航道疏浚工程中的施工技術(shù)

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摘要：本文以某工程為實(shí)例，從該工程的土質(zhì)、水文等特點(diǎn)進(jìn)行解析，對(duì)選擇的主要施工船舶施工工藝進(jìn)行分析，確定了航道疏浚工程的挖槽、邊坡的施工方法及工程質(zhì)量的控制等。

關(guān)鍵詞：航道疏浚；質(zhì)量控制；施工工藝；絞吸挖泥船

長(zhǎng)期以來(lái)，航道疏浚一直對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是對(duì)水上交通、水利防洪、工業(yè)發(fā)展和城市建設(shè)、海上能源產(chǎn)業(yè)等有著重要的影響。在航道疏浚工程中，無(wú)論是從疏浚工程質(zhì)量還是從疏浚工程進(jìn)度、費(fèi)用等方面考慮，合適的施工方法都在其中起著決定性的作用。本文以海南某水域配套工程為實(shí)例，對(duì)該工程的工程條件進(jìn)行解析，針對(duì)這些工程條件對(duì)航道疏浚工程中的施工技術(shù)進(jìn)行分析。

1.工程概況及工程條件

1.1工程概況

海南某水域配套工程航道入口為某海灣-6.0m水深處，南至該海灣內(nèi)。航道總長(zhǎng)7.05km，航道設(shè)計(jì)底標(biāo)高-6.0m，通航寬度110m，邊坡為1：5，總疏浚量為1015.29萬(wàn)m3。疏浚土處理方式為吹填造陸，吹填造陸有4個(gè)納泥區(qū)。

1.2工程條件

根據(jù)對(duì)施工區(qū)域的工程條件進(jìn)行勘察，顯示該區(qū)域以偏北風(fēng)（WNW-ENE扇區(qū)）的平均風(fēng)速相對(duì)最大，偏西南方向的平均風(fēng)速相對(duì)最小，附近海域的潮汐屬不正規(guī)半日潮性質(zhì)，通航水位按0.3m考慮；工程海域常浪向?yàn)镋NE，頻率為30.1%，次常浪向?yàn)镹E，頻率22.9%。由此可見(jiàn)，海流及風(fēng)浪對(duì)工程施工影響不大，但航道外段疏浚在無(wú)掩護(hù)的水域內(nèi)施工，外海風(fēng)浪對(duì)施工有一定的影響。開(kāi)挖土大部分以淤泥質(zhì)類、粘性土類、松散-稍密砂土類為主，因此疏浚土的可挖性較好。另外，由于航道施工水域有大量漁船往來(lái)，若漁船出現(xiàn)違規(guī)作業(yè)則易對(duì)施工船舶造成安全威脅。

2.施工船舶的選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件、疏浚土方處理要求、工程量及地質(zhì)情況，為了保證工程順利進(jìn)行，在綜合考慮施工船舶的可靠性和適用性，結(jié)合各種施工船舶的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析后，決定采用設(shè)計(jì)產(chǎn)量為3500m3/h的絞吸挖泥船配合斗容為8m3的抓斗船挖泥船進(jìn)行施工。在本工程中主要施工工藝是合理安排兩種挖泥船的配合施工。在距離吹填區(qū)域4km范圍內(nèi)的土方采用設(shè)計(jì)產(chǎn)量3500m3/h的絞吸挖泥船，連接水上浮管，用船上泥泵直接將土方吹填至納泥區(qū)；航道邊坡區(qū)域土層較薄及航道北側(cè)不適合絞吸船直接施工的區(qū)域，利用斗容8m3的抓斗船挖泥船配泥駁開(kāi)挖后拋至較遠(yuǎn)的納泥區(qū)。

