基槽开挖技术与质量控制措施研究

秦艳彬 中交广州航道局有限公司

基槽开挖是整个施工过程中最关键的一步，施工质量与施工效果密切相关，充分体现了开挖技术在施工中的重要作用。

1.工程概况

深圳机场三跑道扩建工程场地陆域形成及软基处理工程内容包括：外海堤、跑道区、滑行道、土面区、水面区、场区围堰、穿越道及绕行滑行道等七大功能区的陆域形成及地基处理。其中，新建第三跑道规划长度3600m、宽度45m，呈南北走向，距离二跑道外海堤200m，广深沿江高速300～350m；跑道区基槽开挖范围：长度3650m，底宽77m，面积28.10万m2。基槽开挖底宽度77m，两侧1:5放坡，开挖深度3.17～14.11m，基槽开挖以土质控制为主，标高控制为辅，设计开挖量为232万m3。基槽开挖的平面位置图如图1所示。

图1 基槽开挖的平面位置图

跑道区基槽开挖典型断面图见图2。

图2 三跑道基槽开挖典型断面图

2.基槽开挖施工的特点

2.1 工序联系紧密

跑道区基槽开挖主要包括清理淤泥（三类土）、少量黏土及硬质材料（一、二类土）等，施工工序与基槽中粗砂回填工序、滑行道区中细砂回填工序、缓冲带中细砂回填工序、以及土面区纳泥和真空预压工序紧密联系，不能随意调整施工顺序。每一道工序都要按照规范的程序进行，从而保证各部门、各单位的协同工作，各施工工序衔接顺畅，保障项目总体工期。

2.2 施工要求高

基槽开挖对施工质量要求高，所有的施工活动都要保证基槽的深度和宽度能满足相关规范及设计要求，特别是超深和超宽两个指标。根据《港口、航运工程规程》及《疏浚与吹填工程施工规范》（JTS207-2012）要求，基槽宽度不能高于1m的预设标准，深度不能大于0.5m，施工过程中挖出的淤泥不能存放在基槽内，淤泥需放置在其他位置[1]。当基槽开挖到-7.0m高程及以下区域，开挖土质除淤泥外，存在约0.5m厚的黏土夹层及其他硬质土。此时，仍应严格控制开挖的深度和宽度。在硬质土开挖过程中，明确提出基础槽宽度不宜大于预设参数1.5m，深度不宜大于0.5m。

2.3 施工工期短

因跑道区基槽开挖是跑道区施工的第一道工序，后续多个施工工序与之衔接，需要在较短的时间内完成疏浚施工，整个施工过程的周期较短。且通常情况下，港航工程相关的基槽开挖（包括防波堤、外海堤、跑道区、围堰等基槽开挖）需要大量开挖工作，使得基槽开挖的工期更加紧迫。因此，相关施工人员需要与各部门协调，以加强整体施工质量和效率，确保在规定时间内完成基槽开挖。

2.4 施工工程量大

港口、航运工程的基槽开挖施工通常具有工期短、疏浚量大的特点。施工单位为了在规定的时间内完成施工，基槽开挖后若不能及时回填基槽，会造成回积淤泥，需要进行槽底清淤开挖，进一步增加基槽开挖的工作量。

2.5 疏浚土处理难度大

基槽开挖的疏浚土按照环评报告要求，需外抛至大万山等规定海域或上岸处理。因外抛泥驳作业周期长，而项目工期紧张，为纾解项目纳泥困境，经设计变更，将部分开挖疏浚土调整为场内纳泥，土面区可收纳约160万方疏浚土，采用抓斗船+泥驳+转吹泵船、或小型绞吸船+挡水围堰+箱闸式排水口等施工工艺处理开挖后的疏浚土，同时可一定程度上节约施工成本。

3.施工技术

3.1 基槽开挖准备

基槽开挖以土质控制为主，标高控制为辅。目前，跑道区基槽开挖已完成B/C/D/E/F，完成长度约为1850m，完成方量约为95万m3。现已安排一艘抓斗在G区北侧进行施工，另一艘抓斗在G区南侧进行，两边同时进行为供砂提供工作面。根据现场施工情况以及后续卸泥能力，进行匹配抓斗船。同时，根据施工进度要求，及时改进施工工艺，可考虑引进绞吸船进行转吹。现场施工平面布置如图3所示。

图3 基槽开挖平面布置图

3.2 基槽开挖流程

基槽开挖的工艺流程图如图4所示。

图4 施工工艺流程图

3.3 基槽开挖施工方法

（1）项目施工即使人员根据设计平面控制参数，编制挖泥专项施工方案，编辑挖泥施工专业文件，审核无误后输入挖泥船电子图形控制系统，并在施工现场建立相应的水文观测站，根据水文观测的实施潮位，指导挖泥船施工，并将实时潮位数据提供给测量船。

（2）本工程采用6方的抓斗挖泥船，另外配备1000t自航驳进行抛泥作业。设备选择条件根据基槽的土质、工程量、挖掘深度、土层厚度、疏浚深度、船舶性能等综合因素进行分析选择。

（3）基槽开挖采用水平分段，竖向分层，纵向分条的方式进行施工，单个分段的长度大概控制在50-60m范围内，挖泥船平行基槽分条开挖时，采用从上而下有序开挖的方式，每层开挖厚度2m，宽度10m，每条基槽开挖重叠宽度不小于2m。根据施工断面的形状和实施潮位变化情况调整抓斗船的下斗深度。

