反铲挖泥船在硬质岩礁疏浚中的应用

2016-11-18唐承源北海航标处

珠江水运 2016年19期

◎ 唐承源北海航标处

反铲挖泥船在硬质岩礁疏浚中的应用

◎ 唐承源北海航标处

在港口航道疏浚施工中，常常会出现作业水域地质为硬质岩礁的情况，这种情形下抓斗挖泥船往往难以挖动，一般会采用炸礁的施工工艺。但炸礁存在安全措施投入大、生态环境破坏大、对周边码头结构产生潜在威胁、报批程序繁琐影响工期等局限性，此时，一种经济、安全、简单的施工工艺可作为替代措施予以考虑，即利用反铲挖泥船疏浚硬质岩礁。本文就作者参与码头工程建设管理的实例，浅析反铲挖泥船在硬质岩礁疏浚中的应用。

反铲挖泥船岩礁疏浚应用

在港口航道建设过程中，疏浚工程是一项最为常见的工序，针对地质状况的不同，可采用不同的施工工艺及施工设备来施工，一般来说，抓斗挖泥船依抓斗方量及吊臂机械的不同，可由软到硬疏浚淤泥、粉砂、粉质粘土、全风化泥质粉砂岩，中大型抓斗船如13方以上抓斗船甚至可挖动部分连接不致密的强风化泥质粉砂岩，因此抓斗挖泥船可胜任大部分疏浚工程，仅在疏浚设计要求很高需要疏浚到中风化泥质粉砂岩或者疏浚作业面若干位置发生地质突变（如一片淤泥中出现暗礁）时需要其它方式处理。在对连接致密的强风化泥质粉砂岩及中风化泥质粉砂岩这类硬质岩礁的处理方法中，传统的施工工艺为先炸碎硬质岩礁后再行抓取。但炸礁有一系列负面影响及限制因素，因此探索炸礁工艺的替代措施也是必要的。下文将就作者参与码头工程建设管理的实例，介绍一种经济、安全、简单的施工工艺——利用反铲挖泥船疏浚硬质岩礁替代传统炸礁工艺。

1.传统炸礁工艺在处理硬质岩礁中的局限性

1.1炸礁存在安全风险，需要更大的安全投入

由于炸礁施工会产生较大的震动效应和水冲击波，因此施工过程中施工人员、机械设备都存在较大的安全风险，需要提前做好专项安全施工方案报审后实施，并且需做好相应的专项安全措施，加大安全方面的投入。

1.2炸礁对生态环境产生影响

炸礁过程会对海洋水质环境质量、生态环境、渔业资源造成一定影响，需要预先进行海洋环境保护方面的评估。

1.3对周边项目如邻近码头结构产生潜在威胁

炸礁施工产生的震动及冲击力会对周边项目如邻近码头结构产生潜在威胁。

1.4报批程序繁琐影响工期

基于炸礁工程对环境的影响、对周边项目产生的潜在威胁及本身所具有的安全风险，因此实施炸礁工程需要在环保、结构、安全方面进行专项评估，然后报公安部门批准，并做足相应的安全措施如划定爆破安全范围等方能实施，程序繁琐，周期很长。

综上，炸礁工艺有相当的局限性，特别是因不可抗力未预料到需要炸礁时，若爆破水域安全区域范围内有自然保护区、已建成的码头、海洋渔业捕捞设施或是离岸距离过近影响陆地生活生产设施安全的情况下，炸礁将无法实施。

2.反铲挖泥船疏浚硬质岩礁情况简介

2.1反铲挖泥船定义及工作原理

反铲挖泥船是安装了反铲铲斗的铲斗式挖泥船，是一种非自航的单斗式挖泥船，其工作机构与陆地上的反铲挖掘机很相似。反铲挖泥船可以集中全部功率在一个铲斗上，进行特硬挖掘。工作时，利用吊杆及斗柄将铲斗伸入水中进行挖掘，然后由绞车牵引将铲斗连同斗柄、吊杆同时提升，吊出水面至适当高度，由旋回装置转至抛泥点或泥驳上，而后继续回转至挖泥作业地点，如此往复工作。

