浅析重力式码头基槽开挖施工方案

傅淑燕

(厦门港务疏浚工程有限公司，厦门 361000)

本工程设计建设两座1 万吨级码头泊位， 其中1 座1 万吨级LPG 泊位， 泊位长度198.0m； 1 座1 万吨级化学品泊位， 泊位长度249.0m； 泊位总长度447.0m，宽20m，码头面高程为7.8m。

本工程基槽开挖总量为34.155 万m3，持力层为残积土和全风化岩层，采用常规挖泥船开挖，无须爆破。 采用8m3轻斗-13m3重斗挖泥船进行开挖，其配备的轻斗可开挖上层呈软塑和流塑状态的淤泥， 重斗可开挖粉质粘土层和标贯击数较大的残积土层， 可满足本工程的作业强度要求。基槽开挖自北向南分段、分条、分层，按照纵挖法进行施工。

分段上：先施工K0+353～0+447m 区域，然后自北向南依次施工。各工序流水开展，确保施工安全和效率最大化。以船机的流水作业安全和高效为原则，确定本工程海上施工的流水步距为100m。因此本工程施工区段划分成4 个作业段， 以X=559501.000，Y=2626742.000 为N0+0m点， 分 别 是 北K0+0～0+136m (含 北 护 岸)、K0+136～0+253m、K0+253～0+353m、K0+353～0+447m 四个区域。

分条上：根据挖泥船的挖宽确定分条长度15m，本工程基槽分成3～7 条不等进行开挖。

分层上：根据抓斗尺寸和土质要求，按照2～3m/层进行分层，本工程基槽分为2～5 层进行开挖。每个作业段先用轻斗开挖淤泥部分，再换重斗开挖粘土、粉质粘土和残积土层，以保证船机的最大利用率。 挖泥船配两艘800m3泥驳装驳和抛泥， 抛泥区为业主指定区域， 距作业现场10km 左右。

2 主要施工机械设备(表1)

表1 主要施工机械

3 施工工效分析

根据以往的施工经验，8m3挖泥船配2 艘泥驳，正常情况下挖上层淤泥、 粘土及残积土每日可以开挖7500m3， 考虑到海况天气等影响因素， 施工工效降低至70%， 即实际挖泥效率为5250m3/日， 全部挖泥量为34.155 万m3，计算工期46 天，实际工期65 天，计划工期95 天，可以满足工期要求。 具体分段工效分析如表2。

4 主要施工流程、方法

4.1 基槽挖泥作业流程

基槽挖泥作业流程图见图1：

表2 各施工段工效分析

图1 基槽挖泥作业流程图

4.2 主要施工方法

(1)测量控制

①建立测量定位系统

根据已有RTK-GPS 固定站，信号覆盖本工程作业的全部区域，能够方便地对挖泥施工进行总体测量控制。

②建立挖泥平面网格

按挖泥平面分区， 并依据船舶船体宽度在每一挖泥施工区纵向分条形成大网格并标明里程， 之后在每个大网格里， 依据抓斗的张口尺寸再进行纵横向分条形成小网格，每个小网格就代表抓斗张口尺寸。

把已经分好网格的全部挖泥区位置图连同基槽设计轮廓线一起输入电脑，用于挖泥施工。在具体挖泥施工时准确控制抓斗对准相应的小网格依次施工。

③GPS 的配置

在每个抓斗式挖泥船上各配置2 套GPS 和1 套双频GPS 全站仪测量系统，GPS 接收机天线设置在船艏、船艉及抓斗扒杆顶部， 用以控制船的姿态及抓斗准确位置，电脑显示器设置在操作室内，以便随时和直观地监控抓泥位置，并方便指挥船舶的移位。

(2)挖泥船驻位、定位

①挖泥船初步定位

挖泥船由1680HP 拖轮拖带驶入施工现场水域，在挖泥船操作室里的电脑显示屏上看到挖泥船进入拟施工区挖泥的大致位置后，300HP 起锚艇沿基槽纵向为挖泥船下锚(四口“八”字锚)，挖泥船收紧锚缆初步定位。

②挖泥船准确定位

挖泥船初步定位完成后，通过船用GPS 系统电脑显示屏，由操作手指挥，对挖泥船进行准确定位，把挖泥船准确定位在拟施工区的具体挖泥地点，并系紧各条缆绳，方可进行挖泥作业。挖泥船驻位完成后，根据建立好的施工区域小网格，由南端向北端进行施工。每一抓的位置对应于每一小网格，一抓挖泥完成后，由船舶操作室内的操作手根据电脑屏幕显示对下一抓挖泥进行定位施工；每一船地(即挖泥船的一次驻位)挖泥完成后，由船舶操作室内的操作手根据电脑屏幕显示指挥移船， 进行下一船地施工，依此类推。

③挖泥方法

抓斗挖泥采用“横移挖宽，纵移挖长”的方法进行作业。 挖泥船每次后移长度(即船的纵移长度)等于抓斗张开长度减2m(前后各1m)，每一纵向分条施工完成后的挖泥船横移宽度决定于挖泥船宽度减2m。 上述挖泥船纵横移长度都是基于防止基槽漏挖的原则展开的。挖泥船作业的横移宽度由所用挖泥船宽度决定。 具体方法如下：每一挖泥区开挖前，应根据所挖基槽的宽度和挖泥船宽计算该基槽横向几次开挖。 横向开挖次数用下式计算：

n=b/(a-2)

