港外航道整治工程及航道骤淤防治技术

2016-12-08尹煦

中华建设 2016年11期

尹煦

港外航道整治工程及航道骤淤防治技术

尹煦

Gang wai hang dao zheng zhi gong cheng ji hang dao zhou yu fang zhi ji shu

航道骤淤防治技术是海岸港口建设的一个难题，目前还没有相对成熟的技术和理论。为了达到施工要求，还需要进一步对施工防治技术进行探讨。本文以实际工程为例，对航道整治以及航道骤淤防治进行了探讨，并提出了协同管理的管理措施。实践证明，此项技术减淤效果显著，保证了航道通航要求。

一、工程概况

本工程主要施工内容为新建挡沙堤，其中，南堤1760m，北堤1240m，总长合计30000m。均为抛石斜坡式防波堤结构，护面块体为2t、4t、6t、8t扭王字块不等。本工程设计抛石顶标高均为高潮临水界面，陆上施工需要赶低潮作业。同时，陆上施工便道容易被潮涌破坏。本工程所处海域底标高较浅，不利于大型船舶作业，水上抛石和两侧护底块石抛石均需要抛石船赶高潮作业或者转由500t抛石船抛填施工。

二、工程难点

1.由于本工程海上施工条件比较差，经常会遇到大风、突风天气，而且工程所处位置为没有掩护设施的外海，有非常多的安全隐患，施工安全管理难度比较大。

2.本工程所在区域南、北两侧均无庇护，南、北风均会对施工造成影响。水上抛石时不能太高，同时护面块体防护需及时跟进。

3.工程所在区域陆侧工程项目较多，尤其是原道路改造会对施工交通产生影响；同时，节假日周边民众到海边旅游人员较多，私家车数量多，交通压力较大。

4.需要同时开展港口生产、工程施工、航道疏浚等工作，各个工作之间会产生比较大的干扰，协调任务比较重。

三、航道骤淤的有效防治

1.有效利用风波能理论

创建航道淤泥预报警体系，该体系的能量传播形式为“风能—波能—泥沙运动—航道淤积”。经过认真分析实测资料，可以使航道骤淤量被快速精准地测量出来，从而为港口航道的疏浚及通航提供有效的根据。依据航道淤积的随机特性、风浪的随机特性，分析研究了10年以上的淤积资料和连续风浪信息，从而使统计概率曲线得到了较好的绘制，使不同程度的淤积量得到明显显示，从而形成了航道淤积随机预报理论统计信息。

2.设置消能缓冲区，使用新型防沙堤结构

（1）对泥沙骤淤重现期的定义进行了确定，并在设计标准中进行了使用。以工程的实际特点为依托，科学的制定了外航道的通航标准和骤淤防治策略。在工程设计时，以淤泥粉沙质海岸的淤积特征为基础，第一次将泥沙骤淤重现期提了出来，从而为今后制定骤淤防治标准、预测粉沙质海岸航道泥沙骤淤情况打下良好的基础。

（2）在布置整治工程的防沙堤平面的时候，首次提出的布置形式为设置消能缓冲区，给港口的长远发展保留了充足的空间。在总平面布置的时候，为了满足港口远期发展需求、改善流场、消减波能、安全通航以及防沙减淤，使用的布置模式为藕节型防沙堤，将宽2km、长4km的消能缓冲区设置在新建的两道防沙堤的中间位置。使用

的布置模式为国内第一次提出的防沙堤消能缓冲区模式，从而使综合防沙堤布置成为了独创的最新模式。

（3）在对淤泥粉沙质港口航道进行治理的时候，使用了最新的防沙堤结构模式。在设计防沙堤结构的时候，由于施工现场的积水比较深，加之工程施工区域没有足够的石料，对过去的抛石斜坡堤结构进行了改造，将其上部结构进行更新，使用了倒L型胸墙和日字型块体，从而使防沙堤的挡沙效果得到明显提高，使工程造价和块石使用数量得到了降低，给工程施工带来了很多的便利。

