劉立平，黃建宇，喻龍，楊波，賀朝雙

（江西省贛西航道事務(wù)中心，江西 宜春 336000）

贛江龍頭山樞紐以下龍頭山灘至龍務(wù)洲灘航道里程約20km，位于贛江中下游，航道現(xiàn)狀等級為Ⅲ-（3）。河段周圍有豐城曲江碼頭、新越瀝青碼頭等多個(gè)專用碼頭，是宜春市連接南昌、吉安等市的水路運(yùn)輸重要通道，也是打通贛江全線三級通航的重要節(jié)點(diǎn)。近年來受上游樞紐調(diào)節(jié)影響，上游來流量減小，航道水情極不穩(wěn)定，尤其在一些復(fù)雜和敏感航段，無序采砂頻繁，致使河床大幅下切，枯水期水位下降，航道通航條件持續(xù)惡化，成為目前影響贛江三級通航的主要礙航瓶頸。

當(dāng)前，江西省水運(yùn)已迎來發(fā)展的新機(jī)遇，水運(yùn)貨運(yùn)需求持續(xù)增加，而枯水期多為冬季，煤炭、化工等能源運(yùn)輸保障要求進(jìn)一步提高。為確?？菟幌纶M江干線航道暢通，重點(diǎn)保障電煤、礦石等重要民生物資運(yùn)輸安全，特別是保障上游豐城電廠電煤、樟樹宏宇能源、江西晶昊鹽化有限公司石灰石、煤炭等運(yùn)輸需要，急需通過采取航道整治等工程措施來解決工程河段枯水期礙航問題。

1 航道現(xiàn)狀

工程河段起于龍頭山樞紐下引航道出口，止于龍務(wù)洲尾，全長約20km，現(xiàn)狀為天然航道。歷史上該河段曾進(jìn)行了多次航道整治，包括贛江(樟樹～南昌) Ⅲ級航道整治工程、磨盤灘河段應(yīng)急搶通工程、龍務(wù)洲河段應(yīng)急搶通工程等。工程河道內(nèi)洲灘發(fā)育，分布有多個(gè)淺灘，自上而下為龍頭山灘、磨盤灘、小港口灘、大港口灘、龍洲頭灘、羅漢石灘、龍洲尾灘等。河寬變幅較大，枯水河寬在300m～1500m 之間。龍頭山樞紐壩下受龍頭山村左岸山體突咀的影響，河道縮窄明顯，河寬僅350m 左右；最大河寬為龍洲尾灘尾部，該段原左岸邊灘由于采砂影響幾乎消失，河道大幅展寬至1500m。

工程河段現(xiàn)狀維護(hù)等級為Ⅲ-（3）級航道，維護(hù)尺度為2.2×60 ×480m(航深×航寬×彎曲半徑)，通航1000 噸級船舶。近年受上游樞紐建設(shè)運(yùn)營、河段內(nèi)人為采砂等因素影響，河床大幅下切，造成河段內(nèi)枯水位持續(xù)下降，同時(shí)由于河段中小港口灘、龍務(wù)洲灘局部河床覆蓋層泥沙基本沖刷殆盡導(dǎo)致基巖裸露，航道條件進(jìn)一步惡化，枯水期水深趨淺，且河床高低不平，危及船舶航行安全，急需采用航道整治措施，暢通航道，降低通航風(fēng)險(xiǎn)。

2 工程方案布置

本段航道按內(nèi)河Ⅲ-（3）級標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，航道設(shè)計(jì)水深原則上按航道現(xiàn)狀維護(hù)水深確定，即2.2m，但由于工程河段工程區(qū)多數(shù)為硬質(zhì)河床，根據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》，另取硬質(zhì)河床富余水深0.1m，即工程河段航道設(shè)計(jì)水深為2.3m。本次航線規(guī)劃遵循“充分依托現(xiàn)有航道走向，盡量利用深泓”的原則，采用2022 年4 月的航道測圖對航道進(jìn)行規(guī)劃，規(guī)劃航道寬度60m，彎曲半徑不小于480m。

