凿岩棒与绞吸船组合施工工艺在疏浚工程中的应用

谭永想

（中交广州航道局有限公司，广东广州511464）

凿岩棒与绞吸船组合施工工艺在疏浚工程中的应用

谭永想

（中交广州航道局有限公司，广东广州511464）

沙特扎瓦尔疏浚吹填施工过程中遇到极硬土质，在船机设备资源有限以及当地法律法规不允许水下爆破活动的条件限制下，采用抓斗船安装凿岩棒与绞吸船组合施工工艺，有效解决了挖泥船开挖极硬土质的施工难题。

凿岩棒；基槽；土质；疏浚；抓斗船；绞吸船

1 工程概况

沙特扎瓦尔疏浚吹填工程位于波斯湾，处于沙特东侧海岸线的Ras Al Khair。该工程主要施工内容是：新建北防波堤、调头圆扩宽、港池及4个泊位基槽疏浚、东防波堤部分移除，疏浚土吹填至wave-up beach区域、泊位后方等，总工期31个月，总开挖方量约2 300万m3。

根据招标文件提供的土质与钻孔资料，港池与基槽施工区域上层土质均为中细砂，部分表层有0.5 m厚的砂岩帽覆盖，标贯击数小于30击；下层多为松散—中密细粗砂，击数大于50击；-16.0 m以下为风化砂岩，击数大于100击。

工程初期调遣沙特境内现有的1艘7025绞吸船、1艘16 m3抓斗船进场施工。

2 基槽施工遇到无法开挖的极硬土质

由于基槽区域要优先开挖，浚深至-20.0 m交付水工单位施工，泊位后方400 m回填有节点限制，工期较紧，18号泊位按照以往的施工经验，采用绞吸船分层开挖并顺利挖至-16.0 m。

绞吸船根据DGPS显示的平面位置利用主钢桩定位，依据施工区域水深适当下放绞刀深度，依靠边锚拉动船头左右摆动、钢桩台车前进后退控制前后位置，通过绞刀搅动和泥泵输送将疏浚土通过排泥管线输送至吹填区。主要工艺流程为：绞吸式挖泥船展布、驻位→挖泥船桥梁、绞刀下放至泥层适深挖泥→泥土通过泥泵、输泥管线→泥土由输泥管口排到指定吹填区。绞吸船从表层至底层采用阶梯式缩进放坡开挖，开挖断面见图1。

图1 基槽开挖放坡图Fig.1 The slope excavation of foundation trench

最底层开挖需根据水工单位石料准备进度制定计划，避免基槽过早完成开挖而造成回淤。基槽底层满足开挖条件后，继续使用绞吸船开挖，开挖至基槽最南端时出现极硬土质，绞吸船开挖时抖动严重，绞刀齿损耗严重，当天损耗绞刀齿接近50个。排泥管管头吹出的几乎是清水及小部分绞刀头磨碎的结晶石。根据在沙特达曼项目施工经验及现有土质资料，此7025绞吸船的绞刀头进场前已更换vosta绞刀系统，具有一定破岩能力，基槽表层开挖砂岩帽时效率较好，但是开挖至基槽底层遇到这种极硬土质时完全没有效果。

绞吸船只能退出该施工区域，测量人员进行水深检测，安排抓斗船进入该区域施工。抓斗船从绞吸船开挖过的水深较深与土质极硬交界处开始下斗，按照以往的施工经验采用斜斗咬入式开挖，抓斗抓上来的只有一点碎岩石，大部分是清水。技术人员现场监控、采样、分析土质，然后安排抓斗船操作手以自由落体方式下斗，抓斗船同样出现较大幅度抖动，双吊钢丝松散，严重时偶尔出现钢丝出轨，抓上来的仍然是清水及小部分小块碎岩石。抓斗船在此区域反复以上施工2 d后，再次安排测量人员进行水深测量，测量结果显示水深并没有变化，绞吸船完成基槽开挖的其他位置出现回淤现象。

此时工期十分紧迫，业主、水工单位要求尽快交验18号泊位基槽，面对底层极硬土质，绞吸船与抓斗船均无法开挖。

3 施工方案及比对分析

3.1 施工方案制定

通过绞吸船、抓斗船施工轨迹记录及施工船舶挖泥操作手反馈的挖泥情况，同时结合水深测量图的比对、挖泥现场观察记录、采样的岩石综合分析，首先确定基槽出现极硬土质的范围约45 m×45 m，水深约-15.0～-16.0 m，详见图2。

图2 基槽出现极硬土质的范围Fig.2 The scope ofvery hard soilin foundation trench

虽然极硬土质的范围小，但是施工难度很大。土质资料确定为结晶砂岩和石英岩，另外，新设计开挖的基槽和港池施工区受水深限制，无法配备泥驳，加上基槽出现塌方回淤。根据施工经验，决定采用抓斗船安装凿岩棒与绞吸船组合施工的方案：抓斗船安装凿岩棒进行凿岩碎岩→抓斗船卸锤换斗，把凿碎的岩石清出基槽区域→绞吸船清理抓斗船凿岩区域→施工水深测量分析。

