填海造地工程海砂开采工艺分析

厦门市土地发展中心，福建 厦门 361000

0 前言

海砂是一种极为重要的海洋固体矿产资源，也是海洋生态系统的重要组成部分，是一种仅次于石油、天然气的不可恢复的宝贵资源。海洋生态系统主要是由海水、海砂、生物和岩石与地貌共同组成，在建筑工程方面有着无可代替的经济价值和作用。在大型填海造地工程中，需要一定的开采工艺来保证工程的顺利进行，海砂开采是其中重要的阶段和步骤。因此需要相关研究人员对目前海砂开采工艺类型进行分析和研究，然后结合工程现状和实际工程条件来进行有效施工，为经济效益提升奠定良好基础。

1 工程背景

我国厦门市某机场进行填海造地工程，建设新机场的总面积为27.49km2，其中填海造地的面积大约为23.19km2，工程所需填料砂为1.6 亿m3。在实际工程建设中，其根据有关规定实施砂区的选择，砂区面积为58km2，海上运输航道大约为50km，砂层的标高大约在-25～-57m 之间，砂层的上部分为粉细砂，平均厚度在6m 左右，下部为中细砂，平均厚度为10m 左右，结合实际情况可以估算出砂总储存量为6.8 亿m3。

2 海砂开采工艺类型分析

结合对国内和国外关于填海造地相关资料的分析和研究发现，现阶段主要的海砂开采包含四种工艺，分别为挖吹、抛运吹、挖运抛和挖运抛吹四种。并且所需的工艺流程包含海砂的挖取、海砂运输、海砂抛填和海砂吹填四种。本文对海砂开采工艺进行分析，具体内容如下所示。

2.1 挖吹工艺

挖吹工艺主要包含绞吸自吹和绞吸吹填两种工艺，其中绞吸自吹需要绞吸船进行挖砂作业，并且也需要绞吸船进行砂料吹填作业。在绞吸吹填工艺中要想实施有效的挖砂作业，需要绞吸船辅助，但是对于海砂的吹填而言，这种方式会有着更远的吹填距离，并且需要接力泵和绞吸船共同作业，这是二者不同点［1］。

2.2 挖运吹工艺

挖运吹工艺主要包含耙吸船艏吹、挖运吹和吸运吹三种工艺。其中耙吸船艏吹主要利用耙吸船进行海砂开挖、运输和吹填作业；一般挖砂作业如果利用挖运吹工艺，则需要利用铲斗船或者链斗船实施，然后利用泥驳运砂，最后在吹填阶段利用吹泥船实施工艺；而吸运吹工艺在挖砂阶段，主要利用吸砂船，然后利用泥驳进行海砂运输，利用吹泥船来实施吹填作业。

2.3 挖运抛工艺

挖运抛工艺中主要包含耙吸船抛填、吸运抛（自带泥舱吸砂船）、吸运抛（泥驳）以及挖运抛四种形式。其中耙吸船抛填主要利用耙吸船来实施挖砂、运砂和抛填作业；吸运抛（自带泥舱吸砂船）主要利用自带泥仓吸砂船实施挖砂、运砂和抛填作业；吸运抛（泥驳）主要是利用吸砂船实施挖砂作业、开体泥驳实施运砂和抛填作业；挖运抛主要是利用链斗船或者抓斗船实施挖砂作业，然后利用开体泥驳实施海砂的运输与抛填施工。

2.4 挖运抛吹工艺

一般在海砂的挖运抛吹工艺中包含五种形式，分别为海砂的挖运抛吹、吸运抛吹、吸运吹抛、挖运吹抛、挖运抛吹新工艺等。海砂的挖运抛吹利用绞吸船与粑吸船；吸运抛吹利用绞吸船和带泥舱吸砂船；吸运抛吹利用吸砂船、绞吸船与泥驳；挖运抛吹利用绞吸船与斗式船；挖运抛吹新工艺利用粑吸船、泥驳和绞吸船。其中挖运吹抛主要利用绞吸船与粑吸船实施，将海砂利用粑吸船挖出，然后实施海砂运输和抛填施工，最后将海砂利用绞吸船进行吹填；海砂的吸运抛吹则是利用带泥舱吸砂船来实施海砂挖取、运输和抛填，然后利用绞吸船来实施海砂的吹填作业；吸运吹抛（吸砂船+绞吸船+泥驳）主要利用吸砂船实施挖砂作业，然后在海砂的运输和抛填作业中利用开体泥驳进行，最后利用绞吸船来进行海砂吹填；而海砂的挖运抛吹中的挖砂作业主要是利用链斗船实施，利用开体泥驳实施运砂和抛填作业，利用绞吸船实施吹填作业；挖运抛吹新工艺（耙吸船+泥驳+绞吸船）主要利用耙吸船实施挖砂作业，利用开体泥驳实施运砂和抛填作业，利用绞吸船实施吹填作业。但是在实际的填海工程中主要利用的是挖运抛吹新工艺（耙吸船+泥驳+绞吸船），对实际施工作业更为有利。

