大型耙吸挖泥船的淺灘切削施工

（中港疏浚有限公司，上海 200120）

大型耙吸挖泥船的淺灘切削施工

胡仲強(qiáng)，許洪文，黃錦彬，盛海明

（中港疏浚有限公司，上海 200120）

以桑托斯工程四標(biāo)段C段淺灘的成功浚挖為例，重點(diǎn)分析了大型耙吸挖泥船在淺灘施工中的難點(diǎn)、要點(diǎn)及重點(diǎn)注意事項(xiàng)，并提出了相應(yīng)的施工方案和保障措施，為類似大型耙吸挖泥船的淺灘切削施工提供了參考。

淺灘切削；施工方案；平整度；邊坡

0 引言

巴西桑托斯港航道疏?；üこ讨?，采取了“單耙上灘、分帶分層開挖，收縮淺灘”的施工方法，利用大型耙吸挖泥船對(duì)航道四標(biāo)段C段-5 m淺灘進(jìn)行疏浚增深，在施工過程中不斷探索和反復(fù)調(diào)整，最終取得了良好的工程效果。

1 桑托斯工程簡介

桑托斯港是巴西最大的進(jìn)出口港口，航道設(shè)計(jì)底寬為220 m，設(shè)計(jì)邊坡1∶3，設(shè)計(jì)水深-15 m，基建疏浚工程量1 400萬m3，航道土質(zhì)主要為細(xì)粉沙、塊狀土、淤泥等。該工程是十分典型的航道疏浚工程，有老航道的疏浚增深，也有新航道的開挖。施工中遇到很多難題，如鐵板沙、水下障礙物、污染土以及淺灘的浚挖等，尤以航道四標(biāo)段C段淺灘的疏浚施工最為困難。

2 淺灘施工中的難點(diǎn)

2.1 淺灘水深小，船舶吃水大

淺灘位于桑托斯港原航道南面，上層為塊狀土，土質(zhì)較硬，下層泥土中摻雜部分粉沙和少量貝殼。淺灘處于航道彎頭的凸岸，受彎道環(huán)流的影響，造成大量泥沙沉積，平均水深-5 m左右，最淺處水深僅-3 m。施工船舶新?；⒖蛰d艉吃水約6.5 m，滿載艉吃水約9.5 m，不能直接進(jìn)入淺灘施工。淺灘從-5 m浚挖至-15 m有10 m的高差，采用何種方案施工，施工過程中如何避免產(chǎn)生大量的淺梗、壟溝，如何開挖邊坡，保證邊坡不會(huì)坍塌，均是淺灘施工的難點(diǎn)，也是保證工程順利進(jìn)展的關(guān)鍵因素。

2.2 航道內(nèi)的浮筒影響

桑托斯港原航道水深狀況不良，四標(biāo)段C段航道便設(shè)置了8個(gè)浮筒。其中有6個(gè)浮筒位于新航道之內(nèi)，淺灘部分被2號(hào)、4號(hào)、6號(hào)綠浮圍住。浮筒的位置嚴(yán)重限制了船舶的走線，施工時(shí)既需保證船舶不向淺灘偏斜，導(dǎo)致壓耙或擱淺，又需防止擦碰浮筒，這對(duì)駕駛員提出了非常高的要求。浮筒周邊小范圍內(nèi)的浚挖死角，只能留待浮筒移位后再行掃除。

2.3 石頭、重木等航道內(nèi)雜物清除量大

四標(biāo)段航道南面是桑托斯港工業(yè)碼頭，淺灘正處于碼頭邊沿，且不在桑托斯港原航道范圍內(nèi)，建筑垃圾、塊石、重木、輪胎等垃圾很多。施工時(shí)經(jīng)常由于垃圾眾多而導(dǎo)致耙頭悶堵，每船起耙時(shí)需耗費(fèi)大量精力清理耙頭垃圾，一定程度上影響了施工工效。

3 施工方案及進(jìn)度

3.1 施工設(shè)備及安排

為了最大化發(fā)揮船舶特性，保證施工進(jìn)度，先后安排了航浚5001和新?；⑤嗊M(jìn)行淺灘浚挖。

淺灘底質(zhì)硬，而航浚5001耙頭較輕，切割泥土能力差，施工效果不理想。故先行利用航浚5001輪將淺灘全面增深至-5 m，滿足新?；伟疑蠟┑淖畹退钜蠛?，新海虎輪趁潮進(jìn)點(diǎn)施工。

3.2 施工方法

進(jìn)點(diǎn)施工前對(duì)四標(biāo)段C段水深情況、土質(zhì)情況、水流情況及來船情況等進(jìn)行分析，根據(jù)現(xiàn)場情況制定“單耙上灘、分帶分層開挖，收縮淺灘”的施工方法，并考慮C段淺灘施工時(shí)的安全隱患，制定相應(yīng)的壓耙應(yīng)急預(yù)案、擱淺應(yīng)急預(yù)案和主機(jī)跳停應(yīng)急預(yù)案。