在規(guī)劃航道范圍內(nèi)設(shè)計(jì)水位下水深不足2.3m 的區(qū)域?yàn)槭杩^(qū)，按照此標(biāo)準(zhǔn)，本次共布置13 條挖槽，棄土區(qū)運(yùn)輸通道1 條，疏浚和清礁工程總量為16.96 萬m3，其中疏浚工程量13.34 萬m3，清礁工程量3.62 萬m3。工程方案布置如下圖表所示：

圖1 小港口灘挖槽布置圖

圖2 龍務(wù)洲灘挖槽布置圖

表1 工程方案布置表

3 工程地質(zhì)概況

在工程施工之前對河床地質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘探，根據(jù)《贛江新干樞紐－南昌航道整治工程巖土工程勘察報(bào)告（工可階段）》，小港口灘至龍務(wù)洲灘段航道區(qū)域工程地質(zhì)情況主要如下：

3.1 巖土層分布與特征

本層勘察揭露地層有第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al），下伏基巖主要為下第三系新余群（Exn）地層，現(xiàn)自上而下分述如下：

3.1.1 第四系全新統(tǒng)沖積層(Q4al)

砂①：黃褐色、灰褐色，飽和，松散狀，主要為粗砂、礫砂，局部為中粗砂，主要成分為石英砂，含礫、卵石10%～35%，礫、卵石直徑20～50mm 不等，其中卵礫磨圓度較好。該層被鉆孔全部揭穿，層頂高程6.20～11.4m，層底高程3.80～8.90m，層厚0.10～3.80m，平均厚度1.21m。

圓礫②：黃褐色、麻灰色，飽和，松散～稍密狀，主要成分為硅質(zhì)巖、石英巖、花崗巖、砂巖，卵礫石含量大于50%，卵礫徑2～ 10cm 不等，其中卵礫磨圓度較好，分選性較差，充填中粗砂。該層被鉆孔全部揭穿，層頂高程6.90～9.20m，層底高程3.20～8.80m，層厚0.40～3.80m，平均厚度0.93m。

3.1.2 下第三系新余群(Exn)

中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖③：紫紅色、棕紅色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)或鈣質(zhì)膠結(jié)，巖芯呈短柱狀，碎塊狀、少量呈柱狀。該巖石遇水易軟化，失水易開裂，屬軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為V 級，鉆探中未發(fā)現(xiàn)洞穴、臨空面及軟弱夾層。該層廣泛分布，層頂高程3.2～10.0m，本次勘察揭露厚度0.2～4.3m，揭露平均厚度2.71m。

3.2 物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)資料分析，將巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)值列于下表。

表2 巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

3.3 巖土工程分析與評價(jià)

根據(jù)場地巖土層的結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)性質(zhì)特征，勘察場地各疏浚巖土的分級及可挖性定性評價(jià)見下表。

表3 各疏浚巖土分級及可挖性定性評價(jià)表

4 施工工藝的選擇

根據(jù)航道工程地質(zhì)情況可以看出，本次工程河段內(nèi)存在砂、圓礫、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖等多種不同性質(zhì)的土層，工程地質(zhì)復(fù)雜，針對不同工程地質(zhì)采用不同施工方法相結(jié)合才能取得良好的施工效果。本次工程河段河床主要分布以圓礫和砂石等軟質(zhì)河床為主，在局部河床底部存在基巖和礁石等硬質(zhì)河床，對于圓礫和砂石可采用疏浚施工予以清除，對于水下巖基等硬質(zhì)河床可采用清礁施工，對于部分覆蓋層較厚的硬質(zhì)河床，可采用疏浚加清礁的施工工藝，先將上部覆蓋層進(jìn)行疏浚清除，再對底部硬質(zhì)河床進(jìn)行清礁施工。

