港航工程建设中的基槽开挖与港池疏浚施工技术探讨

2021-11-28孙文浩

中国科技纵横 2021年6期

孙文浩

（嘉兴市港航管理服务中心，浙江嘉兴 314001）

0.引言

近年来，随着我国水路运输行业快速发展，港航工程建设项目的数量增多。相比于陆地作业，水上和水下作业的难度更大、风险更多，对施工作业提出高要求。基槽开挖和港池疏浚，是为了扩大河床、提高航道的通行能力，满足船舶不断增加的通航需求。只有从各个环节入手，合理选择技术工艺，加强质量和安全控制，才能提高施工效率，实现预期管理目标。以下结合个人实践经验，探讨了基槽开挖与港池疏浚的施工技术及控制措施。

1.工程概况

1.1 基本情况

以某港航工程为例，基槽挖泥量约28万m3。设计日均挖泥强度为1560m3，配置绞吸船1艘，日均挖泥量为2800m3，满足设计要求；护岸基槽开挖量约8.2万m3，配置抓斗挖泥船1艘；疏浚物的运输，配置泥驳1艘，装载量为800m3；置换砂使用定位船进行定位。现场勘查结果显示，基槽持力层以风化岩为主，底部标高为-24m，开挖时先用绞吸船和抓斗挖泥船，超出作业范围的部分，采用炸礁施工法，工程量约为0.48万m3。

1.2 施工特点

（1）基槽开挖的施工量大，施工会干扰周围水域，导致淤泥产生沉积作用，经实测每日沉积厚度约为10cm。（2）疏浚物的运输距离远，而船舶的最大运距为10km，且施工过程中的船只过往频繁。（3）施工工期较短，基槽开挖为180d，港池疏浚为150d，具有较强的紧迫性。（4）基槽开挖时，要求超深、超宽控制在0.5m、1.5m以内，并且挖到中粗砂。港池疏浚时，要求超深、超宽控制在0.5m、1m以内，不能残留淤泥或淤泥质土，清淤后的淤泥厚度在30cm以内。（5）施工工序复杂，包括基槽开挖、机床抛石、清理淤泥、基床整平、礁石爆破、安装沉箱等，前后工序紧密衔接，具有较强的连续性。

2.基槽开挖施工技术要点

以绞吸船开挖为例，遵循分条、分层作业的原则，设置1根钢桩作为摆动中心，对左右边锚进行协同控制，确保吸泥船位置准确。技术要点如下：

2.1 分条施工

基槽开挖分条施工，关键是控制好每一条的宽度，一个简单的计算方法是：钢桩中心至铰刀头水平投影的长度。如果宽度过小，分条数量就会过多，施工过程中就要多次移锚，不仅降低了施工效率，管理难度也提升。本工程中，钢桩作为摆动中心，是开挖作业的基准点，整个开挖面呈现为扇形。后续开挖作业中，到达基槽底部的边线时，分条中间区域不能开挖，会导致边线出现偏差。另外，对于两个分条中间的部位，开挖时将铰刀置于分条的中间，采用向前两步台车的方案进行开挖。

2.2 分层施工

（1）一般情况下，按照铰刀直径的0.5～2.5倍控制。（2）结合土质特点，松软土取最大值即2.5倍，坚硬土取最小值即0.5倍。（3）淤泥的力学性质差，可适当增加开挖厚度至4m左右。另外，开挖边坡按照1：2控制。以粘土层为例，台阶开挖高度和宽度分别控制为4m、8m。

2.3 测量监控

本工程中，基槽开挖过程中，使用声纳测距仪测量开挖深度。但是，声纳测距仪无法对开挖作业进行动态呈现，不能及时发现超挖或欠挖问题。为了解决这一弊端，同时使用1台水下地形扫描仪，将其安装在船体底部，每次开挖10m后，就进行一次测量，作为声纳的基准调校点，从而更为精准地控制开挖深度。

2.4 礁石爆破

如果水下有岩层结构，为了开挖基槽，可采用礁石爆破法。爆破前，彻底清理岩石的覆盖层，以便在爆破作业后减少淤泥生成量，提高爆破作业的安全性，控制好爆破产生的冲击波[1]。爆破完成后，要对礁石进行清理，不能出现遗留现象，否则也会影响人员安全和船只通行。

