航道疏浚工程中的施工技术

　　摘要：本文以某工程为实例，从该工程的土质、水文等特点进行解析，对选择的主要施工船舶施工工艺进行分析，确定了航道疏浚工程的挖槽、边坡的施工方法及工程质量的控制等。
　　关键词：航道疏浚；质量控制；施工工艺；绞吸挖泥船
　　长期以来，航道疏浚一直对国民经济的发展，特别是对水上交通、水利防洪、工业发展和城市建设、海上能源产业等有着重要的影响。在航道疏浚工程中，无论是从疏浚工程质量还是从疏浚工程进度、费用等方面考虑，合适的施工方法都在其中起着决定性的作用。本文以海南某水域配套工程为实例，对该工程的工程条件进行解析，针对这些工程条件对航道疏浚工程中的施工技术进行分析。
　　1.工程概况及工程条件
　　1.1工程概况
　　海南某水域配套工程航道入口为某海湾-6.0m水深处，南至该海湾内。航道总长7.05km，航道设计底标高-6.0m，通航宽度110m，边坡为1：5，总疏浚量为1015.29万m3。疏浚土处理方式为吹填造陆，吹填造陆有4个纳泥区。
　　1.2工程条件
　　根据对施工区域的工程条件进行勘察，显示该区域以偏北风（WNW-ENE扇区）的平均风速相对最大，偏西南方向的平均风速相对最小，附近海域的潮汐属不正规半日潮性质，通航水位按0.3m考虑；工程海域常浪向为ENE，频率为30.1%，次常浪向为NE，频率22.9%。由此可见，海流及风浪对工程施工影响不大，但航道外段疏浚在无掩护的水域内施工，外海风浪对施工有一定的影响。开挖土大部分以淤泥质类、粘性土类、松散-稍密砂土类为主，因此疏浚土的可挖性较好。另外，由于航道施工水域有大量渔船往来，若渔船出现违规作业则易对施工船舶造成安全威胁。
　　2.施工船舶的选择
　　根据现场条件、疏浚土方处理要求、工程量及地质情况，为了保证工程顺利进行，在综合考虑施工船舶的可靠性和适用性，结合各种施工船舶的优缺点进行分析后，决定采用设计产量为3500m3/h的绞吸挖泥船配合斗容为8m3的抓斗船挖泥船进行施工。在本工程中主要施工工艺是合理安排两种挖泥船的配合施工。在距离吹填区域4km范围内的土方采用设计产量3500m3/h的绞吸挖泥船，连接水上浮管，用船上泥泵直接将土方吹填至纳泥区；航道边坡区域土层较薄及航道北侧不适合绞吸船直接施工的区域，利用斗容8m3的抓斗船挖泥船配泥驳开挖后抛至较远的纳泥区。
　　3.疏浚工程施工工艺
　　3.1绞吸挖泥船施工工艺
　　3.1.1船舶定位方法航道疏浚工程主要为水下施工作业，隐蔽性极高，施工船舶在施工中的正确定位是需要重点考虑的问题。本工程中采用DGPS即差分全球定位系统，该系统定位精度1m。利用《疏浚工程电子图形控制系统》与HYPACK软件通过计算机进行数据处理，在电子屏上显示设计挖泥区段轮廓线、设计挖槽边线、绞刀挖泥运行轨迹、实时导航数据，同时与水位遥报仪、水绞刀深度指示仪相连接可实时显示挖深、瞬时水位、挖槽横断面图或水下三维立体图等。
　　3.1.2分层施工根据开挖泥层的厚度，施工采取分层开挖。分层挖泥的厚度应根据土质和挖泥船绞刀的性能确定，取绞刀直径的0.5~2.5倍；分层上层宜较厚，以保证挖泥船的效能；最后一层应较薄并预留备淤深度以保证工程质量；当泥层过厚时应在高潮挖上层、低潮挖下层，以减少坍方。施工中分两层开挖，上层厚度取2~3m，下层厚度取1m。
　　3.1.3分条施工绞吸挖泥船采用钢桩横挖法施工，在施工时需进行分条施工。分条的数量不宜太多，避免增加移锚、移船时间，降低挖泥船的工效。根据当地水流流速及横移锚缆抛放长度，绞吸挖泥船的最大挖宽一般不宜超过船长的1.1~1.2倍。
　　3.1.4边坡施工开挖边坡时根据设计图纸及现场试挖情况计算放坡宽度。泥面较薄的地方按矩形断面直接开挖到设计深度，泥层较厚的地方则分层按阶梯形断面开挖，上层边角的泥沙受其自身重力、水浮力及水流的作用，自然坍塌后达到设计边坡。
