鑿巖棒與絞吸船組合施工工藝在疏浚工程中的應(yīng)用

譚永想

（中交廣州航道局有限公司，廣東廣州511464）

鑿巖棒與絞吸船組合施工工藝在疏浚工程中的應(yīng)用

譚永想

（中交廣州航道局有限公司，廣東廣州511464）

沙特扎瓦爾疏浚吹填施工過(guò)程中遇到極硬土質(zhì)，在船機(jī)設(shè)備資源有限以及當(dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)不允許水下爆破活動(dòng)的條件限制下，采用抓斗船安裝鑿巖棒與絞吸船組合施工工藝，有效解決了挖泥船開(kāi)挖極硬土質(zhì)的施工難題。

鑿巖棒；基槽；土質(zhì)；疏浚；抓斗船；絞吸船

1 工程概況

沙特扎瓦爾疏浚吹填工程位于波斯灣，處于沙特東側(cè)海岸線的Ras Al Khair。該工程主要施工內(nèi)容是：新建北防波堤、調(diào)頭圓擴(kuò)寬、港池及4個(gè)泊位基槽疏浚、東防波堤部分移除，疏浚土吹填至wave-up beach區(qū)域、泊位后方等，總工期31個(gè)月，總開(kāi)挖方量約2 300萬(wàn)m3。

根據(jù)招標(biāo)文件提供的土質(zhì)與鉆孔資料，港池與基槽施工區(qū)域上層土質(zhì)均為中細(xì)砂，部分表層有0.5 m厚的砂巖帽覆蓋，標(biāo)貫擊數(shù)小于30擊；下層多為松散—中密細(xì)粗砂，擊數(shù)大于50擊；-16.0 m以下為風(fēng)化砂巖，擊數(shù)大于100擊。

工程初期調(diào)遣沙特境內(nèi)現(xiàn)有的1艘7025絞吸船、1艘16 m3抓斗船進(jìn)場(chǎng)施工。

2 基槽施工遇到無(wú)法開(kāi)挖的極硬土質(zhì)

由于基槽區(qū)域要優(yōu)先開(kāi)挖，浚深至-20.0 m交付水工單位施工，泊位后方400 m回填有節(jié)點(diǎn)限制，工期較緊，18號(hào)泊位按照以往的施工經(jīng)驗(yàn)，采用絞吸船分層開(kāi)挖并順利挖至-16.0 m。

絞吸船根據(jù)DGPS顯示的平面位置利用主鋼樁定位，依據(jù)施工區(qū)域水深適當(dāng)下放絞刀深度，依靠邊錨拉動(dòng)船頭左右擺動(dòng)、鋼樁臺(tái)車前進(jìn)后退控制前后位置，通過(guò)絞刀攪動(dòng)和泥泵輸送將疏浚土通過(guò)排泥管線輸送至吹填區(qū)。主要工藝流程為：絞吸式挖泥船展布、駐位→挖泥船橋梁、絞刀下放至泥層適深挖泥→泥土通過(guò)泥泵、輸泥管線→泥土由輸泥管口排到指定吹填區(qū)。絞吸船從表層至底層采用階梯式縮進(jìn)放坡開(kāi)挖，開(kāi)挖斷面見(jiàn)圖1。

圖1 基槽開(kāi)挖放坡圖Fig.1 The slope excavation of foundation trench

最底層開(kāi)挖需根據(jù)水工單位石料準(zhǔn)備進(jìn)度制定計(jì)劃，避免基槽過(guò)早完成開(kāi)挖而造成回淤?；鄣讓訚M足開(kāi)挖條件后，繼續(xù)使用絞吸船開(kāi)挖，開(kāi)挖至基槽最南端時(shí)出現(xiàn)極硬土質(zhì)，絞吸船開(kāi)挖時(shí)抖動(dòng)嚴(yán)重，絞刀齒損耗嚴(yán)重，當(dāng)天損耗絞刀齒接近50個(gè)。排泥管管頭吹出的幾乎是清水及小部分絞刀頭磨碎的結(jié)晶石。根據(jù)在沙特達(dá)曼項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)有土質(zhì)資料，此7025絞吸船的絞刀頭進(jìn)場(chǎng)前已更換vosta絞刀系統(tǒng)，具有一定破巖能力，基槽表層開(kāi)挖砂巖帽時(shí)效率較好，但是開(kāi)挖至基槽底層遇到這種極硬土質(zhì)時(shí)完全沒(méi)有效果。