施工方案制定后，从沙特境内的邻近工地调遣50 t重的笔状凿岩棒（5 m×1 m×0.5 m）至扎瓦尔工程现场，抓斗船卸斗装上凿岩棒，有针对性地对此区域开展凿岩、碎岩施工，见图3。

图3 抓斗船安装凿岩棒施工Fig.3 Construction of installing the rock breaking hummer in grab dredger

图4 凿岩后清除碎岩Fig.4 Clean the detritus after rock breaking

3.2 施工工艺

抓斗船凿岩施工时，测量人员通过GPS定位并保证凿岩区域的准确性，另外根据抓斗船船宽18 m，凿岩棒宽0.5 m，抓斗开斗宽6.5 m等参数，抓斗船施工布线按7 m间距并重叠2 m，凿岩凿击点布设时按2 m的间距，安装潮位遥报接收仪，为抓斗船提供实时准确的潮位数据，凿岩棒钢丝标识刻度。

抓斗船技术人员按照施工导航电脑的背景图范围以及施工布线进行凿岩，凿岩棒每次均提出水面10 m左右做自由落体运动凿击该区域岩石，采用排斗、加密凿击次数的方式，达到碎岩的效果后再移船凿击下一个点位。

因为凿岩棒下锤凿岩比抓斗挖泥作业时自由落体运动频率高很多，凿岩棒必须采取安全措施，加装保险钢丝绳，避免钢丝绳断裂时凿岩棒掉入基槽。

派遣技术人员常驻抓斗船，观察记录凿岩棒施工过程中水深减去潮差是否加深，收集最新动态资料，观察凿岩棒磨损情况，随时更新施工文件等。

抓斗船完成此区域的凿岩覆盖后，且凿岩棒凿击水深加深明显，则安排抓斗船卸除凿岩棒更换抓斗，清除凿碎的大块岩石。

3.3 清除碎岩

抓斗船卸除凿岩棒更换抓斗后，施工效果明显，每次抓上来的均为凿碎的大块岩石（图4）。

按照施工导航电脑背景图及施工布线，抓斗船将此区域的大块碎岩移出基槽，测量人员进行水深测量并更新绞吸船施工文件。绞吸船进入此区域施工，清除剩余碎岩及基槽回淤的泥浆后，再次进行水深测量。通过施工现场分析和水深测量图比对，该施工方法效果明显，水深从原来的-15.0 m、-16.0 m加深至-18.0 m、-19.0 m、-20.0 m，最后完成基槽开挖并顺利交验。

4 结语

凿岩棒施工工艺在类似的疏浚工程中使用会越来越多，在某些工程地质复杂情况下也可以采用凿岩棒进行施工区域的土质探摸，掌握更多更准确的土质资料。本次疏浚过程中遇到极硬土质，在船机设备资源有限以及沙特当地法律不允许水下爆破活动的条件限制下，采用了抓斗船使用凿岩棒凿岩与绞吸船组合的施工方法，有效解决了施工难题，加快了工程进度的同时减少绞吸船的磨损，对类似的疏浚工程具有借鉴作用。

[1]中交天津航道局有限公司.疏浚工程学[K].1997. CCCC Tianjin Dredging Co.,Ltd.Dredging engineering[K].1997.

[2]中交天津航道局有限公司.疏浚技术[K].1997. CCCC Tianjin Dredging Co.,Ltd.Dredging technology[K].1997.

[3]JTJ/T 320—96，疏浚岩土分类标准[S]. JTJ/T 320—96,Dredging soilclassification standards[S].

[4]中交上海航道局有限公司.疏浚工程手册[K].1994. CCCC Shanghai Dredging Co.,Ltd.Dredging engineering manual [K].1994.

Application of rock breaking hummer and cutter suction dredger combination technology in dredging project

TAN Yong-xiang
（CCCC Guangzhou Dredging Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 511464,China）

In the process ofdredging and filling construction in Ras Az Zawr,Saudi Arabia,it found very hard soil,the dredger machine equipment with limited resources,and local laws and regulations has not allowed the underwater blasting,we applied the rock breaking hummer and cutter suction dredger combination technology in dredging project,it can effectively solve the dredger construction problems facing very hard soil.

rock breaking hummer;foundation trench;soil;dredging;grab dredger;cutter suction dredger

U616.21

B

2095-7874（2015）12-0050-03

10.7640/zggwjs201512012

2015-06-22

谭永想（1989—），男，广东江门市人，助理工程师，工程测量技术专业，从事港航工程管理及工程测量工作。

E-mail：540282605@qq.com