沿海集裝箱碼頭下方及后方清淤技術(shù)探究

龔圣勇

摘 要：國內(nèi)某集裝箱碼頭由于碼頭后方及下方淤積嚴重，淤積厚度最深已達9m，對樁基結(jié)構(gòu)安全造成隱患，急需對碼頭淤積的25萬方淤泥盡快清除，減少樁基壓力，國內(nèi)近年來采用的小型自制絞吸船由于功率較小，無法滿足要求，針對此情況，本文根據(jù)碼頭淤積情況采用了拼裝式絞吸船結(jié)合自吸泵工作船，通過設(shè)置減載溝快速減載，合理組織施工，及時完成清淤任務(wù)，確保碼頭結(jié)構(gòu)安全，為類似工程施工提供施工及技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：集裝箱碼頭；碼頭清淤；減載溝；絞吸船、自吸泵

中圖分類號：U655.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）04-0068-02

1 工程概述

國內(nèi)某碼頭總長度1500m，分4個泊位，共17個結(jié)構(gòu)分段，建設(shè)等級為3個10萬噸級集裝箱泊位、1個7萬噸級集裝箱泊位。碼頭頂面高程為5.20m，前沿設(shè)計底高程為-17.50m。碼頭通過6座引橋與后方陸域相接，引橋長度均為109.5m。

碼頭下及后方淤積嚴重，碼頭后沿處最大淤積已達9m，嚴重影響碼頭安全。為保證碼頭安全，需要對碼頭下及后方淤泥進行疏浚。清淤范圍包括碼頭360m～1500m區(qū)域，即1#、2#、3#泊位區(qū)域（碼頭360m～1170m）碼頭后沿至岸側(cè)40m范圍內(nèi)泥面標高清淤至-5.5m，向岸側(cè)邊坡取1：5；碼頭下部區(qū)域由碼頭前沿-17.5m標高處向岸側(cè)以1：3坡度削至現(xiàn)狀泥面。

2 清淤方案確定

2.1 綜合考慮碼頭回淤情況對樁基的影響，同時考慮施工對碼頭裝卸作業(yè)的影響，根據(jù)設(shè)計要求，初步確定分四步進行施工

第一步：碼頭后沿減載溝施工。

第二步：碼頭后方區(qū)域清淤施工。

第三步：碼頭下方清淤施工。

第四步：碼頭前沿外掃淺施工。

2.2 施工順序

根據(jù)碼頭回淤嚴重情況，施工時采取分段施工，施工順序為：海岸側(cè)按照由陸側(cè)向海側(cè)的順序進行，東西側(cè)按照2#泊位 →3#泊位→1#泊位（碼頭后方與下方同時作業(yè)施工），確保整體安全。

2.3 施工總平面布置

根據(jù)排出淤泥運輸方式不同，本工程施工總平面布置暫定兩種施工方案：

方案一：

總體施工布置：碼頭下方采用1條特制80方/h自吸泵清淤施工；碼頭后方采用一條150方/h大絞吸船施工；絞吸出來的泥漿直接通過吸泥管排放在碼頭1#泊位東側(cè)預(yù)先挖出來的儲泥坑內(nèi)，待坑內(nèi)泥漿沉淀后采用5方抓斗式挖泥船配合兩條500方泥駁將泥拋運至卸泥點。

方案二：

總體施工布置：碼頭下方采用1條特制80方/h自吸泵清淤施工；碼頭后方采用一條150方/h大絞吸船施工；絞吸出來的泥漿直接通過吸泥管排放在碼頭1#泊位東側(cè)的泥駁上，然后通過泥駁將泥漿拋運至卸泥點。

經(jīng)過分析，方案一具有施工連續(xù)性好， 效率高的優(yōu)點，但缺點是吸出的泥漿由于濃度較低，泥漿在儲泥坑沉淀前在水流作用下流動，可能會重新在儲泥坑附近區(qū)域回淤。

方案二具有吸出的泥漿不會對碼頭區(qū)域產(chǎn)生影響的優(yōu)點，但缺點是：①由于泥漿濃度低，每方泥產(chǎn)生的泥漿有5～6方，外運工程量較大；②泥駁在換駁過程中吸泥全部要暫停；影響吸泥工作效率；③泥駁每次進點都要拋錨，靠駁工程量大，可能會影響前沿集裝箱船的正常作業(yè)；④泥駁運泥過程中，由于泥漿濃度低，會導(dǎo)致泥漿泄漏，引起水域污染。

結(jié)論：由于本工程工期較緊，前期需要迅速減載，綜合考慮先暫選擇方案一進行施工，針對方案一有可能引起附近港池回淤的問題，施工過程中加強對儲泥坑附近及港池的水深監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)回淤，則立即采用抓斗船進行掃清，如回淤明顯影響碼頭正常施工作業(yè)，則采用方案二進行施工。

3 主要施工方法

3.1 碼頭減載溝施工

3.1.1 位置

距碼頭后沿向岸側(cè) 5m 處先挖一條底寬 15m 溝槽（原設(shè)計為底寬6m，后根據(jù)實際絞吸船施工參數(shù)，經(jīng)設(shè)計同意后修改為底寬15m），向海側(cè)邊坡不陡于 1：3.5，按 2#泊位、3#泊位、1#泊位的次序施工。

