宋海展，閆繼紅，武福亮

（中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510221）

1 工程概況

斯里蘭卡科倫坡港口城發(fā)展項目位于斯里蘭卡西南沿海凱拉尼河口南岸，瀕臨印度洋北側(cè)，項目東西向長度約2 km，南北向約2.1 km，整體面積約4.2 km2，項目自然水深從陸域向海側(cè)漸變至水深-21 m，項目平面布置見圖1[1-2]。

1.1 設(shè)計工程量

科倫坡港口城發(fā)展項目需回填形成滿足總包合同不少于268萬m2的陸域至設(shè)計標高，吹填交工標高+4.2～+7.4 m不等，考慮到部分區(qū)域需要進行地基處理[3]，吹填標高預留沉降0.7 m，吹填工程量約7 100萬m3。

圖1 科倫坡港口城發(fā)展項目平面布置圖Fig.1 General layout of Colombo Port City development project

1.2 水文條件

科倫坡港口城發(fā)展項目所處海域?qū)儆诓灰?guī)則半日潮，日潮不等現(xiàn)象明顯，海域潮差較小，潮流流速相對較弱，受風的影響較明顯。海域風浪常年存在，受風向變化影響，風浪浪向變化較大，季風影響期，會伴隨大浪。

1.3 地質(zhì)條件

取砂區(qū)共布置鉆孔63個，按照JTJ/T 320—1996《疏浚巖土分類標準》[4]中給出的巖土分類標準，根據(jù)鉆孔資料和土樣檢測指標顯示，取砂區(qū)的土質(zhì)為粗砂，灰黃色，中等密實度，級配良好，局部含有少量礫砂、黏土塊及貝殼碎片。

2 虹噴工藝

2.1 原理

耙吸挖泥船虹噴工藝原理是在耙吸挖泥船完成取砂后重載航行至指定水域就位，先將船艙內(nèi)的海砂用高壓沖水稀釋至一定的濃度后，通過自身的泥泵將艙內(nèi)稀釋混合物吸出，經(jīng)排泥管路到達船艏的虹噴口，虹噴岸排至指定區(qū)域成陸。耙吸挖泥船可根據(jù)造陸需要通過調(diào)整船舶姿態(tài)、虹噴口徑、流速和濃度以達到調(diào)整落點位置、虹噴距離和陸域堆積高度等目的[5-8]。

2.2 難點

虹噴工藝受施工區(qū)風浪、吹填土質(zhì)等因素影響，吹填高程控制難度大，虹噴成陸標高誤差最大可達3 m，倘若遇風浪較大的情況，已成陸區(qū)域會被淘刷形成緩坡，已成陸與新成陸交叉區(qū)域很容易形成凹谷。因而在虹噴施工管理中需要更加精細化、流程化，通過虹噴實驗充分了解一定砂質(zhì)、吹距等條件下的虹噴成陸實際情況，及時調(diào)整改進成陸方案，減少不必要的反挖或管吹量，從而使虹噴施工快速、有序、高效地進行。

3 成陸實驗分析

科倫坡港口城發(fā)展項目陸域形成對中粗砂需求工程量大，回填砂質(zhì)要求高，取砂區(qū)距離陸域形成區(qū)域遠。承包商結(jié)合以往施工經(jīng)驗，先后投入4艘大型耙吸挖泥船，采用直拋、虹噴、接管艏吹等工藝完成該項目的陸域回填施工。其中，采用虹噴工藝的工程量最大，占到總工程量的一半以上，本文重點探討大型耙吸挖泥船虹噴工藝的施工質(zhì)量控制。

3.1 虹噴施工難點

科倫坡港口城發(fā)展項目吹填設(shè)計標高+4.2～+7.4 m不等，設(shè)計高程按各功能區(qū)域劃分為約200個區(qū)，區(qū)域整體成型高低不一。項目在實施過程中陸域吹填與防波堤施工同時進行，采用大型耙吸挖泥船虹噴工藝進行大面積吹填施工時，吹填高程接近船舶設(shè)備的極限吹填高程，吹填高度控制難度大，再加上中粗砂的流動性差，施工誤差最大可達3 m；遇到風浪較大的情況，已成陸區(qū)域岸線會被淘刷形成緩坡，已成陸與新成陸交叉區(qū)域很容易形成凹谷。

