基槽开挖与港池疏浚施工技术在港航工程中的应用

2021-11-25王中雨中国铁建港航局集团有限公司第二工程分公司

珠江水运 2021年20期

王中雨中国铁建港航局集团有限公司第二工程分公司

1.工程概况

连云港徐圩港区四港池43#～45#液体散货泊船位疏通项目旋水域设定底标高为-15m（该地区理论最低潮面）。43#船位停放点设定底标高-13.3m，44#～45#船位设定底标高-16.0m。此次工程需疏通总量658.94万m3（其中包括船泊流域和回旋水域）。

2.码头基槽开挖施工技术措施

选用钢桩定位绞吸挖泥船进行基坑挖掘，采用定位小车水平开挖方式，分不同层次、路段进行挖掘。摆动中心采用钢桩或主锚，左右边锚协助控制水平和前向挖掘。

2.1 分条

进行钢桩横挖挖掘过程中，为避免延长锚和船只的转移时间，导致挖泥船的疏通工作效率下降，分条数量不可过大。分条的跨度不得超过挖泥船单次挖掘的最大跨度。将绞吸式挖泥船的最大施工宽度控制在船身长度的1.1倍范围内。由于绞吸挖掘船采用钢桩作摆动中心，因此挖掘面呈扇形，挖掘施工一旦到达基槽底线，两段的中心部分就无法进行挖掘，若依旧向前挖进不符合基坑挖掘平底线的水平标准，且对海岸线安全造成严重影响。挖进过程中，针对此项难题采用以下挖掘方式解决：绞吸船最后一次挖进时，当绞刀挖入两分条中心范围时，选择绞吸船向前移动的方式完成该部分的挖掘建设。

2.2 分层开挖及边坡控制

由于基槽挖掘深度较深，施工方式选择分层挖掘，并依照土壤质地与挖掘方式设定每层挖掘高程，以此确保挖掘面积的准确性和斜坡的稳定性。分层疏浚的厚度为刀具直径的0.5～2.5倍，低值适用于硬土，高值适用于软土。常见的淤泥和流动性粉砂分层厚度约为4.0m，板结砂、黏性土分层通常在2～2.5m，若分层过厚极易出现土方塌陷现象，对船只稳固与施工安全造成不良影响。为确保项目成功率，顶层分层要相对浅薄。

选用阶梯式挖掘边坡，根据3500m3绞吸船挖掘边坡1∶2为例，土质粉砂台阶阶梯挖掘高度设定为4.0m（根据绞刀直径选择），分层挖掘宽度设定为8m，挖掘时，横移架挖进一层后，横移宽度减少8m，施工人员利用横向移动同步提高刀架造成斜坡。在斜坡建造过程中依照上多下少、多少相对的准则，阶梯部分自形坍塌为一定坡度。

3.绞吸式挖泥船疏浚施工

3.1 总体方案

第一阶段：根据业主要求，经计算船舶功效及工期分析，拟配置两组13m3抓斗船，挖泥装舶，抛至指定的抛泥区。

第二阶段：根据业主要求，经计算船舶功效及工期分析，拟配置一艘4500m3/h绞吸船，将疏浚土吹至岸上后方指定吹填区，吹填距离约12km。

总体施工流程：施工准备→控制点交验和测量控制网布设→施工区域浚前测量→施工船舶设备调遣→第一阶段疏浚施工→扫浅→第一阶段验收→剩余区域浚前测量→施工船舶设备调遣→第二阶段疏浚施工→扫浅→竣工测量验收。

3.2 施工方向

第一阶段：施工区域较狭窄，为避免两艘抓斗船相互干扰，两组抓斗船分别设于端头和中间，往同一个方向推进。

第二阶段：由绞吸挖泥船由内向外采用分层、分条、分段逐步推进。

3.3 抛设横移锚

抛锚次序需参照风流条件设置，通常先抛上流锚。锚泊时，铰刀移动至疏浚边线，挂在水底泥浆中，锚固船体，严格控制锚点的定位。地点设定在侧锚索与船体前部的夹角45°处，角度控制在45°以上，就位时立即下锚。下锚后拧紧水平线缆，铰刀只能在锚索稳固之后才能从泥浆中提起。

