重要。本文阐述了扭王块护面的优点，对其预制、安装工艺进行了详细介绍，以及如何提高施工质量等方面提出了相应措施，对扭王块在类似大型围堰、防波堤工程中的应用提供了很好的保障。
参考文献
[1] JTS154-1-2011，防波堤设计与施工规范.
[2] 港通咨询.扭王字块课题研究.【2011.10】.
论文作者:龙海涛,叶蕊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/20
标签：混凝土论文; 块体论文; 模板论文; 表面论文; 围堰论文; 骨料论文; 潮位论文; 《基层建设》2019年第23期论文;