探讨大型港口施工项目中疏浚吹填施工技术实际应用

2020-09-22杨斌

中国设备工程 2020年18期

关键词：整平挖泥船标高

杨斌

（中交广州航道局有限公司，广东广州 510000）

港口疏浚吹填施工具有一定难度和复杂性，要想保证施工质量和安全，还应做到科学运用施工，做到合理进行施工安排。因此，还应加强大型港口施工项目中疏浚吹填施工技术的应用研究，继而使港口工程得到较好建设。

1 疏浚吹填施工技术概述

1.1 疏浚施工

疏浚施工以江河、湖泊等水域疏通为主，通过土石开挖、爆破作业等形式进行港口、河道等工程的扩建与改造。施工期间，需要采用大型机械作业进行开挖施工，在港口开凿、河道修整等方面得到了广泛运用。

多数工程在水上进行，需要采用拥有大功率耙吸头、定位准的疏浚设备，如大舱容耙吸头挖泥船等，拥有较大作业难度。在水域环境复杂、工程规模大的情况下，需要采用大量设施设备，资源调配和工程管理等工作开展需要面临较大挑战。

1.2 吹填施工

在吹填施工期间，需要从水下挖砂土，利用泥泵、排泥管线等输送至填平地点。河道疏浚等工程中，则可以利用疏浚土进行吹填，用于提防修复、建筑加填等作业。针对从水底取出的土料，一般需要排除空气和水分完成密实土料打造，并通过分批吹填保证固结效果。

2 大型港口施工项目中疏浚吹填施工

2.1 项目概况

科伦坡港口城项目一期工程由陆域吹填、防波堤等各部分构成，以吹填为主，工程量约7100 万m³。陆域形成面积约268.9 万m2，标高在+0.5m ～+6.5m 间不等，吹填标高预留0.7m，工程量较大。防波堤垫层砂抛填采用一级基础平台，标高-9.1m，宽12.5m，基础长3145m，工程量约290万m³，以回填砂及石料为主原料。取砂地点在项目北侧，水深在-13 ～-36m，面积约171km2。

2.2 总体部署

结合工程地质条件可知，防波堤及吹填区包含黏土、中砂、残积土、全风化片麻岩等土层，层厚在1 ～3.5m，以中粗砂为主，部分为砾砂。开工后，安排挖泥船进场取砂，形成临建和石料堆场区，对陆域形成掩护。护岸结构采用码头斜坡式，先通过抛石形成浅水堤身和深水护脚，然后，抛填出-5.0m 平台和临时道路加宽平台。对不合格材料需进行开挖和换填，符合条件下按施工要求完成断面开挖、回填。在吹填作业期间，组织实施地基处理，分别进行护岸、道路等不同区域施工组织。主要区域划分为A1-A8 区域，如图1 所示，按施工图顺序进行回填施工。基础采取分区段抛填方式，由由东南向西北实施单向抛填，各区段长为100m。完成抛填砂施工后，理坡至1：10，并进行整平施工，达到加固效果。

图1 项目总体施工区域部署

2.3 船舶选择

项目属于大型陆域吹填项目，疏浚吹填产生较大粗砂需求量，并且对回填砂提出了较高质量要求。而取砂区距离回填区域较远，需要采用大型耙吸挖泥船作业，在加快施工进度的同时，保证施工质量。耙吸挖泥船配备耙头挖掘机、水力吸泥装置等设备，耙臂放至水能够与泥面接触。借助推进装置拖带耙头向前移动，能够将水下土层耙松，达到挖掘泥沙的作用。利用泥泵抽吸，可以将挖掘的泥浆装入泥舱。航行到指定区后，可以进行直抛作业。由于耙吸挖泥船能够进行自动化施工，因此，能够达到高效作业目标。本项目采用了“浚洋1”和“万顷沙”两艘万方耙联合施工，同时，在锚艇的配合下，保证了施工的高质高效完成。

2.4 施工准备

在施工前，结合项目所在区域气候、水深、风浪等因素，同时，根据船舶性能、施工工况等条件，需要制定详细施工方案，明确施工作业顺序，保证施工顺利开展。结合造陆顺序和水深分布，需要制定吃水规划，做好抛填、艏吹等工序搭接，保证满足安全航行要求的同时，能够实现“弧形推进”，由陆地向海域倒退施工，达到成陆施工目标。