本次工程河段共14 條挖槽，應(yīng)根據(jù)工程河段的土質(zhì)和施工條件，選擇最適宜的施工工藝，以保證疏浚工程的質(zhì)量、施工效率和節(jié)省投資。對于由圓礫砂石覆蓋的小港口灘挖槽2、挖槽7、挖槽9，龍務(wù)洲頭灘挖槽1，挖槽2、挖槽3，龍務(wù)洲尾灘挖槽2 共7 條挖槽采用疏浚施工；對于上部覆蓋層較厚的底部硬質(zhì)河床小港口灘挖槽1、挖槽3、挖槽4、挖槽5、挖槽6、挖槽8 共6條挖槽采用疏浚加清礁相結(jié)合的方式進(jìn)行施工；對于龍務(wù)洲尾灘挖槽1 因其存在大塊孤石，疏浚難度較大，故全部采用清礁施工。

4.1 對于淤泥和細(xì)砂組成的軟質(zhì)河床施工工藝

對于龍頭山灘、龍務(wù)洲灘等由淤泥和細(xì)砂組成的軟質(zhì)河床常因其開挖性能好，便于運(yùn)輸，本工程采用絞吸式挖泥船進(jìn)行疏浚施工，絞吸式挖泥船是利用裝在絞刀橋梁前端的松土裝置——絞刀，將水底泥沙不斷地絞松，同時(shí)利用泥泵從吸口、吸泥管吸進(jìn)泥漿，通過排泥管輸送到卸泥區(qū)的一種挖泥船，適用于大多數(shù)土質(zhì)，但對于硬度較高的巖石效果較差。絞吸式挖泥船的生產(chǎn)過程可以一次連續(xù)完成，因而是一種效率較高，成本較低的疏浚施工工藝。施工效率主要和泥漿運(yùn)距有關(guān)，運(yùn)距越長施工效率越低，當(dāng)排泥運(yùn)輸管線需要穿越航道時(shí)，還需布設(shè)水上管道，對施工期通航造成影響。

圖3 絞吸式挖泥船施工示意圖

絞吸式挖泥船施工流程：放樣→開工展布→進(jìn)點(diǎn)定位→連接水上管線設(shè)備→觀測水位變化→確定下放深度→挖泥→自檢至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.2 對于礫石和卵石組成的軟質(zhì)河床施工工藝

對于龍務(wù)洲尾灘這種由礫石、卵石組成的軟質(zhì)河床，絞吸式挖泥船施工效率較低，適用性較差，本工程采用抓斗式挖泥船進(jìn)行施工。抓斗式挖泥船是利用旋轉(zhuǎn)式吊機(jī)操縱抓斗的開閉和升降來抓取水下的泥土，完成挖泥疏浚作業(yè)。抓斗分為鋼臂式抓斗和鋼索式抓斗兩種類型，鋼臂抓斗是指抓斗直接與吊臂相連接，依靠吊臂上的液壓油缸完成抓斗的開閉，抓合力取決于液壓油缸能力；鋼索式抓斗則是通過鋼索連接在吊臂末端，依靠鋼索和抓斗自身重力來控制抓斗開閉，抓合力主要取決于抓斗自身重量。作業(yè)過程包括抓斗下降、抓泥、提升和卸泥4 個(gè)步驟，抓斗式挖泥船通過配備不同抓斗對塊石、圓礫、中粗砂、細(xì)沙、淤泥等土質(zhì)具有較好的開挖性能，只要配備有足夠的泥駁船可以連續(xù)施工作業(yè)，施工效率較高，但在施工中需要拋錨移位較多，對航道通航影響較大。

圖4 抓斗式挖泥船施工示意圖

抓斗式挖泥船施工流程：放樣→開工展布→確定下放深度→挖泥→自檢→觀測水位變化→重復(fù)確定下放深度→重復(fù)挖泥→自檢至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.3 對于巖石強(qiáng)度高、開挖難度大的硬質(zhì)河床施工工藝

