寧波添元水泥制品有限公司
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扭王字塊體是海岸工程中常見的一種人工護面塊體。扭王字塊體主要應用于防波堤和護岸等水工建筑物,它的主要作用是保護堤心和消浪。一方面,它可以避免堤心與海浪直接接觸,防止堤心被海浪侵蝕,維持堤心的穩定;另一方面,它可以使波浪在坡面上破碎,從而減少越浪的水體,提高堤后結構的安全性。在實際工程中,扭王字塊體常見的幾種擺放方式有隨機擺放、“正反式”規則擺放、“隊列式”規則擺放、“交錯式”規則擺放和混合式擺放?,F對這五種擺放方式進行對比分析。
1、擺放原則
1.1隨機擺放
衡量扭王字塊體安放質量的主要指標是單位面積上安放的扭王字塊體的個數,塊體的安放個數應滿足設計或者規范的要求。隨機安放的扭王字塊體是采用定點隨機安放,即先假定安放扭王字塊體的斜坡是一個網格,通過間距×排距=設計面積/設計密度,來確定塊體安放的網格節點的位置,從而保證塊體的安放密度。
根據《防波堤設計與施工規范》規定,隨機安放塊體時應做到:
(1)塊體單層安放;
(2)塊體在坡面上可斜向放置,使塊體的一半桿件與墊層接觸,即要求扭王字塊的三個肢桿端部著地;
(3)相鄰的扭王字塊的擺向不宜相同;
(4)每個塊體必須扣在所在排下方的兩個塊體之間的位置;
(5)每個塊體必須與其下方的墊層相接觸,不能懸空放置;
(6)擺放密度按規定進行,擺放效果見圖1。
1.2正反式規則擺放
正、反式規則擺放的擺放姿態應做到:
(1)3個肢桿端部著地,另外3肢桿端部朝外;
(2)相鄰塊體的擺放姿態不能一樣,即肢桿端朝海與兩肢桿端朝海相間擺放;
(3)嚴格按照勾連塊體擺放,確保塊體接觸緊密形成整體;
(4)每個塊體必須與其下方的墊層相接觸,不能懸空放置,擺放效果見圖2。
1.3隊列式規則擺放
隊列式規則擺放的擺放姿態應做到:
(1)塊體要保證3個肢桿端部著地;
(2)相鄰塊體的擺放姿態相同,即都是一肢桿朝海進行擺放;
(3)水平方向,相鄰塊體的翼緣相接觸平行安放;
(4)上下相鄰的塊體要緊密接觸,形成一個整體,擺放效果見圖3。
1.4交錯式規則擺放
交錯式規則擺放的擺放姿態應做到:
(1)塊體在空間上安放必須是傾斜的,要保證三個腳著地;
(2)相鄰塊體的擺放姿態相同,即都是一肢桿朝海進行擺放;
(3)水平方向,相鄰的塊體間隔一個肢桿的寬度;
(4)后一排的扭王字塊體的兩肢桿分別靠在其前排的兩個塊體肢桿上,擺放效果見圖4。
1.5混合式擺放 采用正反式規則擺放與隨機擺放相結合的形式進行護坡。平臺以下為隨機擺放,平臺以上為正反式規則擺放。塊體的擺放姿態分別根據正反式規則擺放和隨機擺放來確定,安放過程中,要保證規則擺放和隨機擺放銜接處的安放質量,擺放效果見圖5。 2、適用條件 2.1隨機擺放 隨機安放時只需要確定扭王字塊體的網格點位置,對其安放姿態沒有嚴格的要求,因此適用于水上和水下的塊體的施工,塊體之間咬合的比較緊密,穩定性較好。 2.2隊列式規則擺放 正反式規則擺放的扭王字塊體上下兩排的塊體需要咬合的比較好,所以除了需要確定其擺放位置還要保證其安放姿態,水下施工難度比較大,一般適用于水上施工,塊體之間咬合的比隨機擺放的緊密,穩定性也比隨機擺放的要好。 2.3正反式規則擺放 隊列式規則擺放的施工難度比前兩種都大,因為其要求塊體不僅要咬合,而且上下兩排的塊體的擺放形式要完全一樣,當在進行水下施工時,難度很大。塊體主要與其相鄰的上下兩排的塊體咬合,穩定性較好。 2.4交錯式規則擺放 塊體之間的空隙較集中,相互咬合程度略低,安放過程中較難保證塊體姿態的一致,塊體常會出現向前傾覆,水下施工難度很大,穩定性不好。 2.5混合式規則擺放 其安放難度介于隨機擺放和正反式規則擺放之間,主要是因為在規則與不規則擺放的銜接處很難保證塊體的咬合效果,穩定性比單獨隨機擺放和單獨正反式規則擺放差。 3、不同擺放方式扭王字塊試驗結果 (摘自河海大學港口海岸及近海工程學院海岸災害與防護教育部重點實驗室) 穩定性的判斷標準:根據《波浪模型試驗規程》斜坡式建筑物護面塊體的判斷標準應符合下列規定:(1)在波浪作用下,隨機拋放的護面塊體累積位移超過單個塊體的Z大幾何時即失穩,強度起控制作用的大型護面塊體,其累積位移超過塊體Z大幾何尺度一半時即失穩;(2)在波浪作用下,單層鋪砌的護面塊體,其累積位移超過單個塊體的厚度時即失穩,單層隨機拋放的護面塊體,其位移后產生的縫隙寬度超過塊體Z大幾何尺度一半時即失穩。穩定性試驗結果見表1,越浪量試驗結果見表2。 4、結論 4.1施工難易程度:隨機擺放的扭王字塊體對安放的姿態沒有嚴格的要求,施工難度Z小,且適用于水下施工,規則擺放的扭王字塊體水下施工的難度很大,一般適用于水上施工。五種擺放方式的施工難度從難到易分別是:交錯式,隊列式,正反式,混合式,隨機擺放。 4.2空隙率比較:隨機擺放、隊列式、正反式和交錯式這四種擺放方式所對應的護面層的空隙率分別為0.5,0.4,0.45,0.5。 4.3咬合程度:正反式扭王字塊體之間的咬合Z緊密,其次是隨機擺放,之后是隊列式,交錯式咬合程度Z差,而混合式擺放的扭王字塊體在兩種擺放方式的銜接處,塊體之間的咬合程度比單獨隨機擺放和單獨正反式規則擺放的要差。 4.4穩定性比較:各種擺放方式的穩定性從好到差分別為正反式規則擺放、隨機擺放、隊列式規則擺放和混合式擺放、交錯式規則擺放,扭王字塊體不推薦采用交錯式規則擺放的形式。 4.5越浪量對比:幾種扭王字塊體的擺放方式越浪量從大到小分別是正反式規則擺放、隊列式規則擺放、隨機擺放和交錯式規則擺放,其中正反式規則擺放與隊列式規則擺放越浪量的差異不大。