絞吸船只能退出該施工區(qū)域，測(cè)量人員進(jìn)行水深檢測(cè)，安排抓斗船進(jìn)入該區(qū)域施工。抓斗船從絞吸船開(kāi)挖過(guò)的水深較深與土質(zhì)極硬交界處開(kāi)始下斗，按照以往的施工經(jīng)驗(yàn)采用斜斗咬入式開(kāi)挖，抓斗抓上來(lái)的只有一點(diǎn)碎巖石，大部分是清水。技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、采樣、分析土質(zhì)，然后安排抓斗船操作手以自由落體方式下斗，抓斗船同樣出現(xiàn)較大幅度抖動(dòng)，雙吊鋼絲松散，嚴(yán)重時(shí)偶爾出現(xiàn)鋼絲出軌，抓上來(lái)的仍然是清水及小部分小塊碎巖石。抓斗船在此區(qū)域反復(fù)以上施工2 d后，再次安排測(cè)量人員進(jìn)行水深測(cè)量，測(cè)量結(jié)果顯示水深并沒(méi)有變化，絞吸船完成基槽開(kāi)挖的其他位置出現(xiàn)回淤現(xiàn)象。

此時(shí)工期十分緊迫，業(yè)主、水工單位要求盡快交驗(yàn)18號(hào)泊位基槽，面對(duì)底層極硬土質(zhì)，絞吸船與抓斗船均無(wú)法開(kāi)挖。

3 施工方案及比對(duì)分析

3.1 施工方案制定

通過(guò)絞吸船、抓斗船施工軌跡記錄及施工船舶挖泥操作手反饋的挖泥情況，同時(shí)結(jié)合水深測(cè)量圖的比對(duì)、挖泥現(xiàn)場(chǎng)觀察記錄、采樣的巖石綜合分析，首先確定基槽出現(xiàn)極硬土質(zhì)的范圍約45 m×45 m，水深約-15.0～-16.0 m，詳見(jiàn)圖2。

圖2 基槽出現(xiàn)極硬土質(zhì)的范圍Fig.2 The scope ofvery hard soilin foundation trench

雖然極硬土質(zhì)的范圍小，但是施工難度很大。土質(zhì)資料確定為結(jié)晶砂巖和石英巖，另外，新設(shè)計(jì)開(kāi)挖的基槽和港池施工區(qū)受水深限制，無(wú)法配備泥駁，加上基槽出現(xiàn)塌方回淤。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，決定采用抓斗船安裝鑿巖棒與絞吸船組合施工的方案：抓斗船安裝鑿巖棒進(jìn)行鑿巖碎巖→抓斗船卸錘換斗，把鑿碎的巖石清出基槽區(qū)域→絞吸船清理抓斗船鑿巖區(qū)域→施工水深測(cè)量分析。

施工方案制定后，從沙特境內(nèi)的鄰近工地調(diào)遣50 t重的筆狀鑿巖棒（5 m×1 m×0.5 m）至扎瓦爾工程現(xiàn)場(chǎng)，抓斗船卸斗裝上鑿巖棒，有針對(duì)性地對(duì)此區(qū)域開(kāi)展鑿巖、碎巖施工，見(jiàn)圖3。

圖3 抓斗船安裝鑿巖棒施工Fig.3 Construction of installing the rock breaking hummer in grab dredger

圖4 鑿巖后清除碎巖Fig.4 Clean the detritus after rock breaking

3.2 施工工藝

抓斗船鑿巖施工時(shí)，測(cè)量人員通過(guò)GPS定位并保證鑿巖區(qū)域的準(zhǔn)確性，另外根據(jù)抓斗船船寬18 m，鑿巖棒寬0.5 m，抓斗開(kāi)斗寬6.5 m等參數(shù)，抓斗船施工布線按7 m間距并重疊2 m，鑿巖鑿擊點(diǎn)布設(shè)時(shí)按2 m的間距，安裝潮位遙報(bào)接收儀，為抓斗船提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的潮位數(shù)據(jù)，鑿巖棒鋼絲標(biāo)識(shí)刻度。