式中：n——横向开挖次数，计算后进位为整数；

b——基槽(或港池)挖泥宽度(m)；

a——挖泥船宽度(m)。

挖泥船纵向挖完一个基槽断面后， 应绞锚前进一定距离开始下一断面开挖。前进(即纵移)距离等于抓斗张开长度。 实际量测所用抓斗的长度即为每次挖泥船的纵移长度。 本区所使用的挖泥船抓斗张开长度6m，纵向前进一个斗位距离控制在4m，前后各压1m，防止漏挖。

(3)挖泥底标高和平整度控制

本工程挖泥底高程控制采用在挖泥船扒杆顶再安一台GPS 接收机，通过扒杆顶与抓斗间的距离控制，控制挖泥底标高。为控制好基槽底标高和平整度，底层挖泥时需控制抓斗下落深度和抓斗的开挖间距， 由于在开挖过程中，已抓过的泥面和没抓过的原泥面有一定的高差，抓斗在该区间会出现“倒斗”现象，因而可以控制下一抓与上一抓重叠在1/4～1/3 抓斗范围内， 如遇到地质不良地段，重叠的范围可适当加大。 在实际施工作业中，挖泥船除严格控制设计底标高外， 基槽部分还要密切关注土层情况，遇到与设计地质资料不符等情况，应及时准确做好记录并报告项目总工。

(4)边坡挖泥

本工程基槽边坡断面为斜坡，抓斗不可能挖出斜坡，施工中按照“下超上欠，超欠平衡”的原则垂直进行边坡开挖，最后形成设计要求的边坡。

(5)施工记录

挖泥施工前把建立好的总挖泥施工分区图和各区段纵向挖泥分条图交给挖泥操作手， 挖泥操作手必须随时在所挖位置做好挖泥记录， 以防止每作业班交接过程中漏挖及重复施工。

(6)挖泥弃土

利用泥驳上自带的GPS 定位系统将泥驳开向指定的区域进行弃土， 本工程的弃土区域为业主指定的卸泥区，距离作业区域10km 左右。

5 质量要求、标准

本工程基槽验收采用双控标准， 土质上必须达到标贯大于等于18 击的残积土或全风化岩层土质要求，标高上必须挖至设计标高。 每个挖泥区挖泥结束后应及时对基槽测量验收，测量用实时差分GPS 定位系统和超声波测深仪。同时，对挖泥区土质进行核对，经检查，标高与土层均达到设计要求后，方可进行下道工序的施工。基槽开挖至设计标高，宽度不得小于设计尺寸，底部较为平整，平均超深、 超宽不超过规范规定， 开挖边坡符合设计要求。 水下基槽开挖允许偏差、检验数量和方法见下表3。

表3 开挖允许偏差、检验数量、方法

6 质量保证措施

(1)开挖至底层时，要勤观察，勤取土样，对土样要作好标志并保存有序，如发现土质与设计不符，抓紧汇报，及时会同监理及业主核对， 必要时请勘察、 设计部门参与。

(2)疏浚弃土必须严格按国家海洋局管区和有关部门规定的区域进行抛泥。 为确保减少挖泥对周边的污染，促进文明施工，疏浚时尽可能选在涨潮时开挖，减少泥土的扩散流失。 同时，在开挖过程中及时通知海管区工作人员对淤泥进行检测， 保证无造成海域周边的污染。

(3)施工中必须填写详细施工记录，包括挖泥船及泥驳注册号，施工位置及泥土类型，挖泥标高，挖泥船装驳时间，泥驳航行，抛填返回到达挖泥船的时间等。

(4)基槽开挖后应及时进行基床抛石工序，以防基槽回淤。

(5)开工前对参加施工人员进行安全技术交底；实行轮班作业时，应坚持面对面交接班制度；建立健全质量保证体系，严格执行“三检”制度。

(6)开工前对所有船舶、仪器、设备、工具等进行检查和校正；编写详尽的施工作业指导书，上报现场工程师取得施工许可。

(7)严格按设计和施工图纸施工，执行过程中，如发现与实际情况不符，应立即报告，未经同意不得擅自修改。

(8)实行轮班作业时，应坚持面对面交接班制度。

(9)工程管理、测量人员分项负责，加强施工现场管理，跟踪施工全过程，根据现场具体情况调整，落实施工安排。

7 安全、环境保护措施

(1)设立由项目经理直接领导的安全领导小组，全面负责安全管理工作，安全领导小组成员要认真履行职责，对安全生产负责。

(2) 严格执行当地有关部门对环境保护的有关规定，在挖泥作业前制定环境防护措施，提交业主、监理工程师代表审查。

(3)对全体施工人员进行安全教育，做好安全交底，以提高施工人员在操作中增强自我保护的安全意识， 在思想上、操作上真正引起重视，从而做到“安全生产、预防为主”。操作人员的上岗证书配备齐全，符合标准。在船上工作的人员必须戴安全帽、穿救生衣。必须熟练掌握救生设备及消防器材的正确使用方法。

(4)工程船舶要按规定悬挂信号，并严格按操作规程进行操作。作业船要掌握作业区域的风向、潮流，在靠、离施工船时应加强联系，注意避开施工船的横移锚缆，靠船时要适当控制船速，禁止顺流靠泊。

(5)施工中认真执行海上安全监督局颁发的《船舶安全检查规则》的有关规定，做好各项安全检查工作；严格执行安全操作规程和值班制度， 正确使用各种安全防护用品定期进行安全检查， 把事故消灭在萌芽状态中。

8 结束语

码头基槽开挖管控不是件容易的事， 本文介绍的施工方案，即挖泥船准确定位后，根据建立好的施工区域小网格，每一抓斗的位置对应于小网格，抓斗挖泥完成后，由船舶操作室内的操作手根据电脑屏幕显示对下一抓斗挖泥进行定位，显得至关重要。