2.5 挖运抛吹新工艺分析

在海砂的挖运抛吹新工艺中，其主要是利用粑吸船、泥驳和绞吸船来实施海砂施工项目作业。该工艺中所应用的粑吸船应当具有海砂的挖取、运输、吹填和抛填等四种主要功能。在实际施工作业中，基于经济性考虑，在海砂的开挖与抛填作业中，船机设备最佳，其次为运输功能，最后为海砂的吹填功能［2］。所以在实际应用中，应用最少的则是耙吸船艏吹工艺，并且在海砂的抛填过程中会受到很多因素限制。而在挖运抛吹工艺中，其主要是利用粑吸船的挖砂、海砂运输和海砂抛填的优良功能来实现工程顺利实施。而随着各项工程数量的增多，海砂运输距离的增加，在挖运抛吹中所应用的粑吸船其成本相对较高，主要是因为粑吸船不仅成本较高，并且与泥驳比较而言，其工作效率相对较低，所以在实际施工作业中，如果想利用挖运抛吹工艺，则如何将泥驳代替其进行施工作业同时利用新型工艺来发挥每个船机的优势，是目前填海工程中海砂开采作业中需要考虑的重点问题。而随着运砂距离的不断增加，需要重点了解耙吸船的高效运砂功能、绞吸船的高效吹填功能以及泥驳低价的运砂功能，这样才能够真正体现出该工艺的优势之处。但是由于工艺的难度较大，因此一般都会采取固定式的吸沙船，由吸沙船给泥驳船装仓的工作模式进行，进而提升整体工程实施质量。

3 海砂开采工艺的适用性分析

海砂开采工艺类型分析。

绞吸直吹：取砂区可以选择离吹填区域较近的地方，并且工况具有较强的适应能力，能够满足大部分土质需求，但是对于疏浚石头与基岩不能够适应。

绞吸吹填：主要是利用泥泵作用增加吹填距离，一般可以增加到10 千米左右，其余部分与绞吸直吹工艺一致。

耙吸船艏吹：该工艺中的取砂区与吹填区距离相对较远，但是使用能力较强，会影响到周边海域情况，单价相对较高。

挖运吹（斗式船）：将链斗船替换为吸砂船，并且在取砂区中，抓斗船一般有着特殊需求，如一些块石或者工业垃圾等，同时其施工效率相对较低。而铲斗船对于取砂区也有着一定的特殊需求，如块石与垃圾等，并且对于施工条件有着更高的要求。

吸运吹：其主要适应的土质为砂性土，并且施工的相关要求较高，特别是一些小型吸砂船等工况。

挖运抛（斗式船）：该工艺中抓斗船与铲斗船对于施工工艺都有着特殊要求，同时需要较高的作业条件，链斗船基本已经不适合施工作业，对于泥驳的靠离有着更高的要求。

挖运抛吹（耙吸船+绞吸船）：该工艺不仅可以满足粑吸船所具有的海砂抛填工艺，同时可以为临时储砂坑的设置创造良好条件。

吸运抛吹吸砂船带泥舱+绞吸船）：其具有吸运抛（皮带机）要求基础上具备临时储砂坑设置条件。

吸运抛吹（吸砂船+泥驳+绞吸船）：具有吸运抛（泥驳）相关要求基础上，具备临时储砂坑设置的条件。

挖运抛吹新工艺（耙吸船+泥驳+绞吸船）：由于需要泥驳靠近动态耙吸船，因此对于施工的工况要求较高。

4 结语

综上所述，结合现代取砂和吹填工艺的发展现状，结合国内外各种开采设备，可以将实际施工中基于专用航道基础上，采取粑吸船加上绞吸船施工方式，而在夏季，则可以利用吸砂船加泥驳加吹泥船作为工程辅助方案。如果没有专用航道，可以将外侧的储砂坑方案作为辅助方案，夏季可以采用吸砂船+泥驳+绞吸船的辅助方案，因此需要结合实际情况选择适合的施工方案，保证施工效率和质量。