疏浚吹填施工技术在港口地基工程中的应用

◎丁群 浙江省海港投资运营集团有限公司

1.港口疏浚吹填概念

疏浚吹填属大建筑领域，该项作业施工简单而言就是应用水力或机械的方式，挖掘水下的土石方并同时进行输移处理的操作。从建设施工角度来讲，疏浚吹填工艺是从前期河湖沿岸的土质、水质勘探，到中期的测量机械及设备的应用、软件分析，再到后期作业施工智慧场地的实施应用，都是提高水域通航能力及城市生态建设实施的基础和条件。随着社会文明的发展与进步，疏浚吹填工程作业对人们的生活环境改善以及经济发展起着越来越显著的提升作用。其中港口疏浚吹填作为我国建设海洋强国的战略目标，起着不可或缺的庞大作用。所谓的港口疏浚是指海岸带海岸修复、围填海、水质监测、深海养鱼、动植物在盐碱地的成活，以及远海岛礁建设、土石方施工、园林景观绿化等内容。

2.项目背景

此次疏浚吹填的作业区地处河海资源丰富的浙江省境内，整体施工场地呈矩形围设，分东西、南北两片作业区，里程分别约长2.6km及6.5km，作业面积可达13.15km。施工内容涵盖隔堤和吹填两大项，其中吹填面积在7426.51万m左右。经过实地勘察结果可知，该区域内的工况等级为3级，海内土层多为黏土，淤泥质量为土质中的1等级。出于对项目自身条件的实际考虑，技术人员最终选定借助专业的绞吸船辅助施工，同时用直接吹填的方式将区域内的淤泥推至港口新区的滩面范围内。

3.绞吸式挖泥船疏浚作业

3.1 工艺流程

作为专业的疏浚设备之一，绞吸挖泥船操作起来虽为简单，但必须具备一定的先后作业顺序，如图1所示。

图1 绞吸船挖泥作业流程框图

3.2 船舶定位

介于港口面积大、范围广的先天优势，疏浚吹填期间虽然利用专业的大型机械设备辅助施工，但船体的定位工作也最不应该被忽视。为实现更有效的疏浚和吹填结果，在挖泥船开展疏浚作业前期，要通过安装专业的定位仪器来达到有效的船体定位，为后续的疏浚和吹填作业提供有利的范围价值。此次在挖泥船上安装的仪器设备配备有知名的DGPS定位系统，可根据疏浚的具体情况将海上的挖泥船予以精确的定位处理，所得专业数据通过专用电台传输至后台，同时自动生成专业性极强的图稿文件，并在后台及时地将数据予以分析和处理，给出最精确的参考数值，为挖泥船施工作业提供科学的数据支撑，借助自身导航系统的优良作用，将船体各部位功能实现强强连接，随时建立清晰的水下三维效果电子图稿，实现船舶定位的终极效果。

3.3 抛设横移

抛设横移操作期间，横移的绞车将绞刀头从一侧移到一侧，以钢桩作为每个同心圆的圆心。虽然船体是静止的，但相对于远离船头方向移动台车会导致挖泥船前移，这称为“步进”，由此操作实现面切割工序。待每台车到达其位移最大位置时，随即开展自由落体操作，由此释放辅助桩体落地，用于固定船体的位置，同时借用吊索装置提升工作桩使其离地，随后对于靠近船头方向移动台车回到其位移最小位置，释放工作桩，借助吊索装置提升辅助桩就位，完成整个横移的操作。图2为绞吸船挖泥示意图。

图2 绞吸船挖泥示意图

3.4 船舶分段作业

介于实际的挖槽长度明显超过设备船内的管线长度，为达到污染处理的综合效果，在整个疏浚作业期间，工作人员选择船只分段的形式逐一开展相关工作。首先在挖槽的边线方位，折线期间予以分段处理；其次出于对开挖槽体尺寸和工期等因素的考虑，展开分段作业；另外在实际的处理工艺方面，包括实际所得的数值及土层情况，予以分段、分层处理，并为降低对既有航线的运营影响，特殊情况下务必要采取暂避的方式分段开展。

3.5 船舶分条作业

与分段作业类似，因为对本港口实际条件因素的考虑，挖泥船在具体开展疏浚作业前，受水域深浅不一条件的制约，需在挖宽的最小和最大范围内，实行分条、分层及分刀和分厚度的实际操作。首先在操作时，可将疏浚区域分条处理，每条仅按80-100m的距离进行相关疏浚作业；分层的时候可将厚度控制在2-4m之间，这样操作非常适合绞刀头的作业能力；且分刀的厚度也要控制在0.3-1.0m范围内，每层可按照2-4刀进行操作。图3为分层开挖示意图。