在進行陸域整平施工過程中，整平區(qū)域超、欠的情況時有發(fā)生，導致后續(xù)機械推填、轉(zhuǎn)運的時間增多，影響項目的施工進度和質(zhì)量，并可能產(chǎn)生欠填量較大而引起不必要的接管艏吹量。若能有效的提高虹噴施工質(zhì)量，將會大大地減少后續(xù)的整平機械設(shè)備和人員投入，對項目成本控制和施工進度至關(guān)重要。

3.2 虹噴成陸實驗分析

科倫坡港口城發(fā)展項目吹填區(qū)設(shè)計標高由+4.2 m變化至+7.4 m，陸域標高變化大，整平每1 km2范圍允許誤差為-0.05～+0.20 m。通過大型耙吸船虹噴工藝進行陸域吹填，虹噴施工質(zhì)量控制難度較大，回填標高超高會加大后期整平機械設(shè)備推填量，標高不足需補量回填。

鑒于船舶虹噴施工質(zhì)量對項目成本和施工進度的影響，必須對大型耙吸挖泥船虹噴施工成陸特征進行研究，以量化大型耙吸挖泥船虹噴施工成陸規(guī)律，滿足陸域吹填對虹噴施工質(zhì)量的要求，并為后續(xù)大型耙吸船虹噴施工提供真實有效的基本參考依據(jù)。

虹噴施工作業(yè)前，在陸域高程稍低處選定虹噴施工區(qū)域，船舶駕駛員精確操作施工船舶虹噴至該區(qū)域，并記錄此時船舶球鼻艏位置坐標；虹噴施工作業(yè)完成后，安排測量人員使用RTK-GPS及時對虹噴施工區(qū)域進行地形測量。通過對虹噴施工后的地形測量數(shù)據(jù)進行分析，測算出船舶虹噴工藝的虹噴距離、擴散范圍以及堆積高度等基本參數(shù)。虹噴成陸特征三維效果圖見圖2。

圖2 虹噴成陸特征三維效果圖Fig.2 The 3D diagram of siphon spraying landforming characteristics

按照JTJ 319—1999《疏浚工程技術(shù)規(guī)范》[5]中給出的各類吹填土在施工中呈現(xiàn)的坡度參照表，中粗砂在虹噴施工中呈現(xiàn)的坡度為1∶10左右。

通過對虹噴施工成陸特征的研究，本項目投入的大型耙吸挖泥船虹噴距離約為80 m，虹噴加高半徑約為15 m，虹噴影響范圍半徑約為30 m，虹噴成陸岸線呈現(xiàn)的坡度約為1∶10。虹噴成陸示意圖見圖3。

圖3 虹噴成陸示意圖Fig.3 The landformation diagram of siphon spraying construction

4 虹噴施工質(zhì)量控制

虹噴施工質(zhì)量控制是項目成本節(jié)約的關(guān)鍵，關(guān)系到項目是否能夠按施工進度計劃要求完工。大型耙吸挖泥船艙容大、機動性差，虹噴施工質(zhì)量控制難度大，承包商使用大型耙吸挖泥船虹噴工藝成功完成了科倫坡港口城發(fā)展項目的吹填造地施工，該項目虹噴施工質(zhì)量控制采取的具體技術(shù)措施如下。

4.1 虹噴網(wǎng)格精細化

根據(jù)施工船舶的性能、虹噴成陸特征、吹填區(qū)水深、成陸順序以及單航次虹噴工程量等信息，劃分虹噴區(qū)施工網(wǎng)格，精確虹噴施工位置，便于船岸溝通，實現(xiàn)船岸一體化管理，大型“耙吸挖泥船A”在科倫坡港口城發(fā)展項目虹噴中粗砂的施工網(wǎng)格設(shè)定為30 m×60 m一格。

虹噴施工前，對計劃施工區(qū)域進行陸域、水上全覆蓋測量，根據(jù)水深數(shù)據(jù)及設(shè)計標高核算需補砂量，并根據(jù)需補砂量分布情況劃分虹噴網(wǎng)格，同時對每個網(wǎng)格進行編號，補充需虹噴施工艙數(shù)等信息；將虹吹網(wǎng)格導入施工船舶三維疏浚軌跡跟蹤和記錄系統(tǒng)（DTPS），按照網(wǎng)格提供的信息進行虹噴施工；在虹噴施工過程中，通過調(diào)整船舶姿態(tài)和位置實現(xiàn)吹填區(qū)的標高和陸域大致平整；定期對虹噴區(qū)成陸情況進行監(jiān)測，及時更新虹噴施工網(wǎng)格給船舶，減少后期不必要的推填施工，從而使虹噴施工快速、有序、高效地進行。

