吳鵬輝 季立花 江西省港航造價(jià)咨詢(xún)有限公司

航道疏浚工程系指通過(guò)專(zhuān)業(yè)裝備開(kāi)展水下挖掘，通過(guò)清除淤泥或槽線優(yōu)化改造，從而達(dá)到提升航道通航、蓄引排水、改善生態(tài)等目的的航道治理操作?航道吹填工程是指利用專(zhuān)業(yè)裝備將水下挖掘絞吸出來(lái)的巖土，通過(guò)泥漿泵和排泥管道輸送到指定位置，達(dá)成填槽、加高堤岸、抬高地表等的治理目的?兩種工藝綜合應(yīng)用，是現(xiàn)代航道疏浚工程較為常用的工藝技術(shù)?案例5萬(wàn)噸級(jí)入港航道的疏浚治理工程采用該技術(shù)?本文以該疏浚吹填工程為依托，從作業(yè)船型選擇、工程組織實(shí)施、操作難點(diǎn)與解決方案等方面，梳理介紹該疏浚工程組織與技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，以為同類(lèi)疏浚工程借鑒應(yīng)用，提供技術(shù)參考?

1.工程概況

案例港口最大設(shè)計(jì)泊靠能力5萬(wàn)噸，實(shí)際年通過(guò)超過(guò)2500萬(wàn)噸?本疏浚工程是該港口的一條5萬(wàn)噸級(jí)入港航道的一次疏浚治理工程，疏浚工程量達(dá)1512萬(wàn)m3，填砂量696萬(wàn)m3?本工程主要內(nèi)容為案例進(jìn)港航道、牛頭水道、新西線通道、三亞水道的淤泥、砂土、砂礫石、黏土、風(fēng)化巖的挖掘，以及15萬(wàn)噸降載平臺(tái)和港池區(qū)域的淤泥、砂土、砂礫石、黏土、風(fēng)化巖的挖掘與吹填?

2.作業(yè)船選擇

根據(jù)對(duì)項(xiàng)目地理位置和建設(shè)要求的綜合分析，該項(xiàng)目特點(diǎn)如下：（1）建設(shè)工期緊、任務(wù)重；（2）施工干擾；（3）構(gòu)造復(fù)雜，風(fēng)化巖體挖掘量大；（4）泥漿處理復(fù)雜[1]?

根據(jù)工程特點(diǎn)和施工要求，結(jié)合局方和市場(chǎng)的裝備情況，決定選擇航浚105 型自航1500 m3耙吸作業(yè)船1艘；航浚105型自航4500m3耙吸船1艘；4m3級(jí)抓斗船4艘，配套自航300m3級(jí)泥駁12艘；6m3級(jí)抓斗船5艘，配套自航500m3級(jí)泥駁10艘；8m3級(jí)抓斗船2艘，配套自航500m3級(jí)泥駁6艘；1600m3/h絞吸挖泥船1艘；1250m3/h絞吸挖泥船1艘；海貍3800絞吸挖泥船1艘和炸礁船2艘，開(kāi)展本工程作業(yè)?其中航浚105型自航1500m3/h耙吸船、航浚218 型自航1600 m3/h 絞吸挖泥船、航浚2189型1250m3/h絞吸挖泥船的性能參數(shù)，見(jiàn)表1～3所示[2]?

表1 航浚105型自航1500m3/h耙吸船性能參數(shù)

3.工程組織實(shí)施

3.1 基本步驟

疏浚工程在招標(biāo)和簽訂承包合同后，即進(jìn)入工程實(shí)施階段?具體分成3個(gè)階段，第1階段為工前準(zhǔn)備階段，第2階段為具體操作階段，第3階段為竣工驗(yàn)收階段[3]?

（1）工前準(zhǔn)備階段

1）研究設(shè)計(jì)文件、招標(biāo)文件和合同；

2）搜集和分析與項(xiàng)目相關(guān)的文獻(xiàn)資料；

3）現(xiàn)場(chǎng)勘查，對(duì)業(yè)主提供的材料、己方搜集的材料進(jìn)行準(zhǔn)確性核實(shí)或必要補(bǔ)充；

4）施工計(jì)劃，選擇和確定作業(yè)船，發(fā)布作業(yè)許可證、航行通知書(shū)、海上傾廢許可證；

5）聯(lián)系相關(guān)單位協(xié)商分包、包船或者勞動(dòng)合同；

6）勘測(cè)準(zhǔn)備與疏?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，包括查找定位岸臺(tái)、架設(shè)潮信站、疏?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、有關(guān)高程和水深驗(yàn)證、工程量的計(jì)算等；

7）制定安全應(yīng)急處治預(yù)案；

8）組織作業(yè)隊(duì)伍、確定作業(yè)船只和其它必要輔助裝備；

9）臨時(shí)建筑租賃；

10）若存在吹填任務(wù)量，根據(jù)場(chǎng)地條件設(shè)置排泥管道，修建圍堰，設(shè)計(jì)出水口和降沉觀測(cè)設(shè)施；

11）必要的施工和安全交底，向每艘作業(yè)船舶明確分項(xiàng)作業(yè)要求和進(jìn)度?

