港航施工中基槽开挖设备与技术应用

黄书云

(中交广州航道局有限公司，广东 广州 510290)

1 工程概况

广东东部沿海某港航建设中在基槽开挖施工中一共挖了27.9×104m3的泥，平均每天的挖泥强度是784 m3，计算公式为27900/427/0.833=784 m3。在工程中配置了一艘抓斗挖泥船，其抓斗规格为11～13 m3，一艘泥驳，其规格为1000 m3，平均每天的挖泥强度为3000 m3，这些机械的配置可以满足工程开挖量的要求。护岸基槽的开挖量可达到80000 m3，采用上述所提到的泥驳进行运输，一艘规格为400 t的定位船负责运输置换砂进行抛填。

本工程基槽开挖施工现场的主要岩层为风化岩，需向下开挖23 m才能达到设计中的基槽深度，基槽开挖时使用抓斗挖泥船，若在施工中运到开挖困难的地层，则使用炸礁的办法，本工程中需进行基槽炸礁的工程量可达到4419 m3。

在港航工程建设中，基坑开挖和港池疏浚施工的效果直接影响着整个工程施工质量[1]。之所以这样说，主要是由于以下几个原因：一是处理好这两项施工可以方便填埋水下的各种管道，二是可以减少工程施工周围的环境污染。鉴于上述内容，研究基槽开挖和港池疏浚施工技术的要点是相当重要的。本文以上述工程为例，围绕基槽开挖施工中的开挖设备与技术应用展开探讨。

2 工程施工特点

本工程施工基槽开挖量相对较大，而且工期短、任务重，此外受到的工程干扰也较大。

(1)本工程的基槽开挖量相对较大。基槽开挖量影响着施工现场周围水域的水体质量，换言之，本工程的开挖量对周围的水域影响较大，淤泥堆积严重，据施工过程检测发现，每天施工区的淤泥堆积量可达到0.1 m左右。

(2)工期短，任务重，时间紧迫。在设计中每项工程的施工期限为180 d，后方挖泥期限为153 d，因而清除淤泥的时间间隔较长且时间短。鉴于上述原因，本工程施工的紧迫感和灵活性能较为明显。

(3)工程干扰大，要求高质量的工程效果。在基槽挖泥施工中要始终将超深距离控制在50 cm，将超宽距离控制在150 cm，直到挖到中粗砂为止。在后方开挖时，超深控制距离不变，但超宽控制距离需缩短50 cm。在这一环节淤泥质土层和淤泥层不能出现在施工过程中，进行清淤之后，其厚度需保持在0.3 m以内。

3 基槽开挖与港池疏浚施工技术

3.1 基槽挖泥施工

本工程中涉及到的施工区域水深范围可达到2～25 m，若在过程中单纯地使用绞吸船施工，很难达到设计的开挖标准，考虑到本次工程的施工期限，每月的开挖淤泥量需达到95000 m3。因此决定在施工中增加一艘抓斗挖泥船，其规格为11～13 m3。除此之外，又添置了一辆泥驳船，其规格为1000 m3，负责将开挖的淤泥量运输至后方，废弃不用。二次吹填时使用的绞吸挖泥船其型号为1450型，直到将其吹填到设计的回填高度方可停止施工。

具体的施工操作流程为：施工准备→抓斗船布锚大致就位→抓斗船GPS定位、就位→抓斗船开始施工挖泥→泥驳靠抓斗船准备装泥→泥驳靠抓斗船装泥→抓斗船挖泥装驳→泥驳离抓斗船往倒泥区。

(1)基槽开挖过程，使用的作业机械为抓斗船，其规格为11～13 m3。本工程施工过程中码头前沿50 m的范围之外安排了一艘小型绞吸船，这样做的目的是防止基槽回淤的过程受到港池疏浚的影响，之后将港池向下疏浚到18 m。考虑到工程中风化岩在施工期间有可能出现地质软化的风险，因而在基槽开挖完成之后马上组织相关的专业人员从事基床的抛石。抓斗船遵循由西到东的工作顺序展开施工，其具体的开挖标准如下：100 m即分段开挖所需达到的长度，1.2～1.5 m是分层开挖所需达到的深度范围。分条的宽度设置需根据船型，一般说来需将其变化的范围维持在8～15 m，在具体的施工中每两条之间需要有重合的部位，其范围控制在2 m以上。