抓斗船技術(shù)人員按照施工導(dǎo)航電腦的背景圖范圍以及施工布線進(jìn)行鑿巖，鑿巖棒每次均提出水面10 m左右做自由落體運(yùn)動(dòng)鑿擊該區(qū)域巖石，采用排斗、加密鑿擊次數(shù)的方式，達(dá)到碎巖的效果后再移船鑿擊下一個(gè)點(diǎn)位。

因?yàn)殍弾r棒下錘鑿巖比抓斗挖泥作業(yè)時(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)頻率高很多，鑿巖棒必須采取安全措施，加裝保險(xiǎn)鋼絲繩，避免鋼絲繩斷裂時(shí)鑿巖棒掉入基槽。

派遣技術(shù)人員常駐抓斗船，觀察記錄鑿巖棒施工過(guò)程中水深減去潮差是否加深，收集最新動(dòng)態(tài)資料，觀察鑿巖棒磨損情況，隨時(shí)更新施工文件等。

抓斗船完成此區(qū)域的鑿巖覆蓋后，且鑿巖棒鑿擊水深加深明顯，則安排抓斗船卸除鑿巖棒更換抓斗，清除鑿碎的大塊巖石。

3.3 清除碎巖

抓斗船卸除鑿巖棒更換抓斗后，施工效果明顯，每次抓上來(lái)的均為鑿碎的大塊巖石（圖4）。

按照施工導(dǎo)航電腦背景圖及施工布線，抓斗船將此區(qū)域的大塊碎巖移出基槽，測(cè)量人員進(jìn)行水深測(cè)量并更新絞吸船施工文件。絞吸船進(jìn)入此區(qū)域施工，清除剩余碎巖及基槽回淤的泥漿后，再次進(jìn)行水深測(cè)量。通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)分析和水深測(cè)量圖比對(duì)，該施工方法效果明顯，水深從原來(lái)的-15.0 m、-16.0 m加深至-18.0 m、-19.0 m、-20.0 m，最后完成基槽開(kāi)挖并順利交驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

鑿巖棒施工工藝在類似的疏浚工程中使用會(huì)越來(lái)越多，在某些工程地質(zhì)復(fù)雜情況下也可以采用鑿巖棒進(jìn)行施工區(qū)域的土質(zhì)探摸，掌握更多更準(zhǔn)確的土質(zhì)資料。本次疏浚過(guò)程中遇到極硬土質(zhì)，在船機(jī)設(shè)備資源有限以及沙特當(dāng)?shù)胤刹辉试S水下爆破活動(dòng)的條件限制下，采用了抓斗船使用鑿巖棒鑿巖與絞吸船組合的施工方法，有效解決了施工難題，加快了工程進(jìn)度的同時(shí)減少絞吸船的磨損，對(duì)類似的疏浚工程具有借鑒作用。

[1]中交天津航道局有限公司.疏浚工程學(xué)[K].1997. CCCC Tianjin Dredging Co.,Ltd.Dredging engineering[K].1997.

[2]中交天津航道局有限公司.疏浚技術(shù)[K].1997. CCCC Tianjin Dredging Co.,Ltd.Dredging technology[K].1997.

[3]JTJ/T 320—96，疏浚巖土分類標(biāo)準(zhǔn)[S]. JTJ/T 320—96,Dredging soilclassification standards[S].

[4]中交上海航道局有限公司.疏浚工程手冊(cè)[K].1994. CCCC Shanghai Dredging Co.,Ltd.Dredging engineering manual [K].1994.

Application of rock breaking hummer and cutter suction dredger combination technology in dredging project

TAN Yong-xiang
（CCCC Guangzhou Dredging Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 511464,China）

In the process ofdredging and filling construction in Ras Az Zawr,Saudi Arabia,it found very hard soil,the dredger machine equipment with limited resources,and local laws and regulations has not allowed the underwater blasting,we applied the rock breaking hummer and cutter suction dredger combination technology in dredging project,it can effectively solve the dredger construction problems facing very hard soil.

rock breaking hummer;foundation trench;soil;dredging;grab dredger;cutter suction dredger

U616.21

B

2095-7874（2015）12-0050-03

10.7640/zggwjs201512012

2015-06-22

譚永想（1989—），男，廣東江門市人，助理工程師，工程測(cè)量技術(shù)專業(yè)，從事港航工程管理及工程測(cè)量工作。

E-mail：540282605@qq.com