3.防波挡沙堤布置

（1）侧向口门布置

南、北防波堤采用环抱形式交错布置，口门轴线方位东偏南60°，口门宽度100m，圈围水域面积约1.26km3。

南堤总长1350m，堤头水深-2.7m。起始段长427m，轴线角度57°~237°；轴线水深至-2.2m附近转向弧线段，弧线半径500m，弧线段长度757m；弧线段与堤头之间的直线段长度166m，轴线角度148°~328°。

北堤总长837m，堤头水深-2.7m。起始段长213m，轴线角度124°~304°；轴线水深至-3.6m附近转向弧线段，弧线半径1000m，弧线段长度458m；弧线段与堤头之间的直线段长度166m，轴线角度148°~328°。

工程区涨潮流主要为东南方向，挡沙堤建设后开口向南，涨潮流需绕过防波堤进入港内，并在港内形成逆时针回流，整个涨潮期间，港内均有回流存在，随着涨潮流的加强，港内回流的范围也不断增大。

建设后，其泥沙淤积和含沙量的分布均变现为由口门向西北方向逐渐减小的趋势；同时近岸区北侧（离口门较近）的含沙量约大于南侧近岸（离口门较远）。

（2）正门口挡砂堤布置

工程建设后，涨潮水体通过口门进入港内后，成扇形分散，且流速由口门至近岸逐渐减小，在港内没有形成回流，港外高含沙量水体进入港内后不断沿程落淤。在口门处淤积量较大约为0.9m（3个月）；至中部淤积量减小至0.5m（三个月）；近岸区为0.01~0.03m（3个月），含沙量也由口门向近岸逐渐减小，口门附近为0.9kg/m3；中部减小至0.55kg/m3，至近岸区含量不足0.1kg/m3。

基于以上原因，在此方案的基础上，对平面布置方案进行了调整。在南、北防波堤采用侧向口门大环抱布置，口门轴线方位东偏南41°，口门宽度150m，圈围水域面积约1.89km2。南堤总长1656m，堤头水深-3.8m。起始段长585m，轴线角度57°~237°；轴线水深至-2.4m附近逆时针旋转连接弧线段，弧线段半径2000m，弧线段长1071m。北堤总长1525m，堤头水深-3.7m。起始段长90m，轴线角度82°~262°；轴线水深至0.1m附近顺时针旋转连接弧线段，弧线段半径1500m，弧线段长1435m。

优化建设后，涨潮时受北堤的影响，在口门外侧形成顺时针回流，水流进入港内后受南堤的挑流影响又形成以逆时针回流，在口门区段形成双回流涨潮期间港外高含沙量水体进入港内后，主要淤积在口门附近，回流影响范围内（二区、三区）3个月的淤积量为0.8~0.9m；随港内泥沙沿程落淤，向港池内部，水体含沙量逐渐减小，淤积幅度也越来越小，至近岸六区、七区，三个月的淤积幅度为0.02~0.04m。含沙量的分布也呈由口门至近岸逐渐减小的趋势，口门处一区~三区的含沙量约为0.8~1.0kg/m3，至港池中部五区，含沙量降至0.5kg/m3；至近岸区含沙量为0.2kg/m3左右（如下图所示）。

优化后淤积计算分区及淤积分布图

四、防治航道淤积的成果

在进行工程施工的时候，外航道治理可以起到较好的减淤防沙作用，当工程建设完成以后，减淤防沙的效果会非常明显，每年的减淤量可以达到900多万立方米。通航条件得到了较好的改变，提升了外航道抵抗骤淤的水平，使航道的淤积强度被大大减低了，使淤积量得到了显著的减少。外航道治理工程施工结束以后，从根本上改变了航道淤泥的挖掘性能，使疏浚效率得到了明显的提高，促使港口建设迈进了崭新的发展阶段，使水运任务的完成得到了有效的保障。