馬策，張仁杰

（長(zhǎng)江宜昌航道工程局，湖北 宜昌 443000）

長(zhǎng)江中游蘆家河、枝江、江口等水道歷來(lái)為長(zhǎng)江中游重點(diǎn)淺險(xiǎn)礙航水道，作為葛洲壩近壩河段航道，受三峽水庫(kù)梯調(diào)影響最為明顯，尤其是三峽蓄水期和枯水期，水位、流量下降較快且日變幅變化較大，致使中游重點(diǎn)淺險(xiǎn)水道的水深和航道寬度滿足不了航道暢通安全的需要。為了進(jìn)一步提高黃金水道的通過(guò)能力，向社會(huì)提供更加暢通高效的航道條件，航道維護(hù)尺度不斷提高，從2.9 米提高至3.0 米、3.2 米，目前已經(jīng)提高至4 米運(yùn)行，短短幾年的時(shí)間，提高幅度達(dá)1 米。由于該河段為砂卵石河床，所用船型為抓斗挖泥船，隨著維護(hù)尺度的不斷提高，工程量也越來(lái)越大。由于抓斗挖泥船施工效率低，挖掘能力受限，枯水期航道維護(hù)疏浚所面臨的壓力也越來(lái)越重，為有效提升長(zhǎng)江中游航道維護(hù)疏浚能力，適應(yīng)航道快速發(fā)展和航道維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高的發(fā)展形勢(shì)，保障航道安全暢通，特引進(jìn)航道維護(hù)鏟斗挖泥船，主要承擔(dān)長(zhǎng)江葛洲壩下近壩航道卵石淺灘航道維護(hù)疏浚，兼顧長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)鳊魚溪以下航道、兩壩間航道應(yīng)急疏浚。

1 疏浚淺灘概況

長(zhǎng)江中游宜昌至大埠街約110 公里，為山區(qū)河流向平原河流轉(zhuǎn)變的過(guò)渡段，砂卵石河床，兩岸多低矮的山丘、階地發(fā)育。三峽工程蓄水以來(lái)，河床出現(xiàn)了較為顯著的沖刷下切，但由于沿程河床組成的不均勻性，相應(yīng)水位下降幅度也不一致。水位下降不均勻帶來(lái)了兩方面的航道問(wèn)題，一方面，局部河床高凸區(qū)域難以沖刷下切，在水位持續(xù)下降的背景下局部水深日益緊張，航道尺度不足。另一方面，枝城至昌門溪段水位下降幅度遠(yuǎn)小于昌門溪以下河段，造成局部河段坡陡、流急現(xiàn)象加劇，局部卵石淺灘區(qū)域出現(xiàn)了卵石搬運(yùn)堆積現(xiàn)象，造成了淺區(qū)航道條件的惡化。其中關(guān)洲水道位于蘆家河水道上游，長(zhǎng)約10.6km，為微彎分汊型河段。該河段自然條件下航道條件良好，三峽蓄水初期，關(guān)洲水道總體沖刷，但是沖刷量不大，2009 年以后，該河段開始進(jìn)入劇烈沖刷期，由于本河段位于枝城大橋橋區(qū)下游，且右汊進(jìn)口淺區(qū)航寬受限，船舶通航安全隱患較大，為保障本河段枯水期維護(hù)尺度及船舶通航安全，對(duì)關(guān)洲水道右汊進(jìn)口航槽進(jìn)行拓寬是有必要的。

圖1 關(guān)洲水道平面示意圖

2 施工船舶選擇及主要施工工藝

2.1 疏浚施工船舶選擇

關(guān)洲水道疏浚施工區(qū)河床以膠結(jié)卵石為主，俗稱為“礁巴賴”，其強(qiáng)度較高、整體性較好，在地質(zhì)鉆探取樣時(shí)易破壞被誤認(rèn)為是密實(shí)的卵石，普通抓斗挖泥船對(duì)該土質(zhì)挖掘困難，根據(jù)挖泥船對(duì)疏浚巖土的可挖適用性，綜合考慮施工難易程度、機(jī)具的功效及質(zhì)量要求，以及目前關(guān)洲水道航道條件，采用“長(zhǎng)鷹8 號(hào)”疏浚船進(jìn)行施工。

該船由武昌船舶重工集團(tuán)有限公司建造，該船為單體、鋼質(zhì)、全焊接結(jié)構(gòu)，帶輔助推進(jìn)的非自航鏟斗挖泥船，船體長(zhǎng)72.35 米，型寬20.8 米，型深4.8 米，設(shè)計(jì)吃水3.2 米。設(shè)有3 套功率為600 千瓦的主柴油發(fā)電機(jī)組，用于向推進(jìn)電機(jī)、船上的液壓泵站以及全船其他用電設(shè)備供電。船尾部配置利勃海爾P995 大型反鏟挖機(jī)，配備兩種動(dòng)臂和斗桿和三種鏟斗，根據(jù)動(dòng)臂、斗桿和鏟斗的相互配合實(shí)現(xiàn)不同的挖深需求。