（2）正式疏浚作業(yè)

1）開(kāi)工分配；

2）試開(kāi)掘或吹填；

3）按照工程計(jì)劃、質(zhì)量和安全要求組織作業(yè)，并根據(jù)施工的實(shí)際狀態(tài)，必要時(shí)開(kāi)展合理調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)；

4）內(nèi)外部關(guān)系協(xié)調(diào)與溝通?

（3）竣工驗(yàn)收

組織竣工測(cè)量，編制竣工報(bào)告，對(duì)工程開(kāi)展全面的技術(shù)和管理總結(jié)，結(jié)算報(bào)告簽字，收繳工程余款，遣返作業(yè)船只，結(jié)束工程?

3.2 工藝流程

（1）耙吸船?采取溢流裝艙方式，按段分層施工?溢流裝載施工中，如果裝載量增加緩慢時(shí)，即可停止疏浚挖掘，防止長(zhǎng)時(shí)溢流，導(dǎo)致外段施工區(qū)域淤積?在溢流施工期間，可以抓住落潮時(shí)段，延長(zhǎng)裝車(chē)時(shí)間?過(guò)程流是：上線定位→挖泥裝船→沙石方運(yùn)輸→拋泥點(diǎn)→拋泥→回航→上線定位

（2）抓斗船?分段、分層、分條施工，均采用縱向挖掘方式?利用船艏抓斗，挖泥裝入泥駁，通過(guò)泥駁運(yùn)送至拋泥點(diǎn)?抓斗作業(yè)流程為：抓泥裝駁→駁運(yùn)至拋泥點(diǎn)→拋泥→駁船返回→新一輪操作[4]?

（3）絞吸船?應(yīng)用鋼樁定位橫向扇形挖掘法，分條、分段施工?絞吸船主要挖掘渠道中的風(fēng)化巖石?因?yàn)檎督g吸容易在溝槽遺留淺點(diǎn)，在遭遇強(qiáng)風(fēng)化巖石時(shí)容易發(fā)生滾刀，因此采用了正刀清淤、反刀收底的作業(yè)手法?注意控制 絞刀轉(zhuǎn)數(shù)和橫移速度?操作流程：絞吸挖泥→管道輸運(yùn)→至填方區(qū)?

3.3 工序與條層

（1）三牙航道段挖掘作業(yè)

以-12.0m為界線，分2層進(jìn)行挖掘?上層挖掘分成3段：

表2 航浚218型自航1600m3/h絞吸挖泥船

表3 航浚2189型1250m3/h絞吸挖泥船

1）中粗砂和巖石段?安排109作業(yè)船挖掘本段蓋覆層，218作業(yè)船挖掘巖層?

2）中粗砂和淤泥質(zhì)土段?安排218作業(yè)船挖掘該段邊坡，109作業(yè)船挖掘溝槽?

3）粉土混合細(xì)粉土和粗砂段，安排105船開(kāi)展挖掘作業(yè)?

下層挖掘，基于土質(zhì)情況分成2段：

1)無(wú)巖層段，安排105作業(yè)船直接挖掘至設(shè)計(jì)深度?

2)中粗砂和層段，安排109作業(yè)船挖掘上部，218作業(yè)船挖掘巖層?

（2）減載港池與調(diào)頭地

分成港池和調(diào)頭地2部分?港池根據(jù)地質(zhì)條件再分成碼頭一線和基槽以西160米2部分?該地區(qū)集中存在風(fēng)化巖石?安排218作業(yè)船對(duì)該區(qū)域進(jìn)行施工，將挖掘的風(fēng)化巖石直接填至指定區(qū)域；港池主要由中細(xì)砂、礫砂、礫石和黏土組成?這種疏浚土需要作為填土機(jī)填回物被拋到沙坑中，由疏浚109船安排此段施工?109船在減載平臺(tái)轉(zhuǎn)彎處作業(yè)?對(duì)于耙吸挖泥船施工后部分遺留淺點(diǎn)，將安排218作業(yè)船開(kāi)展淺掃施工?

