廈門市土地發(fā)展中心，福建 廈門 361000

0 前言

海砂是一種極為重要的海洋固體礦產(chǎn)資源，也是海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是一種僅次于石油、天然氣的不可恢復(fù)的寶貴資源。海洋生態(tài)系統(tǒng)主要是由海水、海砂、生物和巖石與地貌共同組成，在建筑工程方面有著無可代替的經(jīng)濟價值和作用。在大型填海造地工程中，需要一定的開采工藝來保證工程的順利進行，海砂開采是其中重要的階段和步驟。因此需要相關(guān)研究人員對目前海砂開采工藝類型進行分析和研究，然后結(jié)合工程現(xiàn)狀和實際工程條件來進行有效施工，為經(jīng)濟效益提升奠定良好基礎(chǔ)。

1 工程背景

我國廈門市某機場進行填海造地工程，建設(shè)新機場的總面積為27.49km2，其中填海造地的面積大約為23.19km2，工程所需填料砂為1.6 億m3。在實際工程建設(shè)中，其根據(jù)有關(guān)規(guī)定實施砂區(qū)的選擇，砂區(qū)面積為58km2，海上運輸航道大約為50km，砂層的標高大約在-25～-57m 之間，砂層的上部分為粉細砂，平均厚度在6m 左右，下部為中細砂，平均厚度為10m 左右，結(jié)合實際情況可以估算出砂總儲存量為6.8 億m3。

2 海砂開采工藝類型分析

結(jié)合對國內(nèi)和國外關(guān)于填海造地相關(guān)資料的分析和研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段主要的海砂開采包含四種工藝，分別為挖吹、拋運吹、挖運拋和挖運拋吹四種。并且所需的工藝流程包含海砂的挖取、海砂運輸、海砂拋填和海砂吹填四種。本文對海砂開采工藝進行分析，具體內(nèi)容如下所示。

2.1 挖吹工藝

挖吹工藝主要包含絞吸自吹和絞吸吹填兩種工藝，其中絞吸自吹需要絞吸船進行挖砂作業(yè)，并且也需要絞吸船進行砂料吹填作業(yè)。在絞吸吹填工藝中要想實施有效的挖砂作業(yè)，需要絞吸船輔助，但是對于海砂的吹填而言，這種方式會有著更遠的吹填距離，并且需要接力泵和絞吸船共同作業(yè)，這是二者不同點［1］。

2.2 挖運吹工藝

挖運吹工藝主要包含耙吸船艏吹、挖運吹和吸運吹三種工藝。其中耙吸船艏吹主要利用耙吸船進行海砂開挖、運輸和吹填作業(yè)；一般挖砂作業(yè)如果利用挖運吹工藝，則需要利用鏟斗船或者鏈斗船實施，然后利用泥駁運砂，最后在吹填階段利用吹泥船實施工藝；而吸運吹工藝在挖砂階段，主要利用吸砂船，然后利用泥駁進行海砂運輸，利用吹泥船來實施吹填作業(yè)。

2.3 挖運拋工藝

挖運拋工藝中主要包含耙吸船拋填、吸運拋（自帶泥艙吸砂船）、吸運拋（泥駁）以及挖運拋四種形式。其中耙吸船拋填主要利用耙吸船來實施挖砂、運砂和拋填作業(yè)；吸運拋（自帶泥艙吸砂船）主要利用自帶泥倉吸砂船實施挖砂、運砂和拋填作業(yè)；吸運拋（泥駁）主要是利用吸砂船實施挖砂作業(yè)、開體泥駁實施運砂和拋填作業(yè)；挖運拋主要是利用鏈斗船或者抓斗船實施挖砂作業(yè)，然后利用開體泥駁實施海砂的運輸與拋填施工。

2.4 挖運拋吹工藝

一般在海砂的挖運拋吹工藝中包含五種形式，分別為海砂的挖運拋吹、吸運拋吹、吸運吹拋、挖運吹拋、挖運拋吹新工藝等。海砂的挖運拋吹利用絞吸船與粑吸船；吸運拋吹利用絞吸船和帶泥艙吸砂船；吸運拋吹利用吸砂船、絞吸船與泥駁；挖運拋吹利用絞吸船與斗式船；挖運拋吹新工藝利用粑吸船、泥駁和絞吸船。其中挖運吹拋主要利用絞吸船與粑吸船實施，將海砂利用粑吸船挖出，然后實施海砂運輸和拋填施工，最后將海砂利用絞吸船進行吹填；海砂的吸運拋吹則是利用帶泥艙吸砂船來實施海砂挖取、運輸和拋填，然后利用絞吸船來實施海砂的吹填作業(yè)；吸運吹拋（吸砂船+絞吸船+泥駁）主要利用吸砂船實施挖砂作業(yè)，然后在海砂的運輸和拋填作業(yè)中利用開體泥駁進行，最后利用絞吸船來進行海砂吹填；而海砂的挖運拋吹中的挖砂作業(yè)主要是利用鏈斗船實施，利用開體泥駁實施運砂和拋填作業(yè)，利用絞吸船實施吹填作業(yè)；挖運拋吹新工藝（耙吸船+泥駁+絞吸船）主要利用耙吸船實施挖砂作業(yè)，利用開體泥駁實施運砂和拋填作業(yè)，利用絞吸船實施吹填作業(yè)。但是在實際的填海工程中主要利用的是挖運拋吹新工藝（耙吸船+泥駁+絞吸船），對實際施工作業(yè)更為有利。

