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摘要：随着水利工程港口、堤防的发展，许多工程采用扭王字块规则摆放的施工方法。本文结合在建安澜工程的现场实际情况，探究扭王字块规则摆放在水利工程中的应用。

关键词：安澜工程；扭王字块；规则摆放；水利工程

1绪论

近年来，国家大力发展水利工程，省水利厅设立推进“千项万亿”水利工程工作专班和服务“千项万亿”工程工作专班，对浙江水网战略性重大项目，由厅领导领衔督办，协调推进。厅有关处室负责各自条线任务推进，强化“千项万亿”工程涉水事项服务指导。省级技术服务单位发挥专业优势，配足力量，做好工程设计、建设等技术支撑，发挥好齿轮作用。

根据省水利厅“十四五”规划，我省将对嘉兴、台州、宁波、温州等地区海塘进行升级改造，使海塘拥有300年一遇的防汛能力。通过收集资料发现，前人研究的方向多从扭王块的“定点随机摆放”角度出发，如何进一步探究扭王块摆放方式，挖掘海塘的防汛潜力，目前少有资料。为此，研究规则摆放扭王字块在水利工程中的作用显得极其重要，对于启发后人、提升水利工程行业发展水平有着重要意义。

2主要概念及理论基础

2.1扭王字块

1981年，法国工程师索格雷（Sogreah）发明了新型防波堤异形块体。扭王字块（Accropode）是异形块体的一种，通过削弱波浪的冲击力保护防波堤。其材料为素混凝土，通过定型模板一次性浇筑完成。

我国常用的扭王字块是 20 世纪 80 年代引进吸收 Accropode 发展而来的，在长期应用实践过程中，扭王字块主要用于防波堤，主要采用的安装方式有规则安放、半规则安放、随机安放共 3 种安装方式。[1]

2.2护坦

一般是指，水闸、溢流坝等泄水建筑物下游，用以保护河床免受水流冲刷或其他侵蚀破坏的刚性结构设施。其作用是进一步削减水流的剩余动能，保护河床免受水流的危害性冲刷，多见于内河堤防。

3现状分析

3.1扭王字块规则摆放的理论分析

3.2前人关于扭王字块规则摆放的研究

扭王字块在水利工程中，以往多采用定点随机摆放的方式。国内许多水利工程行业方面的专家也对扭王字块的摆放方式进行了大量研究，其中，钟雄华[2]等人通过模拟实验，针对随机摆放、“正反式”规则摆放、“队列式”规则摆放、“交错式”规则摆放、混合式摆放等5种扭王字块摆放方式进行了对比研究，得出结论如下：

（1）施工难度从难到易分别是，“交错式”，“队列式”，“正反式”，混合式，随机摆放。“正反式”扭王字块体之间的咬合最紧密，其次是随机摆放，之后是“队列式”，“交错式”，混合式最差。

（2）稳定性从好到差分别是，“正反式”规则摆放、随机摆放、“队列式”规则摆放和混合式摆放、“交错式”规则摆放。

（3）越浪量从大到小分别是，“正反式”规则摆放、“队列式”规则摆放、随机摆放和“交错式”规则摆放，其中“正反式”规则摆放与“队列式”规则摆放越浪量的差异不大。[2]

综上，虽然规则摆放在施工方面增大了难度，但是规则摆放在稳定性、越浪量等方面与随机摆放平分秋色。

3.3相关研究数据

为了进一步验证规则摆放的可行性，本文以独山某安澜工程某断面为例（该工程中扭王字块单体重量为4t），从扭王字块重量验算、越浪打击试验、稳定性试验3大影响因素着手进行了验证。结果如下：

3.3.1扭王字块重量验算

单个预制混凝土异形块体或块石的稳定重量：

Q——块体质量；

KD——稳定系数，砼扭王字块体取18；

γb——砼的重度重，取23.5kN/m3；

γ——水的重度重，取10.3kN/m3；

m——边坡坡比，海堤护面块体取 3.0；

H——堤前波高，对于海堤护面`H/d前≥ 0.3，正向波H采用H13%=4.63，斜向波H采用 H13%=4.35。

经计算，砼扭王字块单块重量为 1.76T，根据《浙江省海塘安澜千亿工程建设技术指南》，取用值需大于计算值的2倍，取用4.0T，与工程实际相符。

3.3.2越浪打击位置试验

该海塘断面，遭遇300百年一遇设计波浪条件下：不加风组次，部分大波翻越挡浪墙后，越浪水体冲击范围大部分在防浪墙后方 0～2.0m，最远在在防浪墙后方 4.0m；加风组次，越浪水体冲击范围大部分在防浪墙后方 0～6.0m，最远飞跃路面达到背水坡。

由波浪模型试验成果可知：根据设计要求越浪量控制标准为<0.05m3/m/s，且另据《浙江省海塘技术规定》对于允许部分越浪海塘，设计频率波浪的最大允许越浪量亦为≤0.05 m3/（m·s），本次试验的断面越浪量成果，满足上述要求，说明扭王子块规则摆放，具有良好的消能作用。