2.5 过程控制

（1）基槽开挖。在基槽开挖阶段，需要遵循分层、分阶梯原则，以免漏挖问题的发生。各条开挖槽尺寸应与相邻挖槽重叠，区域达到5m 以上。根据工程平面图，可以设定控制参数，由挖泥船驾驶台控制航迹，挖泥台控制双耙，自动进行基槽开挖作业。在疏浚区域内，每船次结束后，应安排测量人员采用多波束测量，对水深变化进行实时监测。在最大厚度达4m 区域，应实施分层开挖，严格控制标高。在边坡位置，应采取阶梯开挖方式，高差在50 ～100cm 以内。工程采用耙吸挖泥船，两侧装有输泥管线，管末连接有耙头，开挖阶段，航速控制在1 ～2 节，并借助溢流系统排出泥舱内多余水，装舱一次约1 ～2h。挖泥装舱结束后，对于不合格材料的开挖，应安排施工船舶航行至业主指定抛泥区进行卸泥。

（2）直抛作业。在直抛作业期间，需要使抛砂保持平整，以便加强吹填区的平整度控制。不同于直抛疏浚物，抛砂前需要完成吹填区规划，结合水深和船舶尺度进行25m×50m方格划分。完成抛填区规划后，对图形进行绘制，并通过电子化处理输入到耙吸船。结合吹填砂性能、抛砂距离等因素，合理进行抛砂航线规划，确定船舶航行速度和泥门开度，能够使抛砂平整度得到控制。在船舶航行至吹填区后，应做好航速控制，达到设计方格位置做好泥门开度调节，使大部分回填砂直抛达到深水区。在船舶吃水减小后，可以将剩余回填砂倾倒至浅水区，然后，将泥门关闭，重新取砂。在作业期间，还应对每次倾倒位置进行记录，在航行图上标注。回填达到一定数量后，应做好水深测量，对回填质量进行检查，根据水深变化和回填砂扩散情况重新调整作业计划，保证后续施工作业的回填效果。

（3）虹吹作业。开展虹吹作业，在耙吸船取砂并到达指定水域后，需要利用高压冲水方式对舱内砂进行稀释。利用泥泵将稀释成的混合物吸出，然后，利用管道传送至船头位置的虹喷口，能够将混合物虹喷至指定区域，达到成陆目标。结合施工要求，应做好船舶姿态调整，并加强虹喷口径、流速和浓度等参数控制，确保喷出的混合物能够达到指定位置，达到堆积高度。实际在工程施工期间，需要做好标高放样。每次虹吹作业后，应确认堆积效果是否达到标高要求，并对平整度进行测量。采用进车、侧推等方式，能够对喷落点进行调整。由于虹吹的为中细砂，拥有较大流动性，还要完成导流沟开挖，并完成标杆插放，实时观测成型效果。此外，还应完成挡流坝砌筑，确保虹吹到陆地上的泥沙能够在岸侧存留，继而达到加快施工效率的目标。

（4）艏吹作业。开展艏吹作业，需要在船艏对水上提前布置的管线进行对接，然后，利用砂泵将舱内砂吸出，通过水上浮管和陆地管线送至指定区域。工程部分吹填区需要利用疏浚土作业，还要采用艏吹方法进行吹填施工，使泥沙流失率得到有效控制。在实际作业过程中，还应对溢流高度进行适当提升，使泥砂扩散趋势得到抑制。在作业频率较高的区域，还要在陆地完成三通管线假设，利用2 ～3个分支管线完成吹填作业。施工期间，应加强管线观测，确认是否存在堵塞或破裂情况。一旦发现流速和流量异常，应立即对设备和管线进行检查，确保施工安全。此外，为加强标高控制，应做好标示杆的设置。发现超高位置，应及时进行整平。在管头位置容易出现标高超高情况，还应对吹填管头进行更换，并使管线得到适当加长，同时，做好整平处理，继而使施工效果得到保证。

（5）回填整平。在回填施工期间，临时道路需要采用堤心石和回填砂结构。在回填阶段，还应利用小型绞吸接管和耙吸船进行虹吹施工，使砂回填达到+3.0m 标高位置。利用回填垫层碎石，能够完成临时道路铺筑。针对已经形成陆域的位置，在设计标高初步达成后，还应完成60m×30m 格网划分，做好方量平衡计算。在此基础上，需要利用推土机进行场地整平作业，期间应加强放样测量，设施标杆，最终使标高和平整度达到工程验收要求。