由于淺灘水深很差，船舶無法直接進(jìn)入淺灘開挖，只能在控制船舶吃水的狀態(tài)下（必要時(shí)船舶只補(bǔ)給兩周的油水量），采用單耙上灘的方法。按約每25 m一帶將淺灘劃分為5帶（如圖1所示，最外側(cè)第5帶為邊坡），逐帶開挖，每帶初始定深-7.5 m。

圖1 桑托斯工程四標(biāo)段C段淺灘分帶開挖示意圖Fig.1 Sketch map of zoning excavation for the shoal in section 4-C of Santos channel dredging engineering

當(dāng)?shù)?帶水深達(dá)到-7.5 m，在挖泥前抽艙，減小船舶吃水，上灘開挖第2帶。此時(shí)船位在第1帶上，單側(cè)耙切削第2帶。隨著第2帶的增深，控制船位逐漸向第2帶移動(dòng)，使得另一側(cè)耙浚挖第1帶。雙耙采用不同定深值，切削第2帶的耙頭定深-7.5 m，增深第1帶的耙頭定深-9.5 m。依此進(jìn)行浚挖，逐漸收縮淺灘。

3.3 施工進(jìn)度

新?；⒂?011年2月5日進(jìn)入四標(biāo)段C段施工，4月11日順利完成該段-9.5 m驗(yàn)收節(jié)點(diǎn)，淺灘范圍疏浚下方59萬m3；5月23日該段-12.5 m驗(yàn)收節(jié)點(diǎn)，淺灘范圍疏浚下方38萬m3。同時(shí)，C段除淺灘外的航槽，均勻增深至-14 m，疏浚下方81萬m3。至此，4C段淺灘完成清除。

4 施工質(zhì)量控制

4.1 平整度控制

隨著耙吸挖泥船的不斷大型化，河道疏浚施工中的河床平整度愈發(fā)難以控制[1]。桑托斯工程四標(biāo)段C段淺灘由-5 m浚挖至-15 m，增深過程中的河床平整度更難保證。這需要施工中嚴(yán)格執(zhí)行定深、分層開挖。C段淺灘底質(zhì)以塊狀土為主，施工中以層高1.5~2.5 m分層，實(shí)際定深點(diǎn)如下：-7.5 m，-9.5 m，-11.5 m，-13.5 m，-15 m。施工初期，單耙上灘，分帶施工，相鄰兩帶間水深進(jìn)度不一。為了保證雙耙的效率，采取不同定深值。外側(cè)一帶耙頭定深-7.5 m，內(nèi)側(cè)一帶耙頭定深-9.5 m，使外側(cè)耙頭上灘切削的同時(shí)，內(nèi)側(cè)耙頭進(jìn)行浚挖增深。這樣既能保證河床平整度，又提高了施工效率。

控制河床平整度的另一個(gè)關(guān)鍵因素是合理走線。利用“耙吸疏浚監(jiān)測平臺(tái)V2.0”的施工軌跡線記錄功能，有側(cè)重地均勻布線，“插空擋，走重點(diǎn)”——查看本階段施工的軌跡線排布，走線時(shí)插軌跡線空擋；根據(jù)最新的測圖，調(diào)整階段走線重點(diǎn)，在水深較差的區(qū)域，增加上線次數(shù)。

4.2 邊坡施工

四標(biāo)段C段淺灘施工屬于新航道開挖，浚挖其南側(cè)邊坡是該工程中的重點(diǎn)，開挖時(shí)需特別注意防止坍塌[2]。桑托斯港航道設(shè)計(jì)邊坡為1∶3，坡角水深-9 m，邊坡水平距離為18 m。施工中采取階梯開挖法形成邊坡，結(jié)合開挖分層厚度、航道底質(zhì)及耙頭寬度（新?；翌^寬4.62 m），選取階高為1.5~2 m，每階水平距為5~6 m。

如圖2所示，淺灘分帶施工進(jìn)行至第5帶（即邊坡——在航槽底寬220 m基礎(chǔ)上外延18 m）時(shí)，先后定深-7.5 m、-9.5 m浚挖。達(dá)到-9.5 m水深時(shí)，邊坡最外檔一階水深已達(dá)要求，第5帶需浚挖寬度收縮為18 m-6 m=12 m，定深-11.5 m浚挖。施工時(shí)遵循“由上層至下層，由外階至內(nèi)階，嚴(yán)格定深，漸次切削”的原則，防止邊坡處產(chǎn)生深壟溝、高淺梗的情況，增加工程難度，甚而引發(fā)邊坡坍塌[3]。