4.2 虹噴成陸可視化

結(jié)合施工船舶虹噴網(wǎng)格、落點以及設(shè)計標高等情況，在虹噴區(qū)安放虹噴施工參照標高旗。在陸域推進過程中，隨著虹噴成陸面積的不斷擴大，吹填區(qū)內(nèi)陸域設(shè)計標高變化增大，虹噴施工標高控制難度加大。虹噴施工過程中，船舶駕駛員參照虹噴區(qū)安放的標高旗，通過進車、倒車、側(cè)推等方式調(diào)整虹噴落點，使得虹噴后的堆積效果接近設(shè)計標高和平整度。對于流動性相對較大的中細砂，通常在陸地采用筑擋流壩、開挖導流溝、插放測量標桿的措施，并結(jié)合通過船艏前移后退及左右擺動控制虹噴落點，將吹上來的泥沙保留在岸側(cè)以加快陸域成型速度和提高成型效果。

4.3 陸域整平合理化

中粗砂流動性差，因此吹填區(qū)需要采取初平和后整平相結(jié)合的整平方案。陸域整平的整體次序為：吹填岸線高處削量至低凹處存砂，方量平衡后進行精確平整。施工程序：沿岸放標定高→挖土削坡凹谷存砂→標定整平范圍→機械整平→復測移交。設(shè)備選用考慮挖填運土方量，作業(yè)面、面積及運距，土質(zhì)及場地情況，工程成本、工期安排、施工質(zhì)量等選用推土機及挖掘機。具體實施過程如下：

虹噴施工完成，陸域達到初平標高后，對已成陸域按照100 m×50 m分區(qū)進行網(wǎng)格劃分。通過對已成陸域方量平衡計算，對網(wǎng)格內(nèi)挖方、填方進行規(guī)劃，利用推土機進行場地后整平，采用測量、放標桿的方法，使得陸域標高及平整度符合合同和設(shè)計規(guī)范要求，具備驗收移交條件。虹噴施工與陸域整平圖見圖4。

圖4 虹噴施工與陸域整平Fig.4 Siphon spraying construction and land leveling

4.4 虹噴施工控制流程化

本工程虹噴工程量較大，占到總工程量的一半以上，為提高施工效率，節(jié)省施工成本，具體制定了“虹吹施工控制流程化”施工控制方案。在施工前，根據(jù)合同技術(shù)要求、吹填區(qū)水深、氣候條件、風浪情況、設(shè)備性能和成陸順序制定船舶施工計劃，明確虹噴施工區(qū)域；對要進行虹噴施工的區(qū)域進行水上和陸上全覆蓋測量，安排相關(guān)人員分析數(shù)據(jù)后制定虹噴網(wǎng)格，并在現(xiàn)場虹噴區(qū)域安放設(shè)計標高旗，供施工船舶參考；施工船舶詳細了解施工計劃并接收安裝虹噴網(wǎng)格，按照網(wǎng)格提供的信息以及現(xiàn)場參照標高旗情況進行虹噴施工，嚴格控制虹噴標高和平整度；船舶虹噴完成，陸域達到初平標高后，及時安排現(xiàn)場機械對虹噴區(qū)域進行整平施工，達到驗收交地標準。虹噴施工控制流程圖見圖5。

圖5 虹噴施工控制流程圖Fig.5 Theflowchartofsiphonsprayingconstructioncontrol

5 結(jié)語

綜上所述，承包商采取一系列技術(shù)措施，使得大型耙吸挖泥船虹噴施工質(zhì)量控制部門間的責任歸屬更加明確，船舶施工有章可循，環(huán)環(huán)相扣；以砂量定區(qū)，以標高定點，吹填成陸砂量超、欠情況減少；明確每船虹噴落點，船舶就位速度提升，提高了船舶施工效率；精確控制單位面積內(nèi)的砂量分布，減少陸域推填量，降低了項目施工成本。

采用大型耙吸挖泥船進行大面積虹噴施工時，克服標高不易控制的困難，虹噴一次成型大大加快陸域成型速度，減少陸域機械整平時間，對項目成本和進度控制至關(guān)重要。