航道疏浚工程施工中疏浚船舶组合应用

彭书琪，王亮

（长江南京航道工程局，江苏 南京 210000）

1 工程概况

某航道右侧拟建码头，为确保航道运行宽度，必须向拟建码头西侧和南侧水域改道扩建。东西向扩建航道总设计长度为1584m，通航宽度60m，航道底高程为-4.8m。初步估算的航道扩建段总疏浚面积为32×104 m2，总疏浚土方量为197.78×104m³，疏浚土中约118.94×104m³方量吹填至拟建码头陆域。

该航道疏浚工程扩建段涉及土方量大，工期紧，为保证施工进度，必须采取船舶机械组合施工，以提升工效；扩建航道段来往船舶多，必须根据现场情况、水域地质条件等合理制定施工方案并严格执行，将疏浚施工对航道运行的不利影响降至最低。

2 施工方案设计

2.1 吹填土

结合航道疏浚段地勘资料及设计要求，航道疏浚段主要有砂土、黏性土、淤泥质土等土质，分布情况及方量见表1。按照《疏浚与吹填工程设计规范》（JTS181-5-2012），以淤泥为吹填土后土体软弱，排水性差，固结缓慢，必须采取特殊的加固处理措施[1]；黏性土固结时间长，固结难度大；中砂和细砂具有较好的填筑性和高渗透性，固结速度快。为此，应以东西航道（50+140～49+287.8）砂土疏浚土为主要吹填材料，增强地基处理效果。

表1 航道疏浚段土质情况（单位：×104m³）

2.2 施工机械配置

2.2.1 绞吸船

1600m³绞吸式挖泥船可一次性完成淤泥开挖、输送、卸除等疏浚工序，并能展开连续作业，对于航道疏浚吹填较为适用，可直接完成2km 距离以内的管路输送吹填要求，无需增派吹泥船和加泥驳。然而49+260处桩位区地面标高超出施工水位标高，为确保绞吸船吃水及施工速度，必须增派挖掘机与绞吸船同步作业，从而将高出施工水位标高的砂土（约24.78×104m³）堆填至北侧陆域。剩余方量疏浚土连同连接水域疏浚土一起抛填至规划抛泥区。

在绞刀桥架水平状态下，1600m³绞吸式挖泥船总长33.9m，船宽7.95m，型深2.46m，空载和满载时吃水1.32m和1.50m，总重量149t，配备Ф559mm×18.5/10.5m 规格的定位桩以及2 只720kg 横移锚。

2.2.2 斗式挖泥船及耙吸挖泥船

按照设计规范，斗式挖泥船及耙吸挖泥船均适用于黏性土、砂土及淤泥质土的挖掘，且相应桩号段施工环境也符合两种机械作业要求。结合该疏浚工程机械配置，4500m³耙吸挖泥船和8m³斗式挖泥船的调遣距离分别为555.6km 和185.2km。按照《疏浚工程预算定额》（JTS/T 278-1-2019）展开测算，使用斗式挖泥船完成疏浚作业比使用耙吸式挖泥船的总造价少187.46×104 元，为此，该航道扩建疏浚工程相应桩号段采用斗式挖泥船外抛施工。

4500m³耙吸挖泥船最佳施工参数取值情况详见表2，在疏浚期间，真空〈-4.0bar 意味着泥浆密度过小；而当真空〉-0.8bar 时且压力增大，流速降低时，说明疏浚物输送不畅且堵耙可能性较大。吹填期间，压力随着吹填距离地增大而增大，但当排出压力〉9bar 且流速降至3.0m/s 时，表示吹填输送过程受阻，存在较大的堵管或管线爆管、节段爆开的可能；吹填施工过程中真空应取正值，并应在2.0～3.0bar 之间取值。

表2 4500m3 耙吸挖泥船最佳经验参数

8m³斗式挖泥船总长44.2m，船宽16.8m，吃水深度3.4m，设计肋距0.6m，抓斗斗容为8m³；吊臂长23m，主卷筒卷上、卷下速度分别为0～16.7m/min 和0～13.8m/min；开闭卷筒卷上、卷下速度分别为0～30m/min 和0～40m/min；臂架起伏卷筒卷上、卷下速度均为0～45m/min×2；回转速度为0～1.8r/min。其抓斗提升能力为45t，提升高度及挖泥深度为水上6m 和40m；在水深20m 及流速3m/s 的情况下，漂斗角＜20°。