按設(shè)計(jì)要求調(diào)頭地分成2 部分：-11.0米區(qū)域，主要由淤泥和夾泥的細(xì)砂組成，并包含著少量風(fēng)化巖石?因此首派218船開(kāi)展作業(yè)?在-14.5m范圍內(nèi)，北段為中粗砂、礫石和黏土，南段為風(fēng)化巖，該地區(qū)分成2個(gè)部分，南段安排11個(gè)抓斗作業(yè)，北段安排109船作業(yè)，并投放11個(gè)抓斗參與施工?

（3）西賢航道

基于-9.0m深度線，將該區(qū)域分成2層安排施工?上層為粉砂混合砂和中砂?安排6m3的抓斗船2艘和8m3的抓斗船1艘?為防止施工干擾，將其分成2段，從兩側(cè)向中間挖掘；下層為風(fēng)化巖、粘性、中砂，其中全風(fēng)化巖、粘性土、中砂仍安排6m3的抓斗船2艘，8m3的抓斗船1艘前往作業(yè)，操作同于上層，安排8m3的抓斗船1艘挖掘下層強(qiáng)風(fēng)化巖?

4.操作難點(diǎn)與解決方案

4.1 操作難點(diǎn)

施工挖出的巖石多為中風(fēng)化巖和強(qiáng)風(fēng)化巖，部分地段甚至挖出了粒度約25～40cm的灰白色、堅(jiān)硬、未風(fēng)化的石塊，造成挖泥船摩損嚴(yán)重?刀齒一天更換20多個(gè)：破碎塊石徑值大，施工過(guò)程中堵塞嚴(yán)重?每崗7-8次脫泵；排泥管道較短，且泵速無(wú)法提高?針對(duì)上述問(wèn)題，采取的優(yōu)化措施是：

（1）為保證泥漿泵的正常運(yùn)行，充分發(fā)揮其最優(yōu)效果，將原泥漿泵葉輪改成小葉輪?

（2）為降低堵塞概率，將原吸風(fēng)格柵由6個(gè)改為4個(gè)?

（3）當(dāng)負(fù)載小于30轉(zhuǎn)時(shí)，隨時(shí)調(diào)節(jié)泥漿泵的轉(zhuǎn)數(shù)，以保證泥漿泵狀態(tài)良好?

（4）為了提高刀具切削力，在巖石挖掘過(guò)程中，適當(dāng)降低刀具轉(zhuǎn)速，一般控制在20轉(zhuǎn)上下；為了防止巖石挖掘過(guò)程中刀盤(pán)電流太大，適當(dāng)控制橫移速率?

4.2 風(fēng)化巖挖掘施工過(guò)程

作業(yè)規(guī)程：

（1）一次操作，應(yīng)用絞刀直接挖掘至-13.0m?

（2）在挖掘過(guò)程中，若局域泥層較厚，土質(zhì)較硬，可針對(duì)局域適當(dāng)增加挖掘刀具數(shù)量?但是應(yīng)向船長(zhǎng)報(bào)告，并對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行記錄?

（3）一次操作，正刀超前1.5m，泥皮厚度控制在1.5m?為減小側(cè)向阻力，防止側(cè)向電流過(guò)大的現(xiàn)象，反刀進(jìn)度控制在1.00～0.80m，挖方厚度控制在1.00～1.50m?

（4）管道長(zhǎng)度650m，前端加徑值380mm縮頸，泥漿泵580～600rpm轉(zhuǎn)速，23～25mm載荷?在控制水泵轉(zhuǎn)速和負(fù)荷時(shí)，原則是保證管道不堵塞，即當(dāng)管道內(nèi)流速約4.0m/s時(shí)，應(yīng)提高水泵的轉(zhuǎn)速，防止堵塞?

（5）正刀橫移平均速度8 m/min，負(fù)刀平均橫移速度為6 m/min?在切割器電流不過(guò)載的條件下，要適當(dāng)控制橫移速度?

（6）采取小進(jìn)尺策略，不得隨意升降刀橋和提升橫移速度?

