港航工程中扭王字块应用标准的探析

刘博

中能建绿色建材有限公司，湖北省武汉市，430000

摘要：港航工程中的扭王字块护面是当前应用较为广泛的一种预制构件，它有着较为复杂的结构形状，在其模板制作过程中有着很多的技术难点，再加上我国与英国等欧美国家对其应用标准有一定的差异，使得扭王字块的安放有一定的区别。本文以扭王字块基本概念为切入点，重点分析了港航工程中扭王字块应用标准，以期为相关人员提供一定的参考。

关键词：港航工程；扭王字块；应用标准

前言：为了更好地抵御以及消散波浪作用下产生的波能，斜坡式防波堤及护岸被普遍使用在容易受到波浪影响的港航工程当中，其中会使用到一定数量的人工块体，而扭王字块是应用最为广泛的一种结构形式，它具有着制作简单、便于施工以及具有良好的消能效果优势，对其应用标准的探析能够直接决定港航工程的稳定性。

一、扭王字块基本概念

    扭王字块隶属于护面块体的一种类型，通常被设置在防波堤的最外端，能够很大程度上削弱波浪所带来的冲击力，由此来很好地保护防波堤。扭王字块的主要材料为混凝土，以定型模板一次性浇筑来完成施工作业，由三个杆件所共同组成，两端的杆件处于平行状态，中间的杆件与两端杆件呈垂直状态。扭王字块的安装方式分为有一定规律的摆放方式和无规律不规则的摆放方式两种，其中不规则摆放的安装方式较为常见，使用次数较多。扭王字块在应用过程中需遵循一定的安放要求，数量偏差要小于5%，紧挨着的块体不能够保持同样的摆放姿势，并且必须要有杆件一半的3个端点都和垫层保持牢固接触状态之下[1]。扭王字块如下图所示：

图一扭王字块

二、港航工程中扭王字块应用标准
（一）设计标准

我国在进行港航工程扭王字块应用设计时，所采用的标准规范方式为美国赫德逊公式，也就是说其规定当处于波浪正向作用下时，堤前的波浪不能破碎，斜坡堤堤身要计算水位上下1倍距离设计波高的护面块体，并且要计算出单个块体的稳定重量，需考虑到块体的材料重度、设计波高、块体稳定系数、水的重度以及斜坡和水平面的夹角。
（二）标准比较

各国对于港航工程中扭王字块的应用标准所使用的公式有着基本相同的原理，主要的标准差异为块体稳定系数有着不同的取值，我国的规范取值在18-24区间范围内，偏危险；英国规范取值为10-12，偏安全；德国则最为保守，取值在5-16，同时还会考虑到分项安全系数值。因为对于扭王字块的块体稳定系数的选择应用是通过开展水工模型实验所得到，这就意味着取值与实际情况会有一定的区别，在实验过程中尚未考虑到混凝土块体的稳定性以及块体间的咬合作用。当处于同等的波高作用下时，咬合作用能够大幅度提升块体的稳定性能，所以轻快的块体重量也可以发挥效用。当波高有所增加时，扭王字块的重量较低并且咬合作用十分突出的块体，它的稳定性程度要更加优异。所以由此能够发现，不同国家所采用的不同块体取值稳定系数，主要是从安全系数层面上来考虑，发达国家的经济发展水平较高，生产力优异，对安全要求严格。纵观我国的扭王字块标准规范使用实际情况来看，块体稳定系数的选择较为得当，对于大型港口的防波堤、护岸设计所开展的断面水力稳定实验都充分证明了扭王字块有着稳定的结构，对于节约港航工程造价发挥了良好的作用。
（三）安放应用标准

从扭王字块的安放应用标准层面来说，其基本要求在于，在一定单位面积下的扭王字块具体数量既要能够合乎港航工程实际设计要求，也要与理论下的安放密度相一致。一般情况下，可以先假设放置扭王字块的坡面为一个大网格，用网格的具体节点位置来对扭王字块的安装位置加以明确，最大程度上保证扭王字块的安装密度科学合理。我国对于港航工程的技术标准规范要求来说，安放应用扭王字块可以采取定点随机安放方法，在坡面的斜向位置上安放扭王字块，块体中所含有的一半杆件都要与垫层能够长时间保持着紧紧联系状态，也就是说要保证块体的肢杆当中一个肢杆和另一个肢杆同步着地，对于扭王字块的吊放作业则采取人工扶位的辅助方式。但是每邻近的扭王字块摆放方向不能为同一方向，其安放的数量也不能够少于港航工程设计要求，安放偏差应当把控在不要超过5%。对扭王字块所提出的安放应用标准，从其实际应用成效来看，规则安放质量没有定点随机安放质量高，正向放置远远不如斜向放置。扭王字块结构图如下图所示：