2.2反铲挖泥船疏浚硬质岩礁相较于传统炸礁工艺的优点

2.2.1更经济

传统炸礁工艺需要考虑环境、安全等方面的预评估，还需做专项的施工方案及安全措施报批，在实际实施过程中除投入炸礁的施工设备、人员、材料外，还需做足相应的安全措施，其成本投入很高，而利用反铲挖泥船疏浚硬质岩礁，其成本仅是比抓斗挖泥船的调遣费、台班费高出少许，因此，相较于炸礁工艺更经济。

2.2.2更快捷

前文已经论述，炸礁的各专项预评估需要通过评审，炸礁需要制订专项施工方案，需要报公安部门审批，经了解，一般来说，其实施前的准备周期最低需3个月，而反铲挖泥船疏浚硬质岩礁则是调遣过来即可施工，其施工工期远快于炸礁。

2.2.3安全系数更高

反铲挖泥船疏浚硬质岩礁与普通的疏浚挖泥作业专项施工并无不同，相较于炸礁安全系数更高。

2.2.4适用性广泛

在炸礁无法实施的时候，反铲挖泥船疏浚硬质岩礁只要有足够的作业面、有足够大的铲斗、吊臂等机械设备、有足够强大的动力，可以完成炸礁无法完成的施工任务。

图3　-3-1 钦州航标基地码头工程所采用反铲挖泥船及铲斗

表3　-3-1反铲挖泥船与炸礁工艺的优劣对比

3.钦州航标基地码头建设过程中反铲挖泥船在硬质岩礁疏浚中的应用

3.1钦州航标基地码头工程简介

钦州航标基地主要建设内容为：建设航标工作船码头，码头岸线150米，设计船型为2000吨级。

3.2钦州航标基地码头建设过程中采用反铲挖泥船疏浚硬质岩礁的原因

钦州航标基地码头工程在前期工作中，实施了初步勘察和详细地址勘察，然而地质勘察只是点位钻探，无法实现疏浚作业水域全面覆盖，因此在极少数情形下，部分水域出现地质突变时，会出现地质勘察报告的内容与突变的地质不相符合的情况。钦州航标基地码头工程正是属于此种情形，原设计施工方案为8立方的抓斗挖泥船实施疏浚工程，而由于地质突变，疏浚作用面局部出现了少数硬度很高的强风化岩甚至中风化岩，此时，抓斗挖泥船已无法挖动，如采用炸礁工艺，一是北面已存在建成的钦州海洋管理基地码头，二是作业水域附近有渔民养殖蚝排，三是工期太久且成本很高，因此炸礁工艺无法采用，只能采用反铲挖泥船作为替代措施。

3.3钦州航标基地码头建设过程中采用反铲挖泥船疏浚硬质岩礁的经过

根据原地质资料及原设计方案，疏浚作业水域为全风化岩，施工单位采用8立方的抓斗船应能完成作业，然而部分水域无法挖动，经参考邻近工程及勘探判断为强风化岩甚至中风化岩，按施工单位经验估计，采用大方量抓斗船1天仅可开挖100立方，而且需要凿岩船、泥驳船、抓斗挖泥船及配套设备，投入太高，因此建议利用炸礁及反铲挖泥船施工。

经过参建单位数次现场讨论及专家论证，在实施炸礁有前述众多不利因素的情况下，最主要是影响了邻近码头结构及附近海洋渔业资源，因此基本否定了炸礁工艺，决定调遣反铲挖泥船试挖施工（图3-3-1）。

最终，经过反铲挖泥船施工，圆满地完成了作业任务，其实际效果与炸礁工艺对比如表3-3-1所示。

因此，在钦州航标基地码头建设过程中，经过科学论证，采用反铲挖泥船疏浚硬质岩礁起到了良好的效果