4.3 保證作業(yè)時(shí)間

船舶作業(yè)功效的發(fā)揮不僅有賴(lài)于生產(chǎn)力的增強(qiáng)，更有賴(lài)于有效疏浚時(shí)間的保證?主要在作業(yè)中采取了下述保障措施：

（1）維修保障：

表4 工藝調(diào)整前后218作業(yè)船挖泥參數(shù)表

1）針對(duì)挖掘風(fēng)化巖設(shè)備磨損嚴(yán)重的問(wèn)題，為保證不停頓作業(yè)，注意加強(qiáng)備件供應(yīng)和現(xiàn)場(chǎng)維修力度?對(duì)刀齒、齒座等易耗件，船舶機(jī)械部門(mén)會(huì)在每個(gè)月末向上級(jí)部門(mén)上報(bào)下個(gè)月所需的刀齒、齒座數(shù)量，并根據(jù)船舶現(xiàn)有備品備件的數(shù)量和磨損情況估算備品備件的交付時(shí)間，進(jìn)而要求主管部門(mén)在此期間指定生產(chǎn)廠家將備品備件交付現(xiàn)場(chǎng)，以保證作業(yè)船在現(xiàn)有備品備件完全磨損之前能夠到達(dá)新的備品備件?對(duì)于大型挖掘易損件如泥漿泵葉輪、泵殼、刀盤(pán)等，在現(xiàn)場(chǎng)都準(zhǔn)備了多組臺(tái)面展示；可更換的備件可以隨時(shí)進(jìn)行，并對(duì)船舶開(kāi)展維修?

2）為縮短疏浚易損件更換導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間，管理部門(mén)與作業(yè)船積極商討應(yīng)對(duì)措施，并開(kāi)展了大膽嘗試?218作業(yè)船在更換刀盤(pán)時(shí)，在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)刀盤(pán)進(jìn)行了局部更換，并根據(jù)更換程序，制定更換作業(yè)方案?

（2）設(shè)備保障

218作業(yè)船備用滾刀數(shù)量較少，且刀臂很薄，刀體自身強(qiáng)度不足，很容易被高硬度巖石損壞?針對(duì)破巖機(jī)無(wú)法滿(mǎn)足作業(yè)需求的情況，首先從局方調(diào)來(lái)了同型號(hào)船舶的新型挖巖刀，保證了船舶的運(yùn)行，并對(duì)218作業(yè)船的原有刀具開(kāi)展了修復(fù)?在施工過(guò)程中，注意齒具的應(yīng)用，比較幾種齒型，選擇最優(yōu)齒型，提請(qǐng)廠家增強(qiáng)鑄造質(zhì)量?

4.4 管線錨布設(shè)

218作業(yè)船采取側(cè)吹施工法?由于施工區(qū)域潮流比較大，按照常規(guī)方法安排管道錨，由于管道錨的重量較輕，受潮流影響，錨位往往出現(xiàn)錯(cuò)位?為此工程部和作業(yè)船通過(guò)對(duì)218作業(yè)船現(xiàn)有管道長(zhǎng)度和管道隨潮流變化趨勢(shì)的分析，采取了僅在管口及管口附近位置敷設(shè)2個(gè)大錨的方法?船艉與艏錨之間的管道允許隨潮自由漂浮，進(jìn)而徹底解決了管道錨安排問(wèn)題?在施工過(guò)程中管口錨尾纜受到風(fēng)浪的影響，與管道連接處容易因摩擦而發(fā)生斷纜?為解決這一問(wèn)題，應(yīng)用錨鏈將尾纜與管道連接，控制發(fā)生斷纜事故?隨著管口泥面累積，管口往往需要移動(dòng)?側(cè)吹區(qū)域原始水深相對(duì)較淺?填筑完成后，往往需要等待潮汐?疏浚土易于掩埋錨機(jī)尾纜，一旦需要清理，就要耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間?為了解決這個(gè)問(wèn)題，在管口處鋪設(shè)錨具時(shí)，將錨尾索分成2段，并于連接區(qū)域加設(shè)錨具漂移?如果將其埋入，則直接與連接分離?管道調(diào)節(jié)完畢后，對(duì)埋地部分進(jìn)行清理?

5.結(jié)語(yǔ)

案例5 萬(wàn)噸級(jí)入港航道疏浚工程，優(yōu)化施工組織，圍繞操作難點(diǎn)提供解決方案，綜合應(yīng)用絞吸和吹填技術(shù)開(kāi)展航道疏浚作業(yè)，如期圓滿(mǎn)完成疏浚工程任務(wù)?主要技術(shù)點(diǎn)：（1）優(yōu)化選擇、配置和應(yīng)用作業(yè)船舶；（2）優(yōu)化工程組織實(shí)施，涉及施工步驟設(shè)計(jì)，操作流程要點(diǎn)、工序與施工條層組合配置等具體要點(diǎn)?（3）操作難點(diǎn)與解決方案，包括操作難點(diǎn)、風(fēng)化巖挖掘施工過(guò)程、保證作業(yè)時(shí)間的管理和技術(shù)措施、管線錨布設(shè)等技術(shù)要點(diǎn)?