图二扭王字块结构图

    扭王字块安放步骤为，首先开展测量放样工作，对吊机的中心点和方向线加以确定，履带吊处于正确的就位位置，由专门的工作人员对履带吊的位置和相关配套设施进行检查。通过平板车来运输扭王字块到恰当的安装地点，起重工指挥安装，并且同步做好记录工作，以扭王字块在坡面上的安装点坐标为基础，使用全站仪来明确扭王字块的安装方向线，在其两点位置上拉测量绳，在测量绳上标出对扭王字块的安装点距，并作出相应的标记。吊机手通过操作吊绳至标记位置，与之前设计规划好的控制数值进行对比，确保吻合后下放吊机，后续重复上述操作

[2]。

（四）安放施工技术标准

为了保证港航工程中扭王字块合乎应用标准要求，还要进一步明确安放施工技术标准。首先，应确保施工作业人员充分全面地了解扭王字块的块体方向变化原理，在其实际安放施工过程中，为了确保扭王字块的安放位置正确，应在正式实施安放施工作业之前，在陆地上开展一次安放测试，对所需要用到的吊运绳索长度进行计算，同一个规格下的扭王字块块体至少需要进行6个块体的安放测试。其次，在安放作业之前，还需要重点整平处理扭王字块的垫层和护趾，对其所清理出来的富裕长度要超过10m，妥善规划安放进度。对扭王字块的吊运以及安装设备选择上要科学合理，需同步应用吊运绳索、吊钩和测量定位系统，当扭王字块的安装作业选择应用极坐标法时，需提前确定好吊机停放的中心坐标和每一块扭王字块的安装水平转角和垂直转角。同时还要对扭王字块开展强度试验，通过硬度计来完成测试，扭王字块的强度要超过24MPa。再次，在进入到扭王字块的水下安放阶段时，需要配备潜水员来进行水下辅助作业，进而保证扭王字块的安放位置足够准确。为了提升水下安放的精准化和快捷化程度，需施工之前就准备好详细完备的块体坐标位置图。对于吊运绳索的长度设定应当是扭王字块高度的2.1-2.2倍左右，这是因为当吊运绳索的长度过长时，出现滑落的概率较大，当其过短时，又无法很好地调整扭王字块的方向。扭王字块模板如下图所示：

图三扭王字块模板

（五）验收标准

对于港航工程中的扭王字块验收标准，在其安装之前，需确保块体强度百分之百满足工程设计要求才能出运安装，在扭王字块的吊装和运输作业开展之前要对其采取保护和加固措施，避免在运输过程中出现碰撞损坏情况。要全方面地验收检查块石垫层厚度、坡面角度、表面平整度以及块石重量等，对于不合乎工程设计要求和无法抵御风浪破坏的要及时修整。N+1排的扭王字块要放置在第N排的扭王字块之间，相邻的扭王字块要遵循交错安装标准，同一排的扭王字块则应当尽可能避免出现重叠情况，也就是说同排邻近的块体，之间不应当有接触，防止对下一排的安装产生消极影响。当出现重叠情况时，要第一时间调整扭王字块的姿势，为扭王字块的稳定性提升打下坚实的基础。扭王字块的安装施工过程中要杜绝出现漏放情况和过大隆起情况，安装数量偏差不能超过5%，也不能够低于港航工程的设计要求，要同步使用不同重量的扭王字块[3]。
结论：综上所述，扭王字块作为港航工程中常见的人工护面块体，因其构造的特殊性，对其应用标准进行更加深层次的探析有助于提升港航工程整体质量，应当重点从设计标准、标准比较以及安放标准三方面来明确，保证扭王字块体的安放质量过关，与港航工程的施工标准规范要求相一致，发挥出其良好的风浪抵御能力。

参考文献：

[1]孙大鹏,相才康,邢晨曦,等. 不同坡度扭王字块体斜坡堤胸墙受力的数值模拟[J]. 水道港口,2022,43(05):570-579.

[2]陈华林,廖雄飞,文芬. 超大型扭王字块结构加强措施研究[J]. 水道港口,2022,43(04):494-500.

[3]蔡飘飘. 扭王字块施工工艺在护岸工程中的应用[J]. 港口科技,2021,(10):41-44.