3.3.3稳定性试验

稳定性试验针对300年一遇潮位及块体稳定性不利高潮位组合开展了海塘护面稳定性试验。试验结果如下：

在300年一遇潮浪组合条件下，该海塘断面斜坡与平台连接处扭王块体个别有轻微翘起，存在部分轻微移动的现象，总体保持稳定。由此得出，扭王块规则摆放，具有良好的稳定性，能起到良好的护面作用。

4扭王字块规则摆放在工程中的应用

虽然，从前人研究成果、理论分析、试验模型3方面已经得出了初步结论，扭王字块规则摆放具有良好的护面、稳定堤身和消能作用，但是，本着“理论联系实际”的原则，本文以独山某安澜工程为例，进行进一步的实践论证。经过与该工程相关技术人员和现场施工人员的交流与沟通，扭王字块规则摆放的施工技术难点、要点主要在于：放线定位、吊装机械及吊具、作业人员技术能力。

4.1放线定位

安放区域上、下边线位置是控制整体扭王字块安放外观的基础控制要素。通常在完成边线放样后再进行内部安装区划。安放前根据块体安放密度、现场地形和地基状况绘制安放图；安放时定点定位安放。

海堤轴线是吊机的方向线的平行线，中心点位于方向线上，吊机中心点和方向线在定位放样中同样是重要事项。每一安装区划吊机放置点须尽可能覆盖更大的作业面积以安放尽可能多的块体以减少吊机的移动次数，使吊机的工作能力得到最大发挥。每一安装区划都有一个中心点和方向线，区划内所有扭王块的安装参数，都是依靠测量组测量中心点和方向线计算确定。因此，中心点和方向线能否定位无误将直接决定现场安装是否满足安装标准。如果发生错误，就会导致整个安装区的整体移位。经过一定的验收程序，确保中心点和方向线准确无误后，吊机即可就位。就位时使吊机旋转中心与放样在堤顶上的中心点重合，吊机水平读盘的0°、180°线与放样在堤顶上的方向线重合。就位完毕，汽车运块体至现场，即可投入安装工作。

4.2吊装机械及吊具

采用1台25吨汽车吊配备GPS在现场进行吊装作业，3台平板车运输扭王字块。

采用扭王字块专用吊具，包括两片夹板、防脱套和脱钩装置。采取更合理的三角结构，使吊具自身受力合理，提高实用性与安全性。起吊过程中，使块体可稳定吊起与安放；简单有效的脱钩方式，提高整体安放的效率。

在需要调整扭王字块安放角度与型式的坡面，使用钢丝绳系扣方式：一种是钢丝绳系在上面两个侧肢上；另一种是钢丝绳对角系在前交足下和后突足上。两种系扣方法交替使用，使相邻两扭王块的摆放资势不同，能获得良好的安放效果。

以计算图表中构件编号为序，在吊具与吊车中心间拉测量绳控制极半径长度，刻度盘控制水平方位角，调整吊辐及吊距，使其与计算值一致。

4.3作业人员技术能力

扭王字块安放之前，块体强度需达到设计强度的100%才能出运安放。吊装及运输前要做好块体保护和加固，防止运输过程碰撞损坏。

扭王字块安放的外观质量关键取决于塘渣填筑找平的质量。在扭王字块摆放型式一定的情况下，塘渣填筑找平面即为扭王字块安放的基础面。加强基面质量管理，安装扭王字块前，检查塘渣填筑设计高程、坡度和表面平整度，对不符合要求和受风浪破坏的找平面进行修整。

安放由外向内进行，最外侧紧靠边线，保证整体线性一致。扭王字块安放需紧贴，严禁出现空洞。安放过程中注意成品保护，防止在安放过程中出现猛烈碰撞，因轻微碰撞产生的破损应及时进行修补。

5结论

综上所述，根据目前水利工程现状，为达到护面作用，往往会采用护坦的结构形式；为达到稳定堤身和消能的作用，往往会采用扭王字块定点随机摆放的形式。而扭王字块规则摆放很好的结合了两者的优点，且表观质量良好，在实际工程中的应用具有较大潜力。另外，规则摆放形式相较于定点随机摆放方式具有较大的施工难度，因此在实际施工过程中，施工单位需认真做好放线定位工作，严格选取合适的吊装机械及吊具，并加强相关人员的培训教育工作。

当然，本文也有不足之处，主要在于：1、扭王字块规则摆放在行业现状中还应用较少，所以可供研究的文献及工程实例较少，研究对象的数量存在局限性；2、本文的实践数据主要来自独山某安澜工程，研究周期约1年，时间跨度较小，  还不足以全面说明问题。

不过瑕不掩瑜，扭王字块规则摆放具有良好的护面、稳定和消能作用。相信今后，扭王字块规则摆放很可能会成为水利工程迎水坡防护的发展方向。

6参考文献

[1]吴乔，赵瑞东，邓涛.扭王字块随机安放细则[J].水运工程，2019，552（2）.

Wu Q，Zhao R D，Deng T.Port & Waterway Engineering，2019.552（2）.

[2]钟雄华，陈国平，严士常，周雅，王聪等.不同摆放方式扭王字块体稳定性研究[J].水道港口，2016（37）：479-483.

ZHONG X H，CHEN G P，YAN S C，ZHOU Y，WANG C，et al.Study on the stability of twisted king block with different placement methods[J].Journal of Waterway and Harbor，2016（37）：479-483.