水深维护疏浚技术模式在疏浚工程中的应用

朱君

摘 要：珠海港一直存在比较严重的回淤问题，尤其是近几年不断进行航道升级，需要每年展开水深维护疏浚工程，来有力确保船舶能够安全通航，疏浚泥沙的含水量较高并且施工期间存在较多干扰因素，所致施工维护成本较高且效率较低。本文通过对珠海港疏浚工程开展过程中，结合港区的泥沙来源及回淤强度分布规律，立足珠海市港区维护疏浚的基本需求，提出新型环保疏浚设备技术运用于港区疏浚工程的主要作用成效。

关键词：水深维护疏浚技术 疏浚工程 港区

对于多数人工开挖所形成的港口，存在回淤问题所致水深变浅是多数港口主要面临的重大问题，甚至部分港口对于所处寒潮、台风甚至强浪的作用下出現骤淤现象，为了更好的确保航区航道的通航水深，对区位优势充分发挥，目前国际间各国地区多个港口愈来愈重视疏浚工程开展。而目前在疏浚工程开展中，主要船型包括抓斗船、耙吸挖泥船、绞吸船等。随着珠海市的港口开发建设，水域面积逐渐扩增，船舶通航深度也在逐渐提升，港口水深维护范围及疏浚工程总量更是逐渐增加，据绝对数量来讲珠海市港口的年泥沙回淤量十分大，所以对疏浚工程运用新型技术模式，突破传统维护疏浚工程产生的环境影响问题已经势在必行。本文以珠海某码头及其港池航道为原型，对水深维护疏浚技术模式应用于维护疏浚工程中展开研究。

1.工程概况

珠海港处于广东省珠江三角洲南部沿海珠江口西侧，作为我国华南地区沿海主枢纽港口，更作为我国沿海关键港口之一，经建设南北两座防坡挡沙堤形成了具有掩护的挖入式港口。在港区设计了折线形防坡堤形式，主要包括南北两部分分别水深达到10m、14m，口门的宽度为800m，两个堤之间共计2.2km距离，航道为190m宽，外侧段的航道轴线以120°～340°为轴线走向，达到220m的航道宽，该港区的维护性疏浚工程平面设计图（见图1）。本次的疏浚工程主要目标，就是能够常年确保航道安全通航，港池能够达到5万吨以上的散货船舶标准通航水深。

2.回淤规律

2.1泥沙来源

港区的主要泥沙源于港外的泥沙输入，只有一小部分源自于水流冲刷航道的两侧浅滩，由于在形成环抱式港池后，会在口门周围形成较大的水流流速，而内部水流流速则会逐渐减少所致港区的内部形成泥沙淤积情况。在港池的内部以淤泥质粉砂作为主，达到0.005～0.012mm的泥沙中值粒径，在外航道区域泥沙淤积作为流经航道形成的悬沙落淤，拦沙堤掩护区域之内在内航道，作为涨潮时浑水经沙堤口门，流经沿途产生的落淤及浅滩冲刷。

2.2泥沙回淤规律

为了更加直观的对珠海港的泥沙回淤规律加以分析，通过在内外分别布设了8个观测点，发现防护堤的外侧最大含沙量达到2.08kg/m3，平均含沙量为0.8kg/m3，在港区的口门附近航道达到最大含沙量为0.89kg/m3，内部的中水域达到0.61kg/m3的含沙量。经潮流数学模型计算可得在外航道的不同区域段，以及潮流主流的交角，以及拦沙堤所形成的港域掩护面积，与不同港区部位的具体开挖深度。根据观测点的监测结果，能够发现港区在12～3月、4～6月、7～11月分别回淤强度为0.81m/月、0.48m/月、0.50m/月，全年回淤强度均值为0.59m/月，约为936.49万m3的年度总淤量。

3.新型环保疏浚设备技术模式

3.1设备技术关键

无论采用铰吸式挖泥船抑或耙吸式挖泥船，吸泥工作的核心即“离心泵”，通过完成一定浓度的泥浆吸取，无法装驳外运在疏浚领域主要对于取沙、挖沙作为集中点，无法对珠海港的粘性土有效应付，所以着重立足离心泵提出新型水深维护疏浚技术模式。

