白錄

（中交一航局第五工程有限公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

疏浚一直以來都是港口航道改建的重點內(nèi)容，疏浚效果直接影響后續(xù)改建能否取得成功。要想使航道疏浚順利完成，并達(dá)到理想的效果，有必要結(jié)合項目實際情況，做好船機(jī)組合與施工安排，確定正確的施工工藝流程，并在施工中加以嚴(yán)格執(zhí)行。

1 工程概況

疏浚是指充分利用水力或借助機(jī)械設(shè)備為拓寬或增加水域深度而對水下土石方實施開挖。疏浚需要用到的船舶設(shè)備包括耙吸式挖泥船、絞吸式挖泥船與抓斗式挖泥船，具體需要根據(jù)工程的施工環(huán)境、地質(zhì)條件、工期和工藝要求選擇。在疏浚的同時還需要進(jìn)行吹填，吹填指的是采用排泥管管線將開挖的泥沙輸送至指定地點完成填筑。某港口航道改建項目完成改建后的總體規(guī)模：東西方向走向總長約為1478m，底部設(shè)計高程為-4.5m，通航寬度為60m；所連水域的總長約為1400m，底部設(shè)計高程為-4.5m，通航寬度為170m。通過初步計算，此次改建的疏浚量可以達(dá)到34 萬m2，土方量約198.87 萬m3，部分可吹填至陸域，總工期約6個月。根據(jù)該項目現(xiàn)場環(huán)境與結(jié)構(gòu)特點，其施工主要存在以下特點與難點：第一，疏浚土方量相對較大且工期緊張，為防止對新建碼頭施工造成太大影響，必須做好船機(jī)組合，確保按時完成任務(wù)；第二，疏浚區(qū)域較為繁忙，有很多來往船舶，方案編制必須充分考慮場地條件與工程地質(zhì)條件，現(xiàn)場作業(yè)必須按照方案要求實施，確保工程質(zhì)量滿足相關(guān)規(guī)范要求。

2 船機(jī)組合

2.1 吹填土選擇

綜合考慮項目地質(zhì)勘查報告與施工設(shè)計圖紙，通過分析計算可知疏浚土質(zhì)主要包含砂土、淤泥土與黏性土，具體分布數(shù)量見表1。按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范的要求，如使用淤泥進(jìn)行吹填，則完成吹填后較軟，且排水速度慢，需要很長的時間才能達(dá)到固結(jié)，還需要額外加固；如使用中、細(xì)砂進(jìn)行吹填，則能改善滲透性，固結(jié)速度快；而使用黏性土進(jìn)行吹填時，與吹填淤泥相同，都需要很長的時間才能達(dá)到固結(jié)[1]。

表1 疏浚土質(zhì)具體分布情況 單位：m3

從土質(zhì)角度講，建議使用東西方向航道的疏浚土進(jìn)行吹填，因為這樣能為地基處理奠定良好基礎(chǔ)，并縮短工期；而如果從經(jīng)濟(jì)角度來講，可將吹填區(qū)域確定在東西方向航道的西北側(cè)，以此縮短吹填路徑。

2.2 船機(jī)選擇

采用絞吸式挖泥船可以一次性完成開挖、運(yùn)輸和排除過程，并支持連續(xù)作業(yè)，十分適合吹填造陸施工。此外，還能開挖砂土與黏性土，考慮到距離在2km 左右，故能實現(xiàn)管路輸送吹填，直接進(jìn)行挖吹，不再需要其他船只?；诖耍捎迷摯M(jìn)行挖吹不僅工藝簡單可行，而且經(jīng)濟(jì)性好[2]。然而，#0+2600 處的地面標(biāo)高超出±0.000m，比施工水位標(biāo)高略高，為不影響船只吃水深度，同時加快實際的施工進(jìn)度，需要在絞吸船基礎(chǔ)上配備挖掘機(jī)進(jìn)行平行作業(yè)，對于+1.0m 上部砂土，將其推填到施工區(qū)域以北的陸域，通過初步計算，按照以上方法采用挖掘機(jī)開挖25.30 萬m3左右的土方；除用于吹填的部分，剩余疏浚土應(yīng)全部回填到淤泥區(qū)當(dāng)中。通過反復(fù)計算可知，#0+000～#0+1695 段疏浚土需要進(jìn)行外拋。

參考相關(guān)規(guī)范，斗式挖泥船與耙吸挖泥船都能挖掘砂土類、淤泥土類與黏性土類，外拋段的作業(yè)環(huán)境也能滿足挖泥船作業(yè)基本要求。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，周圍可調(diào)遣的船型與距離1 艘4500m3耙吸挖泥船，距離在300nmile 左右；1 艘8m3抓斗船，距離在100nmile左右。按照預(yù)算定額測算可知，兩者相比，采用抓斗式挖泥船的造價更低，單方可減少約3.48 元?；诖?，外拋段建議采用該船施工。疏浚施工造價對比情況見表2。