图3 分层开挖示意图

3.6 边坡作业

介于槽外的泥沙都具备一定的回淤作用，故而港口航道存在边坡较浅的情况。针对此情况，在实际的边坡处理作业期间，果断地实行分道通航制度，遇顶流情况可紧贴一边的海岸线，遇绿浮筒使其从偏下游位置平安通过，由此可解决锚链与浮筒相互缠绕的问题，保证挖泥船正常作业的前提下，还可提升作业的整体效率，与此同时也可改善海面的风流合力，为船舶提供有利的作业条件和环境。对于堤岸边更为浅的边坡位置，疏浚处理期间更要对实际操作的宽度、厚度予以严格控制，确保整个边坡疏浚维护后的整洁、美观和安全，降低二次维修的经济投入。

4.排泥管线施工

4.1 管线布设总原则

介于绞吸式的挖泥船工作原理为利用离心泵产生真空吸进水下泥浆，从而进入泵体，然后由其产生的排压挤压泥浆在排泥管中流动，再通过输泥管将浚挖泥土排至指定的吹填区。故而涉及到的排泥管线作业环节，也是此次施工中的重中之重。立足于项目的实际情况，工作人员最终以缩短作业排距为基础设置原则，最大限度降低环境影响，科学合理设置浮管及岸管的排布工作。

4.2 浮管布设

（1）依据项目现场情况，工作人员搭设了适当的排泥管架，以使排泥管线通过支墩及管架翻越堤顶进入吹填区。（2）同时沿用法兰加胶垫圈的连接方式，螺栓加固环节特采用空压机带动的风动扳手予以实际的加固处理，用以保证管线的连接密封性，确保管线不发生露泥等不良情况，随之将管线用浮筒架起。（3）沿堤向排放区域延伸架设，架设中如遇道路可建筑坡道或破路下埋，以不碍道路畅通。与此同时继续沿用法兰加胶垫圈的连接方式，再次实现各管线的连接密封性。

4.3 滩涂管布设

首先要按设计图稿要求，埋设一定的冷却管和温控管（即滩涂管），通过冷却管可以有效地削减砼地早期温峰，降低其内部最高温度，同时减少砼内表温差值，有效防止裂缝产生。在进出口离顶面砼以下10cm位置，采用塑料管对接，且钢管不得露出砼面，反之冷却管在砼终凝后及时进行压水循环。冷却管的通水时间要控制在7-10天以内，必要时根据实际的港口测温结果予以确定。在砼温度测试期间，峰值以前每2h监测一次为基准，峰值以后每4h监测一次，以此持续5天作业，然后转入每天测2次的操作环节，直到温度变化维持在一个稳定的状态，且每次检测结束后及时填写测温记录表。等待冷却水管通水全部结束以及最后的养生环节完成后，用水泥砂浆封堵冷却管，以实现冷却管的初期降温结果。此项操作要求足额区域内有专门的人员对其负责，选择适宜的水泵设备，务必确保冷却系统的正常运行。

4.4 岸管布设

此次岸管的布设工作在吹填区域内逐一开展，且一分为二的分时段进行。介于排泥管的分头设置原则，岸管的布置间隔距离定为200m，与此同时在此处设置一个专业的胶管设备，便于后续的拆装操作。且为降低围堤被冲刷毁坏的后果，在具体的岸管泥浆喷射期间，要与堤岸的坡面线保持30m以上的距离为最佳。

4.5 出泥口喷头

为更好地达到疏浚和吹填的实际效果，在挖泥船作业前期，要装好漏斗形的喷头用于出泥的处理。遇近距离的堤岸范围，要对喷头做特殊处理，降低所喷泥沙对堤岸的直接冲刷，另外，实际的出泥喷头形状要以具体吹填堤岸的高度、宽窄及结构来确定，常规状况下以漏斗形为准即可。

5.挖泥

此次挖泥作业使用的方式为横挖法，且为对称方式同时开挖。首先将挖槽线的中心点予以确立，随后开展第二步横移中心的确立，然后通过船只内部构件绞刀架实现不同方位的摆动操作，实现交替和收换的工作，并保持一定的连续性。在另外的钢桩位置，开展换桩和跨步的前行操作。需要注意的是，在整个挖泥期间，要随时保证中心线的准确程度，不可随意扭摆找错方向，在设备破土而入时，借助真空泵实现抽砂的最终结果，最后按照2m厚度的层面实现分层、分段的吹填作业。

6.结语

介于疏浚工艺经济性好、处理彻底等优势，国内外普遍采用该项技术进行港口及河道底泥的工程治理。如何提升和改善港口污染物的无害化及资源化，已成为业内备受关注的议题。当下，疏浚吹填工艺在农田、林地、园林绿化及严重扰动的土地修复与重建等工程项目中应用广泛，该技术在作业过程中使底泥的有机部分转化成土壤的改良剂，也是目前被认为最具发展潜力的资源化利用方式手段之一，极具推广价值。