3.港池疏浚施工技术要点

3.1 分区、分条、分层作业

（1）划分疏浚区。首先对疏浚区进行大致划分，然后结合绞吸船的摆幅宽度，进一步精确划分施工条幅，设备从一端开始作业，向另一端推进。绞吸船在开挖过程中，要观察浮管变化，当浮管拉直、本条幅作业完成，退回设备对下一个条幅继续作业。排砂管最好置于疏浚区中间，并且由专人现场管控，确保船只设备错开，避免造成相互影响。（2）确定分条宽度。分条宽度的确定，以取砂厚度和高程为准，相邻区域的搭接宽度为3m～5m。绞吸船开挖过程中，测量人员使用坐标定位仪进行检测，调整船位缩小偏差值，避免船体发生剧烈晃动。（3）控住分层厚度。分层开挖作业时，控制好分层厚度，应该结合取砂厚度、铰刀直径，并动态监测挖槽深度变化。当挖泥船的荷载变化或潮位变化，就要调整铰刀头的形态。一个条幅开挖完成，及时进行测量，当超挖或欠挖均处于允许范围内，就可退船至下一个条幅。最后对所有测量数据进行汇总，绘制海底基面图，以便发现漏挖现象，安排绞吸船进行作业。

3.2 注意事项

（1）分析环境因素的影响，尤其是水位变化对疏浚的干扰，应掌握洋流、潮汐的特点，合理设计疏浚施工方案。（2）对于弃土的处理，既不能用于回填，也不能影响临近的港口、航道，目前处理方案主要有两种：一是送泥上岸；二是水中抛卸，本工程中采用前者，使用泥驳进行运输。（3）挖泥船开挖作业中的航行速度慢，载重较轻会受到风力影响，载重较重会受到水流影响。为了应对潮汐风流的影响，保证不偏离预定的航迹线，应根据风力和水流的速度，修正压差角和船首方向，注意横槽时避让，防止压耙[2]。

3.3 成品保护

基槽开挖和港池疏浚完成后，水面船只抛锚、吸泥船采砂等行为，均可能破坏基槽。对此，应进行成品保护，安排专人进行现场管理，合理安排后续的作业工序，尽量缩短成品暴露时间。

4.施工质量与安全控制措施

4.1 质量控制

（1）开展测量作业前，对所有测量设备进行检查，确保精度达标、稳定性满足要求；对现场各个控制点进行复测，建立完善的控制网络，作为测量作业的依据。（2）绞吸船上配置差分全球定位系统（DGPS），对施工平面进行定位。深度指示器的使用，可控制铰刀的下放深度，确保满足设计要求。（3）施工人员进行岗前培训，熟悉设计图纸，掌握施工规范，进行技术交底，实现施工作业的规范化、精准化。（4）在疏浚区周围，建立潮汐监测和报告站点，将潮汐信息发送给疏浚船，根据实际情况调整铰刀的下放深度，避免深度和平整度上出现严重偏差。（5）施工作业中，如果某个工序或作业内容不达标，及时反映给技术人员，分析问题原因，确定是人员、环境、设备因素所致；然后采取针对性的解决措施，尽快恢复正常的施工状态。（6）根据测量数据绘制测量图，分析水深、固定断面等数据，评估施工精度值，不满足要求的部位进行标注，并督促施工班组及时整改。

4.2 安全控制

（1）按照规范要求办理施工证件，例如水上水下施工许可证；水上作业人员，均要佩戴安全防护措施，穿戴救生衣；现场配置交通警戒船，根据现场的通行情况进行调度指挥，既确保正常施工，又能减少对过往船只的影响。（2）施工船舶抛锚时，使用相关的指示标志，让其他船只看到施工范围，避免误入这一区域影响施工作业。（3）在设备配置上，要求作业船只带有废污油舱，设置围油栏，长度不低于300m。在施工过程中，船只产生的废污油装在舱内，而不能直接排进水域，来保护正常水质。（4）沉管在水下敷设，为了避免过往船只碰触，因设置显眼的标志来定位。浮管位于水面上，为了减少对通行的影响，应控制好浮管的长度和位置，不要设置在关键航道下方，并设置夜间指示灯，间距控制在40m～50m，为船只夜间航行指引。