2.5 挖運拋吹新工藝分析

在海砂的挖運拋吹新工藝中，其主要是利用粑吸船、泥駁和絞吸船來實施海砂施工項目作業(yè)。該工藝中所應(yīng)用的粑吸船應(yīng)當具有海砂的挖取、運輸、吹填和拋填等四種主要功能。在實際施工作業(yè)中，基于經(jīng)濟性考慮，在海砂的開挖與拋填作業(yè)中，船機設(shè)備最佳，其次為運輸功能，最后為海砂的吹填功能［2］。所以在實際應(yīng)用中，應(yīng)用最少的則是耙吸船艏吹工藝，并且在海砂的拋填過程中會受到很多因素限制。而在挖運拋吹工藝中，其主要是利用粑吸船的挖砂、海砂運輸和海砂拋填的優(yōu)良功能來實現(xiàn)工程順利實施。而隨著各項工程數(shù)量的增多，海砂運輸距離的增加，在挖運拋吹中所應(yīng)用的粑吸船其成本相對較高，主要是因為粑吸船不僅成本較高，并且與泥駁比較而言，其工作效率相對較低，所以在實際施工作業(yè)中，如果想利用挖運拋吹工藝，則如何將泥駁代替其進行施工作業(yè)同時利用新型工藝來發(fā)揮每個船機的優(yōu)勢，是目前填海工程中海砂開采作業(yè)中需要考慮的重點問題。而隨著運砂距離的不斷增加，需要重點了解耙吸船的高效運砂功能、絞吸船的高效吹填功能以及泥駁低價的運砂功能，這樣才能夠真正體現(xiàn)出該工藝的優(yōu)勢之處。但是由于工藝的難度較大，因此一般都會采取固定式的吸沙船，由吸沙船給泥駁船裝倉的工作模式進行，進而提升整體工程實施質(zhì)量。

3 海砂開采工藝的適用性分析

海砂開采工藝類型分析。

絞吸直吹：取砂區(qū)可以選擇離吹填區(qū)域較近的地方，并且工況具有較強的適應(yīng)能力，能夠滿足大部分土質(zhì)需求，但是對于疏浚石頭與基巖不能夠適應(yīng)。

絞吸吹填：主要是利用泥泵作用增加吹填距離，一般可以增加到10 千米左右，其余部分與絞吸直吹工藝一致。

耙吸船艏吹：該工藝中的取砂區(qū)與吹填區(qū)距離相對較遠，但是使用能力較強，會影響到周邊海域情況，單價相對較高。

挖運吹（斗式船）：將鏈斗船替換為吸砂船，并且在取砂區(qū)中，抓斗船一般有著特殊需求，如一些塊石或者工業(yè)垃圾等，同時其施工效率相對較低。而鏟斗船對于取砂區(qū)也有著一定的特殊需求，如塊石與垃圾等，并且對于施工條件有著更高的要求。

吸運吹：其主要適應(yīng)的土質(zhì)為砂性土，并且施工的相關(guān)要求較高，特別是一些小型吸砂船等工況。

挖運拋（斗式船）：該工藝中抓斗船與鏟斗船對于施工工藝都有著特殊要求，同時需要較高的作業(yè)條件，鏈斗船基本已經(jīng)不適合施工作業(yè)，對于泥駁的靠離有著更高的要求。

挖運拋吹（耙吸船+絞吸船）：該工藝不僅可以滿足粑吸船所具有的海砂拋填工藝，同時可以為臨時儲砂坑的設(shè)置創(chuàng)造良好條件。

吸運拋吹吸砂船帶泥艙+絞吸船）：其具有吸運拋（皮帶機）要求基礎(chǔ)上具備臨時儲砂坑設(shè)置條件。

吸運拋吹（吸砂船+泥駁+絞吸船）：具有吸運拋（泥駁）相關(guān)要求基礎(chǔ)上，具備臨時儲砂坑設(shè)置的條件。

挖運拋吹新工藝（耙吸船+泥駁+絞吸船）：由于需要泥駁靠近動態(tài)耙吸船，因此對于施工的工況要求較高。

4 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合現(xiàn)代取砂和吹填工藝的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi)外各種開采設(shè)備，可以將實際施工中基于專用航道基礎(chǔ)上，采取粑吸船加上絞吸船施工方式，而在夏季，則可以利用吸砂船加泥駁加吹泥船作為工程輔助方案。如果沒有專用航道，可以將外側(cè)的儲砂坑方案作為輔助方案，夏季可以采用吸砂船+泥駁+絞吸船的輔助方案，因此需要結(jié)合實際情況選擇適合的施工方案，保證施工效率和質(zhì)量。