3.2确定航道通航水深

3.2.1确定船舶吃水

在目前港区船舶主要作为4.8万t系列的环保船舶，达到10.6m的吃水深度，以及4.7万t散货船达到10.2m的吃水深，所以根据该港区的船舶吃水深情况以10.5m作为维护港区安全通航的水深标准进行计算。

3.2.2船舶航行下沉量

当前在国际间对于船舶的航行下沉量计算方法较多，包括非限制航道内部5万t散货船航行，以目前国际间各国规定手册及规范要求，对比计算船舶的不同航行速度下具体下沉量情况，发现方法不同计算的结果趋向虽然比较统一，但是具体数值大小仍然存在较大差异，相比之下我国所采用的计算方法所得结果，作为目前国际间所有计算方法中比较适中的一种，所以根据我国的计算方法计算所得5万t散货船在航行中的下沉量是0.13～0.21m，以0.16m为最终取值。

3.2.3波浪富余水深

波浪富余水深主要指的是由于存在波浪作用，导致船舶垂直引发运动响应，预留航道的富余航行深度，具体影响因素主要包含于船舶、波浪、航行这三方面要素中，结合该港区的波高和周期情况，对于5万t的散货船所处差异化船浪夹角，达到0.41～0.80m的差异化富余水深之间，能够充分考虑航速、浪向以及航道，最终取值珠海港的航道波浪富余水深是0.6m。

4.水深动态维护疏浚技术模式应用

4.1适航水深技术

在运用适航水声技术主要（见图2），在运用高频探测仪设备的反射界面，在设定密度范围限制以下，浮泥伪塑性层厚度数值，即船舶的安全通航水深。在泥层达到较低含沙量及流动性，无法达到较高的疏浚维护效率，但是船底龙骨不会与其接触所致伤害，并且船舶的主要操作技能也不会所受较大影响，所以可以将浮泥层主要作为水深加以使用。

目前主要将重力式器具、走航式适航水深测量系统两类方法，运用于港区适航水深测量工作中，通过预判港区的适航厚度从而有效避免在疏浚工作开展中，浮泥的含水量较高。在目前以0.5～4.0m作为各港口的主要适航厚度具体运用范围，结合上文分析港口的浮泥层情况，最终该港口取0.5m、1.0m分别作为口门和内部水域的适航厚度，与以上分析确定潮高时的最低维护水深取0.9m，最终确定在港区水深回淤达到10.5m即可展开水深维护疏浚工程。

4.2适航增深技术

适航增生技术运用于该港口以人工干预法为主，通过搅拌密度超出适航临界值的稠浮泥，对适航厚度有效增加，且在本次维护项目中运用了绞吸船及耙吸船，还通过运用扰动疏浚技术，能够有效达到水深维护增深。运用于航道测量水深在11m以内，以及台风、大浪或寒潮之后，在航道内所出现的大量浮泥，可以对于较大的退潮流速运用耙吸船扰动水域展开疏浚工作，从而运用耙头扰动及高压作用能够冲水浮泥随潮流带走，从而对水域的浮泥沉降有效减缓，并降低了浮泥的层厚减少船舶的航行不稳定因素。

4.3水深动态维护方式

假若运用静态维护方式达到11m的港区测量水深时，有必要维护港区水深可以备淤达到9.91～10.42m，对维护周期延长1月左右，不仅能够对维护次数有效减少还可以有效降低维护工作成本投入。但是考虑到疏浚施工中由于存在不确定因素较多，因此对施工产生较大干扰通过结合具体试挖情况与港区挖深、土质，对疏浚技术参数不断优化，确保达到生产率最优化。

5.结语

总而言之，通过将与港区疏浚工程实际情况相符的适航水深维护疏浚技术模式，运用于疏浚工程中能够达到动态化的水深维护成效，并对港区的疏浚维护周期有效延长，真正降低疏浚成本并减少港区的口门及内部淤泥量，降低年疏浚维护次数提高疏浚工程整体成效。

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