3.1.2 主要施工方法

（1）為保證海、岸測側(cè)土體的穩(wěn)定，施工時嚴格按照設(shè)計斷面進行施工。

（2）減載溝底標高為-4.0。施工時不得超深，絞吸船鉸刀標高控制為-3.5m。

（3）為準確控制挖泥標高，挖泥控制標高參照碼頭面層頂標高（+5.2m），施工前在碼頭后沿每隔30m左右設(shè)置水尺并配有照明設(shè)備，絞吸船上施工員每隔30分鐘觀測一次水尺讀數(shù)后通知船長對絞吸船鉸刀的高度進行修改。

（4）斷面形成后次日，采用GPS+測深儀對斷面進行測量，并用水坨對測量數(shù)據(jù)進行比對，測量成果及時上報監(jiān)理業(yè)主。

3.2 碼頭下方清淤施工

碼頭下方施工受碼頭結(jié)構(gòu)空間的影響，正常的疏浚機具無法進入，施工條件困難。本工程采用特制的自吸泵工作船，施工原理采用設(shè)置在前端的高壓水泵與吸泥泵配合施工，將沖散的泥通過排泥管排出。

主要施工工藝：

（1）自吸泵工作船由汽車運至碼頭5#引橋，再由汽車吊吊入碼頭后方2#泊位水中，由于自吸泵工作船沒有動力，施工中需交通船（小機動船）配合。

（2）施工定位方法：利用碼頭前沿系船柱與碼頭后沿對直同設(shè)點位點，兩點拉一條鋼絲繩，中間橫拉鋼絲繩，形成交叉十字錨，這樣使工作“小船”可以前后左右靈活移動，能到達需施工的任何位置，同時工作船前端沖吸泥裝置可左右擺動，確保碼頭排架下方清泥效果。

（3）船位調(diào)整到位后將設(shè)在船前的沖泥裝置下放到泥面開始工作。在高壓沖水的作用下將水下泥層粉碎，再利用泥泵的吸泥和排泥功能即在離心力作用下，通過排泥管將泥漿輸送至碼頭1#泊位東側(cè)預(yù)先挖好的儲泥坑內(nèi)，由于清淤地點距儲泥坑距離較遠（最遠近1300米），因此在排泥管上根據(jù)實際情況安裝增壓泵或在排泥管中部位置設(shè)置接力泵將泥漿排放至儲泥坑。

（4）施工中計劃由碼頭后沿分3米一個臺階向碼頭前沿施工，通過設(shè)在碼頭邊的水尺控制大頭的下方深度，上欠下超通過自然坍塌逐步達到1：3的坡比。

3.3 碼頭后方清淤

由于碼頭后方清淤方量較大，因此需選用大型清淤設(shè)備。本工程采用150方/小時絞吸船一艏，通過陸上運輸至施工現(xiàn)場，現(xiàn)場拼裝下水，施工時利用配置在船體前端的鉸刀將泥鉸松，然后通過排泥管將泥漿輸送至碼頭1#泊位東側(cè)預(yù)先挖好的儲泥坑內(nèi)。

施工分區(qū)：碼頭碼頭后方以引橋中間區(qū)域為一個施工區(qū)域進行施工，本工程共分為A、B、C、D四個區(qū)域進行施工，一個區(qū)域施工完成后，進入下一個區(qū)域進行施工。

施工分層分條：根據(jù)施工工藝及船舶性能，后方挖泥分4條進行施工，分層厚度根據(jù)泥層厚度及鉸刀功率分為兩層施工，施工時嚴格按照分條分層進行施工，上層全部完成后再進行下層施工。

3.4 儲泥坑設(shè)置

為保證挖泥效果，排泥地點選定為1#泊位東側(cè)預(yù)先挖出直徑約50米，深度為3米（底標高-6.0m）的深坑，為確保碼頭及圍堤安全，儲泥坑邊線距碼頭1#泊位東側(cè)距離不小于50m，距離圍堤距離不小于70m。根據(jù)施工進度情況定期對儲泥坑及周邊的泥面標高進行監(jiān)測（監(jiān)測采用測深儀結(jié)合水坨），如泥面標高臨近設(shè)計給出的警戒值（以1#泊位最東側(cè)排架原泥面線為警戒標高），立刻用挖斗式挖泥船進行清淤并運走傾倒。

3.5 施工期沉降位移及水深監(jiān)測

3.5.1 施工期沉降位移監(jiān)測

在施工過程中，利用原碼頭后沿的沉降位移觀測點，并在后沿大堤上布置沉降位移觀測點（控制點平面布置見下圖）進行每日觀測，觀測結(jié)果每日上報監(jiān)理、業(yè)主，確保碼頭及大堤的穩(wěn)定。

3.5.2 挖泥水深監(jiān)測

挖泥斷面形成后，采用GPS+測深儀對斷面進行測量，并用水坨對測量數(shù)據(jù)進行比對，測量成果及時上報監(jiān)理業(yè)主。

3.5.3 儲泥坑水深監(jiān)測

儲泥坑及周邊的泥面標高進行監(jiān)測（監(jiān)測采用測深儀結(jié)合水坨），如泥面標高臨近設(shè)計給出的警戒值（以1#泊位最東側(cè)排架原泥面線為警戒標高），立刻用挖斗式挖泥船進行清淤并運走傾倒。

4 結(jié)語

本次清淤施工的有效工期共計150天，施工過程順利，各項措施安全、合理、有效，經(jīng)第三方水深測量單位測量，清淤水深及清淤效果滿足設(shè)計和使用要求。有關(guān)施工方案和技術(shù)資料可供類似工程參考借鑒。

參考文獻：

[1] 向文英，李曉紅，程光均，廖振方，陳德淑.淺談河道與水庫清淤的新工藝[J]；環(huán)境工程；2005年02期

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