2.3 机械数量

8m³斗式挖泥船设计生产能力为400m³/h，为完成该航道疏浚段54.10×104m³疏浚任务约耗时1349h，考虑到通航对改建疏浚施工过程的不利影响后，挖泥时间利用率仅能达到45%[2]，为此，完成航道疏浚任务需要2997.78h，共125d。配备1 艘8m³斗式挖泥船能在要求工期（6 个月）内完成开挖疏浚任务。

绞吸式挖泥船泥泵设计流量为1500m³/h，根据泥泵管路吸输生产率推算疏浚挖掘生产率。该航道扩建工程疏浚土体泥浆及河水密度分别为1.2t/m³和1.026t/m³，经过估算，泥浆质量分数取20.9%，泥泵管路吸输生产能力可达到314m³/h，按照该航道设计疏浚量，完成东西航道疏浚任务约耗时351d，超出要求工期（6 个月），故必须配置2 艘1600m³绞吸式挖泥船并行作业，以确保工效和施工进度。

此外，还需配置2 艘1200m³泥驳，与斗式挖泥船配合实现疏浚土外运；3 艘720kw 锚艇，用于抛锚及管道拖拉；1 艘装载12 人次的交通船，用于拉运施工人员；直径700mm 及直径800mm 的吹砂管道2500m 和2000m，用于疏浚土陆域吹填；6 台320t 挖掘机和28辆7m³四轮驱动运输车，用于路上开挖及运输；5 台3m³装载机，用于堆高开挖料。

3 疏浚施工流程

3.1 斗式挖泥船疏浚外抛

该航道扩建疏浚工程与水域及部分东西航道相连的疏浚土疏浚任务由8m³斗式挖泥船和1200m³泥驳配合完成，挖出的疏浚土外抛至7km 以外的规划抛泥区。使用斗式挖泥船开挖连接水域及航道时，应从南向北展开，以避免与绞吸式挖泥船作业发生干扰。

施工开始后，按照设计要求将斗式挖泥船拖运至起始开挖处，结合挖泥船性能、施工任务、航道环境及锚缆长度抛锚；通过挖泥船吊杆和钢索吊抓挖泥斗，以使挖泥机始终处于旋转状态，能灵活抓取设计半径内疏浚土并直接将疏浚土转送至在旁停靠的泥驳。

站在挖泥船上的测量工结合水尺并根据实时潮位确定挖泥深度，并通过水坨打水的方式控制开挖底标高。挖泥疏浚过程中，应结合土质实际、水流及波浪、淤泥厚度、回淤等情况实施超挖，但应将超挖量严格控制在允许范围。

3.2 绞吸挖泥船开挖、吹填

由2 艘1600m³绞吸式挖泥船相向施工。航道扩建区域一侧的绞吸船配置长2500m、直径700mm 的水上水下排泥管线，以连接水域及东西航道端头为起点开挖，相对侧绞吸船则配备直径800mm、长2000m的排泥管线，从起点处向连接水域方向开挖。所配置的排泥管线组装后全部推入水中。与此同时，根据围堰面积、吹填高程、挖泥船总扬程、潮位变化等，确定陆地吹填管线的平面位置。待将水陆管线合理连接后，下绞头挖掘。挖泥船按照横挖法分行、分段、分层挖泥，结合所使用绞吸挖泥船性能，每30～40m 一行，每100～150m 一段，每层2.0m。开挖期间，通过GPS 自动定位系统实时定位，保证开挖精度。

3.3 挖掘机开挖、运输

对于陆域先修场内临时道路的开挖，应从南向北推进，并将开挖料运抵先修场最北端后加高堆存。堆存区两侧设置有2 条临时施工道路，道路走向根据开挖施工进度及开挖料堆存情况适时调整。临时道路采用原地基以上增设0.3m 厚二片石层+0.15m 厚碎石层的结构。《水运工程质量检验标准》（JTS257-2018）规定，航道疏浚任务结束后，必须经扫海测量，并应确保设计底边线内开挖范围符合设计要求；实际开挖断面达到并超出设计开挖断面，且边缘水域无浅点存在[3]；边坡开挖坡度及范围均符合设计。经过质量验收，该航道扩建疏浚工程质量完全符合检验标准，疏浚任务比原定工期提前24d 完成，使工程经济效益和社会效益得以提前发挥。

4 结论

本文对航道扩建疏浚工程施工过程的分析表明，结合工程实际使用组合挖泥船舶能充分利用耙吸挖泥船、绞吸挖泥船、斗式挖泥船机械设备技术性能，优势互补，显著提升疏浚吹填施工工效。本航道扩建工程疏浚任务的顺利完成说明，科学合理的方案设计及疏浚船舶组合应用，精细化的疏浚施工过程组织与管理，是保证工效与工程质量的关键，也为类似内河航道疏浚工程提供了成功经验。