在小港口灘、羅漢石灘局部河床底部存在基巖，因其強(qiáng)度高，開挖性差，采用疏浚施工難以有效進(jìn)行。因此對于巖石、礁石等水下硬質(zhì)河床常采用清礁工藝進(jìn)行施工，并且由于巖層開挖深度較厚，巖石強(qiáng)度較高，本次施工采用炸藥爆破進(jìn)行清礁施工。水下鉆孔爆破是應(yīng)用較為廣泛的水下清礁施工工藝，主要利用炸藥將水下礁石進(jìn)行爆破破碎，施工便捷高效，工藝較為成熟，但對周圍安全環(huán)境影響較大。水下爆破采用Φ100 型巖芯鉆水下鉆孔，選用硝化甘油炸藥安裝在孔內(nèi)對水下巖石進(jìn)行爆破，爆破碎渣采用4m3抓斗式挖泥船進(jìn)行清理。

圖5 4m3 抓斗式挖泥船施工示意圖

水下爆破施工流程：鉆機(jī)船定位→鉆孔→爆破→撤離并警戒→起爆→爆后檢查→清礁→棄渣→進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)→自檢→掃床。

4.4 對于巖石強(qiáng)度低、開挖深度小的硬質(zhì)河床施工工藝

對于磨盤灘局部河床開挖深度小，巖石強(qiáng)度低，用炸藥爆破對水下污染較大，不經(jīng)濟(jì)環(huán)保，且施工技術(shù)難度大，本次工程采用水下鉆機(jī)鑿擊破巖的方式進(jìn)行清礁施工。水下鉆機(jī)鑿擊破巖是先將礁石區(qū)表層淤泥粘土等覆蓋清除，然后采用鉆機(jī)將巖石鉆孔降低強(qiáng)度將其破碎，然后采用抓斗船清理破碎巖渣。該方法安全性好，對周圍環(huán)境影響小，對于施工深度較淺強(qiáng)度較低的硬質(zhì)河床適應(yīng)性較好，施工效率高，適用于橋區(qū)和取水口等對周圍環(huán)境及安全保護(hù)要求較高的特殊水域。

圖6 抓斗船清理巖碴示意圖

水下鉆機(jī)鑿擊破巖施工流程：施工準(zhǔn)備→清除礁石區(qū)域表層覆蓋層→鉆鑿鉆孔弱化巖石整體強(qiáng)度→抓斗船清理破碎巖碴→重復(fù)鉆機(jī)破巖→抓斗船清理破碎巖碴到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.5 施工技術(shù)要求

（1）施工時(shí)應(yīng)設(shè)置好水尺，隨時(shí)掌握水位變化情況，并做記錄，每天應(yīng)根據(jù)水位漲落情況經(jīng)常調(diào)整下放深度。

（2）清礁區(qū)底部的平整度應(yīng)符合規(guī)范要求，不能高低起伏，清礁范圍內(nèi)嚴(yán)禁存在淺點(diǎn)。

（3）進(jìn)出口應(yīng)拓寬呈喇叭狀，拐彎處適當(dāng)拓寬。

（4）施工過程中為防止偏移要做好測量檢查工作，并掌握回淤情況，防止漏挖。

（5）清礁水域在完成施工后必須通過硬式掃床檢驗(yàn)。

（6）棄土及巖渣不得隨意拋棄，必須拋卸到指定的地點(diǎn)。

（7）工程質(zhì)量應(yīng)滿足《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》(JTS257-2008，2015 年修訂版)。

5 工程成效

小港口灘至龍務(wù)洲灘整治工程自2022 年7 月開始施工，11 月底基本完工。12 月10 日全段單波束掃測驗(yàn)收通過，12 月15 日硬式掃床驗(yàn)收合格。在施工過程中施工組織及質(zhì)量控制嚴(yán)格，安全保障措施到位，施工工藝選擇合理，施工效率大幅提升，較原定工期提前一個(gè)月完成施工，大幅節(jié)約了工程投資，順利地完成了此次航道整治工程，水流條件得到明顯改善，航道水深較整治前大幅提升，維護(hù)了航道通航尺度，保障了贛江航道暢通，整治工程效果超過預(yù)期。