表2 疏浚施工造價對比情況

2.3 船機(jī)數(shù)量

2.3.1 抓斗式挖泥船

按照設(shè)計規(guī)范提出的參數(shù)，對于擬采用的8m3抓斗船，其單位時間生產(chǎn)率為400m3，若連續(xù)作業(yè)，此次疏浚量共需1351h 左右的時間?？紤]到該工程的工況級別為四級，客觀影響較大，挖泥船的實際時間利用率較小，只有45%，據(jù)此計算后確定需要3002h 的工期，即125d，但可滿足工期要求。

2.3.2 絞吸式挖泥船

通過調(diào)查可知，周圍可調(diào)遣的該挖泥船泥泵設(shè)計流量為1500m3/h，根據(jù)實際生產(chǎn)率可采用以下公式計算得出挖掘生產(chǎn)率：

式（1）～式（2）中：W為泥泵管路吸輸生產(chǎn)率，m3/h；Q為泥漿管路工作流量，m3/h；ρ為泥漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)；γm為泥漿密度，t/m3；γs為土體天然密度，t/m3；γw為泥漿密度，t/m3。疏浚土體中，泥漿密度取1.2t/m3，海水密度取1.025t/m3，土體平均天然密度取1.85t/m3，挖泥船的時間利用率取45%，則代入數(shù)值后計算可得泥漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)等于21%，泥泵管路吸輸生產(chǎn)率等于315m3/h，基于此次疏浚量，共需要352d 的時間?？梢姡瑸闈M足工期要求，需配備2 艘挖泥船[3]。

2.3.3 挖掘機(jī)

土方開挖總量為25.30 萬m3，在避免對絞吸船正常施工造成影響的基礎(chǔ)上，配備6 輛挖掘機(jī)。

通過以上分析可知，完成此次疏浚施工需要很多資源配置，具體見表3。

表3 船機(jī)設(shè)備配置

3 施工工藝

3.1 疏浚外拋

航道連接水域與東西方向航道部分疏浚土借助8m3抓斗船與1200m3泥駁進(jìn)行疏浚，這一部分土體直接外拋到拋泥區(qū)，距離為7km 左右。采用抓斗船在連接水域及東西方向航道局部進(jìn)行開挖作業(yè)時，開挖方向為從#0+000 到#0+1695，以此防止和絞吸船作業(yè)產(chǎn)生相互干擾，保證施工順利完成，其施工工藝流程為設(shè)立水尺—船只定位—泥駁就位—開挖裝駁—卸泥區(qū)卸泥—返航—裝駁—斷面測量—補(bǔ)挖或清淤—驗收合格。采用抓斗船進(jìn)行施工時，需按照施工圖指示的航道位置，先將挖泥船推到開挖施工的起始點，然后結(jié)合船舶自身工作性能以及錨纜長度進(jìn)行拋錨，借助抓斗船自帶吊桿與鋼索將抓泥斗吊掛，此時挖泥機(jī)可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，抓取有效作業(yè)半徑中的疏浚土，同時將其轉(zhuǎn)送至泥駁當(dāng)中，最后由泥駁將疏浚土運(yùn)輸?shù)街付⊕伳鄥^(qū)進(jìn)行卸泥。實際的挖泥深度由專門的測量人員采用水池測定實際潮位，再采用水坨進(jìn)行打水，以此實現(xiàn)對開挖底部標(biāo)高的有效控制[4]。在挖泥船施工過程中，應(yīng)通過對土質(zhì)類型、泥層厚度、波浪水流、遺撒與回淤等因素的綜合考慮適當(dāng)超挖：但要注意實際超挖量不能超出設(shè)計要求的范圍。

3.2 絞吸船開挖與吹填

采用2 艘絞吸船相向施工，其中1 艘絞吸船從連接水域及東西方向航道局部端頭開始開挖，在疏浚點處采用吹填管線對海上浮管和沉管段進(jìn)行連接，從潮汐通道上橫向跨越，并和陸域回填區(qū)的岸上砂管相連[5]。另外，1 艘絞吸船則從相反的方向開始開挖，同樣在疏浚點處采用吹填管線對海上浮管和沉管段進(jìn)行連接，從潮汐通道上橫向跨越，開挖出來的疏浚土直接吹填到回填區(qū)中，其施工流程：吹填管線布置與對接—挖泥船拋錨定位—下放絞頭—吸泥吹填到回填區(qū)—疏浚與回填區(qū)驗收—進(jìn)入下一個工作面—斷面測量—補(bǔ)挖或清淤—驗收合格。按照工程的實際需要，第1 艘挖泥船需要配備長度為2500m 的管線，而第2 艘挖泥船需要配備長度為2000m 的管線，所有管線在組裝完成后及時推入到水中。對于陸地吹填管線，其平面布置需要以挖泥船的揚(yáng)程及圍堰面積等為依據(jù)進(jìn)行，并充分考慮吹填高程與潮位發(fā)生的變化。將水上路上的所有管線均連接完成后，開始對挖泥船進(jìn)行拋錨定位，隨即下絞頭準(zhǔn)備開始挖掘，同時在管道內(nèi)輸送泥漿[6]。采用挖泥船挖泥時，一般采用橫挖法，在分行的基礎(chǔ)上做好分段與分層，按照所用挖泥船的技術(shù)性能，每行30～40m，每段100～150m，每層2m。在挖泥過程中需要借助GPS 系統(tǒng)實現(xiàn)自動定位，以此提高實際的定位精度。施工中還應(yīng)隨時做好打水，嚴(yán)格控制實際的挖泥厚度，尤其是邊坡和斗位之間的連接部位，以此有效避免超欠挖現(xiàn)象的發(fā)生[7]。