　　3.1.5吹填施工吹填施工是使用泥泵将挖出的泥土输送到指定填土地点并对泥土进行综合利用。本工程吹填标高控制在围堰顶标高下0.5m。当排泥管线需要穿越航道时选用耐磨损、厚度较高的钢管和胶皮套作为水下沉管，以减少占用水域面积，避免影响过往船舶通航。
　　3.1.6排水口设置吹填施工排水根据吹填区的平面布置，充分利用分隔围堰起到沉淀池的作用。根据本工程特点，靠近航道的两个纳泥区排水口宜设在吹填区的东北角，面向外海区域。泄水口的宽度为10~15m，其结构采用能调节吹填区水位，易于维护的溢流堰形式，用槽钢(或工字钢)作框架，并用斜撑加固，配以木制活动闸板。施工时随着排水口附近泥面标高的升高相应加高闸板，提高堰顶溢流标高，并利用浮体、防护帘、重块、锚缆和锚块铺设＂防污帘＂，以降低泄出水的泥浆浓度，防止水体二次污染。较远的两个纳泥区排水口的设置则需与砂袋围堰施工衔接，排水口朝向西北方，面朝大海、背离红树林自然保护区及养殖区。施工流程如下：施工准备 底层抛砂 铺设土工格栅及防老化土工布 充填袋施工 回填砂施工 塑料排水板施工 继续充填袋施工 钢管铺设施工 充填袋压护钢管施工。
　　3.2抓斗式挖泥船施工工艺
　　3.2.1施工方法测量人员放置定位浮标后泥驳拖带抓斗船进入施工区，实测水深与施工图水深校核好后根据DGPS系统进行精确定位，随即放下抓斗定住船位。开挖航道时抓斗船布置应充分考虑水流流向，利用水流的作用冲刷挖泥扰动的泥沙，提高疏浚效果。抓斗船施工为非连续性，施工区开挖泥层较薄、土质松软，采用梅花挖泥法施工，即挖泥时不连续下斗，斗与斗之间留有一定间隔，前移后挖第二排斗时在原第一排两斗之间处下斗，这样依次前进使所挖的泥面呈梅花形的土坑。
　　3.2.2边坡开挖边坡开挖则采用分层阶梯法开挖，按照＂下超上欠，超欠平衡＂的原则按矩形断面开挖，最后自然塌落形成边坡。在开挖过程中运用超欠比为1：2的梯形开挖形式进行开挖，从而确保其满足设计坡比1：5的要求。
　　4.疏浚工程质量控制
　　施工前工程人员把施工文件输入挖泥船电子图形控制系统；施工中必须勤看水位、勤测水深、勤对船位。根据施工断面图形、实时接收的潮位变化情况及时调整下绞深度，控制挖深，只有当实挖深度符合设计要求时挖泥船方可前移，施工中需注意掌握回淤情况，摸索回淤规律，并经常测量船尾水深，定期进行浚后挖槽检测工作。在施工初期可通过试挖观察和分析回淤情况，掌握回淤规律，以确定备淤深度。施工期间定期对挖泥船定位系统进行校核，并使用导标和DGPS校正船位，挖泥船驾驶员严格按照施工导航图形所显示的开挖宽度控制挖槽宽度，以保证实际开挖位置在设计开挖范围内。分段、分条施工时需保证段与段之间的衔接，并使挖泥船一侧始终处在分条交界处堑口的边线上，在航道各施工段之间交接处按一层接搭20m的重叠长度，防止漏挖。
　　5.结束语
　　综上所述，从本工程的施工情况来看，无论是工程质量，还是进度、费用等方面，都基本达到了预定目标，取得了较好的效果。航道疏浚工程为水下施工作业，且随着施工作业的进行及季节、天气变化，水流环境极易变化，这都给航道疏浚施工质量造成了不小的影响。为了达到设计要求，满足业主的使用需要，在有限的时间及资金下，综合考虑土质适挖性、土方调配、回淤影响、施工技术控制等因素，采取最优化的施工工艺进行航道疏浚施工，是航道疏浚工程中的重点。
　　参考文献：
　　[1]JTJ319-1999.疏浚工程技术规范[S].北京：人民交通出版社，1999.
　　[2]明晨.软弱土质环境下航道疏浚工程的绞吸式施工方法[J].南通大学学报（自然科学版），2016，15（01）：44-48.
　　[3]张明.航道疏浚工程施工中主要技术控制分析[J].中国水运，2015，15（08）：267-268.