3.疏浚工程施工工藝

3.1絞吸挖泥船施工工藝

3.1.1船舶定位方法航道疏浚工程主要為水下施工作業(yè)，隱蔽性極高，施工船舶在施工中的正確定位是需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。本工程中采用DGPS即差分全球定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)定位精度<1m。利用《疏浚工程電子圖形控制系統(tǒng)》與HYPACK軟件通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在電子屏上顯示設(shè)計(jì)挖泥區(qū)段輪廓線、設(shè)計(jì)挖槽邊線、絞刀挖泥運(yùn)行軌跡、實(shí)時(shí)導(dǎo)航數(shù)據(jù)，同時(shí)與水位遙報(bào)儀、水絞刀深度指示儀相連接可實(shí)時(shí)顯示挖深、瞬時(shí)水位、挖槽橫斷面圖或水下三維立體圖等。

3.1.2分層施工根據(jù)開(kāi)挖泥層的厚度，施工采取分層開(kāi)挖。分層挖泥的厚度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)和挖泥船絞刀的性能確定，取絞刀直徑的0.5~2.5倍；分層上層宜較厚，以保證挖泥船的效能；最后一層應(yīng)較薄并預(yù)留備淤深度以保證工程質(zhì)量；當(dāng)泥層過(guò)厚時(shí)應(yīng)在高潮挖上層、低潮挖下層，以減少坍方。施工中分兩層開(kāi)挖，上層厚度取2~3m，下層厚度取1m。

3.1.3分條施工絞吸挖泥船采用鋼樁橫挖法施工，在施工時(shí)需進(jìn)行分條施工。分條的數(shù)量不宜太多，避免增加移錨、移船時(shí)間，降低挖泥船的工效。根據(jù)當(dāng)?shù)厮髁魉偌皺M移錨纜拋放長(zhǎng)度，絞吸挖泥船的最大挖寬一般不宜超過(guò)船長(zhǎng)的1.1~1.2倍。

3.1.4邊坡施工開(kāi)挖邊坡時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)試挖情況計(jì)算放坡寬度。泥面較薄的地方按矩形斷面直接開(kāi)挖到設(shè)計(jì)深度，泥層較厚的地方則分層按階梯形斷面開(kāi)挖，上層邊角的泥沙受其自身重力、水浮力及水流的作用，自然坍塌后達(dá)到設(shè)計(jì)邊坡。

3.1.5吹填施工吹填施工是使用泥泵將挖出的泥土輸送到指定填土地點(diǎn)并對(duì)泥土進(jìn)行綜合利用。本工程吹填標(biāo)高控制在圍堰頂標(biāo)高下0.5m。當(dāng)排泥管線需要穿越航道時(shí)選用耐磨損、厚度較高的鋼管和膠皮套作為水下沉管，以減少占用水域面積，避免影響過(guò)往船舶通航。

3.1.6排水口設(shè)置吹填施工排水根據(jù)吹填區(qū)的平面布置，充分利用分隔圍堰起到沉淀池的作用。根據(jù)本工程特點(diǎn)，靠近航道的兩個(gè)納泥區(qū)排水口宜設(shè)在吹填區(qū)的東北角，面向外海區(qū)域。泄水口的寬度為10~15m，其結(jié)構(gòu)采用能調(diào)節(jié)吹填區(qū)水位，易于維護(hù)的溢流堰形式，用槽鋼(或工字鋼)作框架，并用斜撐加固，配以木制活動(dòng)閘板。施工時(shí)隨著排水口附近泥面標(biāo)高的升高相應(yīng)加高閘板，提高堰頂溢流標(biāo)高，并利用浮體、防護(hù)簾、重塊、錨纜和錨塊鋪設(shè)“防污簾”，以降低泄出水的泥漿濃度，防止水體二次污染。較遠(yuǎn)的兩個(gè)納泥區(qū)排水口的設(shè)置則需與砂袋圍堰施工銜接，排水口朝向西北方，面朝大海、背離紅樹(shù)林自然保護(hù)區(qū)及養(yǎng)殖區(qū)。施工流程如下：施工準(zhǔn)備→底層拋砂→鋪設(shè)土工格柵及防老化土工布→充填袋施工→回填砂施工→塑料排水板施工→繼續(xù)充填袋施工→鋼管鋪設(shè)施工→充填袋壓護(hù)鋼管施工。