(2)边坡的控制是开挖过程中所要考虑的重要部分[2]。为了使得边坡的控制更为合理，要遵循“下超上欠”的原则，而达到这一原则的基本方法是采用台阶式开挖的方式，控制基槽的开挖量，确保在开挖施工开始之后没有浅点出现。将开挖出的淤泥运送至指定的废弃区之后,需要根据设计要求对开挖现场回填。及时监测施工现场的数据信息，并将反馈回来的数据录入到电子档案中，及时调整参数，最大限度地保证工程的施工效率[3]。

(3)根据工程地质的报告所展现出来的地质信息，在本次施工中还涉及到了炸礁施工，其工程量为约4419 m3，其位置在于0+700 m处。在这一环节施工的主要设备是专门的炸礁船，在施工结束之后需利用抓斗船进行清礁工序，并运输到指定的区域堆放处理。挖泥船的类型具体可参照图1。

图1 基槽挖泥

3.2 基槽开挖监控测量

欠挖和超挖情况的出现是基槽开挖中较为常见的施工问题[4]。产生这种现象的原因主要有如下几点：①施工中所使用的挖泥船与设计中所提到的在形体上会出现细小的差别；②在实际施工的过程中，潮汐的变化情况是不可控的；③开挖纵坡的过程中，坡度的控制也存在着微小的差别。

鉴于上述原因，施工过程监测是必不可少的操作手段。一般情况下会采用声纳测距仪来测量开挖的深度，缺点在于对开挖过程的监测无法实现动态化的测量。考虑到这一原因，本工程中决定在挖泥船的底部安装一台水下地形扫描仪。每次当挖掘进度前进10m就对该地域的地形扫描一次，将扫描所得的数据作为声纳测量的校准基点，以便更为准确地掌握开挖实际情况。

3.3 航道疏浚作业

航道疏浚的目的是确保沉管施工的安全性能，增强运输的安全指数，顺利让工作船开展施工操作，在开挖基槽之前这一道工序就需顺利完成。此外，还需考虑到影响航道疏浚作业效果的影响因素，如季节水位的影响，以免加大疏浚的工作量。沉管施工中要做好质量的监测，在沉放管节前，需保证基槽不会被破坏。例如普通挖沙船采砂、水面船只抛锚等都会破坏基槽。

3.4 礁石爆破作业

炸礁施工是为了确保基槽开挖顺利推行的必要措施[5]。一般说来，需首先清除岩层表面的附着物，再进行水下爆破，之后采用清礁处理。在爆破的过程中要保证水下冲击波产生的力量不会威胁到施工人员的安全。

3.5 港航工程基槽开挖和港池疏浚施工质量控制

在港航工程基槽开挖和港池疏浚施工的过程中，需要做好以下几点质量控制措施。

(1)控制基槽开挖平面，将《挖泥船电子图形控制系统》软件和DGPS接收机安装在挖泥船上，在施工前将本工程的各项参数录入该系统软件中，便于对施工中各个阶段进行控制。

(2)参照施工控制图形传递出来的施工参数信息，操控挖泥船的施工人员需及时调整挖泥的控制标准，尽可能地减少淤泥的废弃量。

(3)出现施工交接处的处理方式如下：将两部分的开挖区域进行重叠施工，将该重合范围控制在200cm，以免出现漏挖。及时监测施工环节，以此来保证施工的质量。

4 结语

做好基槽开挖和港池疏浚的施工是确保整个施工过程高质量完工的基石。随着人们对环境标准的不断提升，如何在确保环境效益的同时提高港行工程的施工效率是值得研究的问题，只有采用高科技的施工技术辅助施工，才能最大限度地创造工程价值，进而推动我国港航事业的发展与进步。