圖2 鏟斗挖泥船“長(zhǎng)鷹8”

2.2 疏浚時(shí)機(jī)

為緩解疏浚施工與通航之間的矛盾，本水道疏浚時(shí)機(jī)需提前至高水期。本次關(guān)洲水道疏浚的目的是需要通過(guò)疏浚適當(dāng)改善航槽航寬，平順航路，施工區(qū)域航寬較窄，枯水期疏浚施工與通航矛盾較大，高水期疏浚可減小汛后通航水域較窄時(shí)通航與疏浚之間的矛盾。考慮到船舶吃水安全限制，計(jì)劃2021 年5 月初開工，2021 年7 月底前完成。

圖3 水位、流量過(guò)程圖

2.3 主要施工工藝

采取逆水流方向，從挖槽區(qū)下部向上進(jìn)樁挖泥。由拖輪將挖泥船拖帶入進(jìn)入指定的疏浚區(qū)尾部，依次放下3 根鋼樁，通過(guò)GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行精確定位。

（1）鏟斗挖泥船開工展布前應(yīng)在導(dǎo)航圖上標(biāo)示或用導(dǎo)標(biāo)、浮標(biāo)等在現(xiàn)場(chǎng)指示施工起點(diǎn)位置，進(jìn)點(diǎn)時(shí)挖泥船至挖泥起點(diǎn)處下放鋼樁或鏟臂定住船位，再利用鋼樁和鏟臂精確就位。

（2）挖槽寬度超過(guò)鏟斗挖泥船一次所能開挖的寬度時(shí)應(yīng)分條施工，分條寬度應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)挖深條件下鏟斗的回轉(zhuǎn)半徑和回轉(zhuǎn)角確定，由于土質(zhì)為膠結(jié)卵石，分條寬度為20m；泥層平均厚度1.5m，施工時(shí)一次性開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

（3）堅(jiān)硬的土質(zhì)和風(fēng)化巖，配備小容量帶齒鏟斗，并采用挖掘與提升鏟斗同步挖掘法施工。

（4）挖掘不同土質(zhì)的抬船高度、回轉(zhuǎn)角、鏟斗回轉(zhuǎn)角進(jìn)量及鏟斗前移距等施工參數(shù)應(yīng)通過(guò)試挖確定。

（5）反鏟挖泥船位于未開挖區(qū)域順挖槽后退挖泥，且施工中鏟斗未離地時(shí)不應(yīng)擺動(dòng)鏟臂。

圖4 反鏟挖泥船施工方法示意圖

3 質(zhì)量控制措施

（1）船舶配備的IHC 挖泥輔助系統(tǒng)能主觀引導(dǎo)挖機(jī)手合理排斗從而避免重復(fù)挖、漏挖，同時(shí)通過(guò)角度傳感器實(shí)時(shí)定位鏟斗下放深度從而避免超挖、欠挖，實(shí)現(xiàn)疏?！翱梢暬?。

（2）浚測(cè)一體化系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)已施工區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，客觀反映施工質(zhì)量，對(duì)IHC 輔助系統(tǒng)下的漏挖淺點(diǎn)進(jìn)行再次清除。同時(shí)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果可反證抓斗下放參數(shù)的合理性，兩套系統(tǒng)相輔相成，保證施工質(zhì)量達(dá)到最佳。

圖5 IHC 挖泥輔助系統(tǒng)

4 結(jié)論

（1）鏟斗挖泥船“長(zhǎng)鷹8”最大挖深22m，彌補(bǔ)了普通挖泥船高水期施工挖深不足的缺點(diǎn)，同時(shí)利用高水期進(jìn)行疏浚施工，有效緩解了施工與通航的矛盾，減輕了枯水期維護(hù)疏浚施工的壓力。

（2）工程完工后，項(xiàng)目部進(jìn)行了自檢測(cè)量，測(cè)量成果分析表明：設(shè)計(jì)挖槽平面位置、底標(biāo)高均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。關(guān)洲水道疏浚區(qū)測(cè)點(diǎn)1850 個(gè)，合格1850 個(gè)，斷面38 個(gè)，合格38 個(gè)，合格率100%。符合《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JTS257-2008）中合格標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

（3）該水道于2021 年5 月29 日調(diào)遣長(zhǎng)鷹8 船隊(duì)進(jìn)場(chǎng)關(guān)洲水道進(jìn)行設(shè)備調(diào)試。2021 年6 月10 日開始，2021 年7 月24 日完成疏浚區(qū)的全部施工任務(wù)，完成工程量6 萬(wàn)方。施工區(qū)域底質(zhì)存在大量膠結(jié)卵石及黏土，克服了傳統(tǒng)抓斗船施工效率低下，確保按期完成了維護(hù)疏浚施工任務(wù)。