3.4 试挖

为保证最佳的建造质量和淤泥挖掘效率，航道挖掘前应进行试验，并选择最适合的挖泥施工数值，如横向移动速度、切割厚度、前进（入档）尺寸、主机转速、浆浓度等。

3.5 纵向分条、横向分层

此次项目选择分条、分层进行施工，施工器械选择绞吸挖泥船。依照河水流向进行分条。分条跨度不可大于每只挖泥船的极限跨度（具体宽度待确定施工船舶后拟定），确保无遗漏挖掘情况出现。

3.6 边坡部分的施工

此次疏通项目采用分层逐步挖掘，参照设计斜坡和泥层厚度制定适合的分层开挖斜坡参数，确保边坡建成效果最大程度达到设计标准。斜坡部分建造为重点掌控部分，在局部堤脚处无边滩或边滩较窄处施工时，应严格控制超深、超宽值，分层厚度宜薄不宜厚，以此保证堤防的稳固性不会受到通道挖掘的不良作用。高海拔的侧滩在旱季会暴露在水面上，自然塌陷形成的坡度不整齐，影响外观，应改造滩顶至最低通航水位之间的斜坡。

3.7 排泥管线的布设

3.7.1 陆上吹砂管线（岸管）的设置

吹泥管线的平面布置参照挖泥船的总扬程、吹淤距离、吹填标高以及潮汐的变移等因素确定，综合考虑，最终布置挖泥船管道的位置。

在铺设全部陆上管道时，利用装载机、挖掘机辅助将设计的水陆界面与水下管道进行人工连接，陆地管道开口位置设三通接头，分流布置，一个向前延伸，另一个进入充填区域。在管线的铺设中可加添胶皮套来进行小角度拐弯和爬坡作业。接入吹填场地的管道起始端铺设杉木杆制成的管架架设到设计高度。

提前布置陆地吹填配备的预制管道，必须按照吹填管道的铺设进程连接和加长吹填范围的支管。为减少水上管道波浪和风对浮管、管支架组合、管架头本身与周围水工结构的恶性作用，浮管附近和管架头周围设置浮管锚或脊钢索进行控制。

吹泥管的接口处必须保证牢固，两管段之间增设密封填料，预防出现泥水渗漏情况。填充材料制成牛脂编织物、橡胶垫圈均可。管道底的砌块和垫片应稳固，不可发生摇动和变形情况，以免损伤喷砂管道的接头。

可采用T形或Y形三通管连接吹泥浆管的主管线和支线。在吹填施工期间，管壁磨损均匀，管道在铺设时可定期绕轴线旋转，单次进行旋转角度控制在圆周的1/3，可大大提升管材的使用期。

铺设陆路管线时择优选择最近的直线路线，以免和建造路段、其他建筑物相交。管道下穿路段时有全埋或半埋两种选择，利用填充泥土保护管道顶部和两侧。两侧堤坡角度不得超过1∶10，跨堤与下穿管道两侧必须进行压缩，形成供行人和机动车通过的缓坡。

3.7.2 水上吹泥管线（浮管）的设置

水域管道的施工全部选择一根钢管（附浮筒）和一根胶管的1+1组合方法进行，水上排泥浮管两侧端口连接挖泥船与陆地管道。

（1）浮在水面上的浮标管道管段之间的卡箍应稳固紧实，以免受河水流向、波浪和吹填结构作用出现损坏，因此管道设置应尽量选择流线型，不可出现死弯，并预留充足的浮筒管路余长，以便在绞吸船推进一定距离期间不需要拆卸和更换。漂浮在水面上的管道必须用管道锚加固。

（2）浮筒管线在重载情况下仍然露出水面以上，以便于维修和减少水流阻力。

（3）参照水域潮汐情况确定管道锚的放置地点，受潮流影响水域则须抛涨落流向两侧。

（4）浮标管道与陆地喷砂管道的连接方式必须依照地形和水域标高变化的幅值来合理选定。保证连接严密，无漏泥现象，防止由于水位波动导致管道部分严重翘曲。

3.8 挖泥

绞吸式挖泥船最常用的方法是对称钢桩横挖法，即以钢桩为主桩，对准挖槽中心线下插水底，作为横移的摆动中心，利用绞刀架前部的左右摆动缆（龙须缆）交替收换，左右摇摆用于疏浚挖泥。然后用另一根钢桩（次桩）代替桩向前移动。主桩的前进轨迹持续行进在挖沟的中心线上，应根据土壤质量和质量要求设定步距，如果土壤坚硬，可以把跨距做大，土壤很软，跨距做小一些；项目质量要求很高时挖掘到项目的最后一层时，需将步距做得更小。