3.3 陸上開挖與運(yùn)輸

先為挖掘機(jī)的進(jìn)場修筑臨時通道，在陸上進(jìn)行開挖施工時，按照從#0+2450 到#0+2700 的方向持續(xù)推進(jìn)，即從南側(cè)持續(xù)開挖到北側(cè)，開挖產(chǎn)生的土料及時運(yùn)輸?shù)街付ǘ褕鲞M(jìn)行堆存處理。在土料堆存區(qū)的兩側(cè)都要布置臨時通道，并以現(xiàn)場開挖情況與堆存要求為依據(jù)進(jìn)行必要的調(diào)整，臨時道路的長度為987m，寬度要達(dá)到12m。道路結(jié)構(gòu)層次為原地基+0.30m 厚二片石層+0.15m 厚碎石層，為車輛正常行駛創(chuàng)造良好條件[8]。分層開挖、土料裝車等環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格按照設(shè)計要求的底部標(biāo)高及航道邊線實施。該航道疏浚工程應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范提出的施工順序及各項工藝要求實施，按照相關(guān)質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)，在疏浚施工結(jié)束后進(jìn)行掃海測量，設(shè)計底部邊線范圍內(nèi)的水域，其開挖面積必須與設(shè)計要求完全相符，且開挖斷面應(yīng)比設(shè)計開挖斷面略大，在整個邊緣水域范圍內(nèi)不能有淺點存在，邊坡實際開挖范圍與坡度也要與設(shè)計要求相符，整個工程的施工質(zhì)量滿足檢驗標(biāo)準(zhǔn)提出的要求。另外，實際施工時間不能超過最大工期要求，即在6 個月之內(nèi)完成疏浚施工。

4 安全保證

施工開始前按照要求辦理航行通告，并嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)避碰規(guī)定，根據(jù)規(guī)定在適當(dāng)?shù)奈恢脪煸O(shè)施工信號。在挖泥船的船舷處設(shè)置好緩沖輪胎，并將救生設(shè)備配置齊全。采用絞吸式挖泥船進(jìn)行施工的過程中，通航側(cè)錨纜會對吃水深度較大的行船造成不利影響。針對這一現(xiàn)象，建議在深水區(qū)中進(jìn)行橫移拋錨，也可以在不會對通航造成影響的水域上拋錨，并在錨上設(shè)置醒目浮標(biāo)，為過往的船只提供警示。除此之外，挖泥船上需要安排專門的望員，當(dāng)觀察發(fā)現(xiàn)船只超載時，立即通知相關(guān)人員謹(jǐn)慎操作，并鳴笛示警，在必要的情況下可以將橫移鋼纜繩適當(dāng)放松，保證行船安全；在施工過程中優(yōu)先使用陸上管，盡可能減少對水上浮管的使用，以此減少對航道的占用；在夜間進(jìn)行挖泥作業(yè)時，應(yīng)注意避免燈光遠(yuǎn)射。在照明符合施工要求的基礎(chǔ)上，盡量減弱亮度，以免對其他船只造成影響，另外，可以在排泥浮管上增設(shè)信號燈，保證夜間施工時過往船只安全；按照港航部門提出的要求在潛管兩端增設(shè)航行標(biāo)志與信號燈；所有施工船只都需要按照要求配備齊全的消防設(shè)施，同時確保其始終處在良好的工作狀態(tài)；通過在現(xiàn)場開展培訓(xùn)、演習(xí)和加強(qiáng)檢查幫助全體施工人員牢固樹立安全意識，熟悉各項防火防滑措施與應(yīng)急措施；船只的甲板與人行道應(yīng)始終保持清潔，當(dāng)沾有油污或其他滑物時，應(yīng)立即清理，也可采取有效的防滑措施[9]。

5 結(jié)語

綜上所述，合理的船機(jī)組合能確保港口航道疏浚施工順利完成，要求針對實際問題開展具體分析，從包含地質(zhì)、環(huán)境、工期與工藝等在內(nèi)的方面入手，以此合理且正確地安排整個施工過程，制定合理可行的工藝方法，為現(xiàn)場施工提供正確指導(dǎo)，解決疏浚這一航道改建的重點、難點問題。以上對港口航道疏浚施工船機(jī)組合與施工安排進(jìn)行了分析與總結(jié)，旨在為其他類似港口航道的疏浚施工提供技術(shù)參考。