（4）根据抓斗船的导航、平面坐标、定深控制系统来控制平面位置和开挖深度，开挖原则按照“下超上欠，超欠平衡”进行，开挖基槽的槽面不得留下浅点。

（5）由于基槽的泥质变化会影响开挖深度、坡度等控制，所以在施工过程中做好开挖泥质记录，尤其是对泥质特性，若发现泥质条件与勘察设计不符，及时反馈至监理工程师和设计单位，对基槽开挖影响较大的，应暂时停止开挖，研究下一步处理方案后再继续开挖。

（6）开挖中基槽应进行逐段验收，每段验收之后为后续工程提供施工。验收前应先进行检测，采用RTKDGPS与数字化测深系统结合，测量若发现基槽开挖断面有浅点，采用抓斗船进行清除，达到验收标准要求为止。检测应该进行开挖前测量和开挖后测量，对比开挖效果，绘制2×2的测点地形图，5m绘制一个断面地形图，供工程实时使用。开挖验收标准以高程和土质控制结合。

3.4 疏浚土处理

为减少疏浚土外运，减少砂料用量，根据最新的设计优化，已将跑道区西侧B-4、C-4、D-4、E-4、G-4、H-4和J-4区作为基槽开挖疏浚土回填区。标高0.0m以下的疏浚土回填使用水上挖掘机施工，基槽开挖的疏浚土通过1000t平板驳运至回填区，水上挖掘机靠泊平板驳船，竖起定位桩后将船舱中的疏浚土回填至指定区域，标高0.0m至+2.0m部分拟采用绞吸船吹填或钩机泵船转吹的施工方法[2]。

4.基槽开挖质量与安全控制措施

4.1 质量控制措施

（1）平行基槽的开挖，严格按照分条分幅、分段分层的要求进行，船舶进场后，开挖前应进行试挖工作，测试开挖深度和船舶设备控制是否匹配[3]。

（2）基槽清淤以土质控制为主，以标高控制为辅，在施工过程，挖至设计土层后对槽底土质和标高进行现场校核。

（3）抓斗挖泥船定位采用双GPS或RTK，确保平面位置准确；施工船进场施工前，选择天气条件、周边环境较为合适的工作日，将施工船所使用的GPS或RTK与控制点比对进行校准，确保GPS或RTK的精度符合施工要求。

（4）对于基槽开挖宽度应严格控制，严禁超宽，施工过程中按照规范要求及时绘制基槽分段、分条的施工平面图，特殊区域应加密绘制，保证基槽开挖精度，减少废弃土方。

（5）为防止漏挖，抓斗船挖泥按条与条之间搭接2m、段与段之间搭接5m重叠施工。

（6）定期对挖泥船定深控制系统、深度显示器进行校准；防止漏挖、超挖。

（7）基槽开挖完成验收时，采用高程和土质双控进行验收。在达到设计标高后对基槽底土质进行取样检查，应与勘察样本进行核对。核对是否满足设计要求的达到硬土层，满足要求后形成工作面立即安排基槽填砂，避免基槽回淤。

（8）基槽开挖先进行上层施工，分层的最后一层待已开挖区段可形成填砂工作面以后统一开挖，分区段验收后立即开始填砂作业，避免基槽回淤。若验收时间和填砂作业时间间隔7天以上，对该区段重新进行复测，若有回淤，应重新进行清淤验收合格后，方可进行回填砂施工。

（9）基槽开挖过程中了解基槽开挖情况，及时进行施工过程检测，绘制施工过程基槽开挖断面图。根据施工过程检测结果及时调整施工电子文件，指导施工船舶优质高效运行。

4.2 施工安全控制措施

（1）根据有关要求取得水上和水下作业许可证，只有取得作业许可证才可以进行正式的施工活动。水上施工人员应加强安全防护措施，必须穿上救生衣。在施工现场放置交通警示船，第一时间掌握施工区域附近的航行情况，合理调度往返船舶，实现所有船舶的航行畅通，保证施工现场的正常运行[4]。

（2）船舶在锚泊时，需要放置锚泊指示器，用于通知其他施工船舶，防止误入其他施工现场的情况。

（3）在施工船舶的配置中，要增设废油舱，除了配置长度300m以上的油栏外，将船舶在施工过程中产生的废油倒入废油舱，一定不能排入水中，否则会对水环境造成严重污染，造成水质影响甚至威胁海洋生物健康。如果发生漏油，应先用油栏进行围护，再完全拆除，以控制不良影响的发生。

（4）潜水管铺设在水下，具有很强的隐蔽性。为防止过往船只误碰，敷设位置应设置明显的定位标志。

（5）浮管的安装在一定程度上会影响船舶的平稳航行。为了合理有效地解决这一问题，不允许安装过长的浮管。并准确控制浮管的位置，不能在重要航道下设置；浮管敷设后，按40m—50m的距离放置夜间指示灯，通知过往船只，防止夜间航行时船只与浮管相撞。

5.结束语

本文针对滨海地区机场跑道的基槽开挖进行分析，结合其工程地质概况、海洋特征属性、施工环境等不同的特点，提出了抓斗船的施工技术要点和施工质量控制措施，并对施工过程中的安全控制措施予以补充，为类似港口、疏浚项目提供了可供借鉴的经验。