圖2 邊坡施工階梯開挖示意圖（單位:m）Fig.2 Sketch map of stepped excavation for the slope construction

5 結(jié)語

桑托斯工程四標(biāo)段C段淺灘的成功切削，關(guān)鍵在于做好3點(diǎn)：船舶安全、平整度控制、邊坡施工。施工前做好充分的安全準(zhǔn)備，施工中甲板與機(jī)艙間、駕駛員與操耙手間始終保持良好的溝通，有效地規(guī)避擱淺、壓耙等事故的發(fā)生。因地制宜，選用合適的方案施工，并在施工過程中根據(jù)實(shí)際情況適時(shí)調(diào)整[4]。同時(shí)，在整個(gè)施工過程中，嚴(yán)格執(zhí)行分層施工、定深施工，控制河床平整度，確保工程穩(wěn)步開展。

[1]臧海翔.航道疏浚施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和控制對(duì)策研究[J].中國水運(yùn)，2012，12（9）：98-99. ZANG Hai-xiang.Study on quality standards and control measures of channel dredging engineering[J].China Water Transport，2012，12（9）：98-99.

[2]姜中，陳鋒，徐青青，等.淺談錦州港航道疏浚工程中邊坡及挖深控制[J].中國水運(yùn)，2010，10（8）：166-167. JIANG Zhong，CHEN Feng，XU Qing-qing，et al.Discussion on the slope and dredging depth control of the channel dredging engineering in Jinzhou Port[J].China Water Transport，2010，10（8）：166-167.

[3] 李志強(qiáng)，谷元龍，李旭.疏浚工程的質(zhì)量控制[J].黑龍江水利科技，2006（3）：192-193. LI Zhi-qiang，GU Yuan-long，LI Xu.Quality control of dredging engineering[J].Heilongjiang Science and Technology of Water Conservancy，2006（3）：192-193.

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第一屆全國強(qiáng)夯地基處理技術(shù)研討會(huì)通知

第一屆全國強(qiáng)夯地基處理技術(shù)研討會(huì)將于2014年11月21—22日在天津舉辦，研討會(huì)以“強(qiáng)夯地基處理技術(shù)的理論創(chuàng)新與工程實(shí)踐”為主題，立足于交流近年來我國強(qiáng)夯地基處理技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果，并致力于推動(dòng)相關(guān)理論和技術(shù)在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。

會(huì)議分以下幾個(gè)專題：強(qiáng)夯加固機(jī)理與理論研究；強(qiáng)夯地基處理設(shè)計(jì)；強(qiáng)夯地基處理施工技術(shù)；強(qiáng)夯地基處理監(jiān)測與檢測技術(shù)；特殊土地基的強(qiáng)夯加固技術(shù)；強(qiáng)夯地基處理技術(shù)綜述；強(qiáng)夯地基處理技術(shù)最新進(jìn)展。

歡迎廣大科技工作者提交論文，會(huì)議論文應(yīng)圍繞主題。會(huì)議將出版非正式論文集。會(huì)議期間學(xué)術(shù)委員會(huì)將組織專家對(duì)所提交論文進(jìn)行審稿，精選一定數(shù)量的優(yōu)秀論文在《中國港灣建設(shè)》刊出。論文格式請(qǐng)參照《中國港灣建設(shè)》論文排版格式，論文請(qǐng)通過電子郵件發(fā)到大會(huì)秘書處論文指定郵箱：qianghanghuiyi@126.com。

論文提交截止時(shí)間：2014年5月1日

論文錄用通知時(shí)間：2014年7月1日

會(huì)議由中國土木工程學(xué)會(huì)土力學(xué)及巖土工程分會(huì)地基處理學(xué)術(shù)委員會(huì)主辦，中交天津港灣工程研究院有限公司承辦。聯(lián)系人:曹永華15922159808，劉天韻13752673155。

會(huì)議期間將舉辦新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝等展覽，歡迎各單位聯(lián)系參加。

（會(huì)議秘書處）

Construction of shoal dredging for large-scale trailing suction hopper dredger

HU Zhong-qiang，XU Hong-wen，HUANG Jin-bin，SHENG Hai-ming
（CHEC Dredging Co.，Ltd.，Shanghai 200120，China）

Using the successful shoal dredging in section 4-C of Santos channel dredging engineering as an example，this paper analyzes the difficulties，key points and precautions in shoal dredging construction with large-scale trailing suction hopper dredger，and proposes an appropriate construction program and several safeguards as a reference for shoal dredging constructions with large-scale trailing suction hopper dredgers.

shoal dredging；construction programs；flatness；slope

U616.21

：A

：1003-3688（2014）03-0065-03

10.7640/zggwjs201403013

2013-08-19

胡仲強(qiáng)（1970— ），男，上海人，中級(jí)船長，從事港口與航道工程施工。E-mail：zss@checd.com