3.2抓斗式挖泥船施工工藝

3.2.1施工方法測(cè)量人員放置定位浮標(biāo)后泥駁拖帶抓斗船進(jìn)入施工區(qū)，實(shí)測(cè)水深與施工圖水深校核好后根據(jù)DGPS系統(tǒng)進(jìn)行精確定位，隨即放下抓斗定住船位。開(kāi)挖航道時(shí)抓斗船布置應(yīng)充分考慮水流流向，利用水流的作用沖刷挖泥擾動(dòng)的泥沙，提高疏浚效果。抓斗船施工為非連續(xù)性，施工區(qū)開(kāi)挖泥層較薄、土質(zhì)松軟，采用梅花挖泥法施工，即挖泥時(shí)不連續(xù)下斗，斗與斗之間留有一定間隔，前移后挖第二排斗時(shí)在原第一排兩斗之間處下斗，這樣依次前進(jìn)使所挖的泥面呈梅花形的土坑。

3.2.2邊坡開(kāi)挖邊坡開(kāi)挖則采用分層階梯法開(kāi)挖，按照“下超上欠，超欠平衡”的原則按矩形斷面開(kāi)挖，最后自然塌落形成邊坡。在開(kāi)挖過(guò)程中運(yùn)用超欠比為1：2的梯形開(kāi)挖形式進(jìn)行開(kāi)挖，從而確保其滿足設(shè)計(jì)坡比1：5的要求。

4.疏浚工程質(zhì)量控制

施工前工程人員把施工文件輸入挖泥船電子圖形控制系統(tǒng)；施工中必須勤看水位、勤測(cè)水深、勤對(duì)船位。根據(jù)施工斷面圖形、實(shí)時(shí)接收的潮位變化情況及時(shí)調(diào)整下絞深度，控制挖深，只有當(dāng)實(shí)挖深度符合設(shè)計(jì)要求時(shí)挖泥船方可前移，施工中需注意掌握回淤情況，摸索回淤規(guī)律，并經(jīng)常測(cè)量船尾水深，定期進(jìn)行浚后挖槽檢測(cè)工作。在施工初期可通過(guò)試挖觀察和分析回淤情況，掌握回淤規(guī)律，以確定備淤深度。施工期間定期對(duì)挖泥船定位系統(tǒng)進(jìn)行校核，并使用導(dǎo)標(biāo)和DGPS校正船位，挖泥船駕駛員嚴(yán)格按照施工導(dǎo)航圖形所顯示的開(kāi)挖寬度控制挖槽寬度，以保證實(shí)際開(kāi)挖位置在設(shè)計(jì)開(kāi)挖范圍內(nèi)。分段、分條施工時(shí)需保證段與段之間的銜接，并使挖泥船一側(cè)始終處在分條交界處塹口的邊線上，在航道各施工段之間交接處按一層接搭20m的重疊長(zhǎng)度，防止漏挖。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，從本工程的施工情況來(lái)看，無(wú)論是工程質(zhì)量，還是進(jìn)度、費(fèi)用等方面，都基本達(dá)到了預(yù)定目標(biāo)，取得了較好的效果。航道疏浚工程為水下施工作業(yè)，且隨著施工作業(yè)的進(jìn)行及季節(jié)、天氣變化，水流環(huán)境極易變化，這都給航道疏浚施工質(zhì)量造成了不小的影響。為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足業(yè)主的使用需要，在有限的時(shí)間及資金下，綜合考慮土質(zhì)適挖性、土方調(diào)配、回淤影響、施工技術(shù)控制等因素，采取最優(yōu)化的施工工藝進(jìn)行航道疏浚施工，是航道疏浚工程中的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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作者：范俊 單位：廣州港工程管理有限公司