航道疏浚工程中的施工技術(shù)

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摘要：本文以某工程為實例，從該工程的土質(zhì)、水文等特點進(jìn)行解析，對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

長期以來，航道疏浚一直對國民經(jīng)濟的發(fā)展，特別是對水上交通、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，無論是從疏浚工程質(zhì)量還是從疏浚工程進(jìn)度、費用等方面考慮，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例，對該工程的工程條件進(jìn)行解析，針對這些工程條件對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7.05km，航道設(shè)計底標(biāo)高-6.0m，通航寬度110m，邊坡為1：5，總疏浚量為1015.29萬m3。疏浚土處理方式為吹填造陸，吹填造陸有4個納泥區(qū)。

1.2工程條件

根據(jù)對施工區(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)速相對最大，偏西南方向的平均風(fēng)速相對最小，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；工程海域常浪向為ENE，頻率為30.1%，次常浪向為NE，頻率22.9%。由此可見，海流及風(fēng)浪對工程施工影響不大，但航道外段疏浚在無掩護(hù)的水域內(nèi)施工，外海風(fēng)浪對施工有一定的影響。開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，若漁船出現(xiàn)違規(guī)作業(yè)則易對施工船舶造成安全威脅。

2.施工船舶的選擇

根據(jù)現(xiàn)場條件、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)缺點進(jìn)行分析后，決定采用設(shè)計產(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考慮的問題。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軟件通過計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在電子屏上顯示設(shè)計挖泥區(qū)段輪廓線、設(shè)計挖槽邊線、絞刀挖泥運行軌跡、實時導(dǎo)航數(shù)據(jù)，同時與水位遙報儀、水絞刀深度指示儀相連接可實時顯示挖深、瞬時水位、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)開挖泥層的厚度，施工采取分層開挖。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)泥層過厚時應(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移錨纜拋放長度，絞吸挖泥船的最大挖寬一般不宜超過船長的1.1~1.2倍。

3.1.4邊坡施工開挖邊坡時根據(jù)設(shè)計圖紙及現(xiàn)場試挖情況計算放坡寬度。泥面較薄的地方按矩形斷面直接開挖到設(shè)計深度，泥層較厚的地方則分層按階梯形斷面開挖，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并對泥土進(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，靠近航道的兩個納泥區(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，配以木制活動閘板。施工時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)，實測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。開挖航道時抓斗船布置應(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)開挖泥層較薄、土質(zhì)松軟，采用梅花挖泥法施工，即挖泥時不連續(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邊坡開挖邊坡開挖則采用分層階梯法開挖，按照“下超上欠，超欠平衡”的原則按矩形斷面開挖，最后自然塌落形成邊坡。在開挖過程中運用超欠比為1：2的梯形開挖形式進(jìn)行開挖，從而確保其滿足設(shè)計坡比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、勤測水深、勤對船位。根據(jù)施工斷面圖形、實時接收的潮位變化情況及時調(diào)整下絞深度，控制挖深，只有當(dāng)實挖深度符合設(shè)計要求時挖泥船方可前移，施工中需注意掌握回淤情況，摸索回淤規(guī)律，并經(jīng)常測量船尾水深，定期進(jìn)行浚后挖槽檢測工作。在施工初期可通過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)航圖形所顯示的開挖寬度控制挖槽寬度，以保證實際開挖位置在設(shè)計開挖范圍內(nèi)。分段、分條施工時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的重疊長度，防止漏挖。

5.結(jié)束語

綜上所述，從本工程的施工情況來看，無論是工程質(zhì)量，還是進(jìn)度、費用等方面，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)計要求，滿足業(yè)主的使用需要，在有限的時間及資金下，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。

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作者：范俊 單位：廣州港工程管理有限公司