吹填施工工藝及其關(guān)鍵技術(shù)分析

王東毫

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國水運(yùn)工程也得到了迅速發(fā)展，并取得了良好成績，吹填技術(shù)是用來改造江河湖海的一項施工技術(shù)，在水運(yùn)工程中得到了廣泛應(yīng)用。但是此項技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)還存在不足，該文將結(jié)合實(shí)踐工程來具體探討疏浚吹填技術(shù)的運(yùn)用，重點(diǎn)對吹填施工工藝的探索與實(shí)施展開闡述，對類似項目提供一定借鑒作用。

關(guān)鍵詞：吹填工程 施工工藝 關(guān)鍵技術(shù)

1.前言

每年由疏浚工程產(chǎn)生大量的疏浚土，與此同時吹填工程需要大量的吹填土，將二者的有機(jī)結(jié)合不僅可解決吹填土資源不足的問題，又可實(shí)現(xiàn)疏浚土的綜合有益利用，為互利共贏之舉，因此，合理有效的開展吹填施工是水運(yùn)工程建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)。本文結(jié)合具體工程實(shí)例，對吹填施工工藝及其關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行介紹。

2.工程概況分析

2.1工程簡介

為充分闡述吹填施工工藝流程及其關(guān)鍵施工技術(shù)，本文以某出海航道疏浚吹填項目為例進(jìn)行說明。工程吹填面積約35萬m2，吹填設(shè)計標(biāo)高為+3.5m～+4.0m。取土疏浚區(qū)為配套碼頭的回旋水域區(qū)域內(nèi)，疏浚區(qū)距吹填區(qū)距離最遠(yuǎn)為2km以內(nèi)。

根據(jù)測量及地質(zhì)鉆探資料可知，本工程港池深度范圍內(nèi)疏浚土主要包括淤泥及淤泥質(zhì)土、素填土、粉質(zhì)粘土、淤泥混砂、全風(fēng)化泥巖、礫砂混粘土、礫砂、卵石、強(qiáng)風(fēng)化泥巖等，可挖性良好。本項目水域疏浚工程主要包括港池水域，設(shè)計底標(biāo)高為-12.0m。

水域疏浚挖泥船暫考慮采用絞吸式挖泥船，水域疏浚開挖超深為0.4m，超寬為4m。本工程水域疏?？偣こ塘考s200萬m3（含超挖工程量及施工期回淤量），其中開挖量為195萬m3（含超挖量），施工期回淤量為5萬m3。疏浚土直接吹填至后方陸域。

2.2工程特點(diǎn)

該工程具有以下特點(diǎn)：（1）本項目為出海航道疏浚吹填項目，受潮汐、風(fēng)浪等海洋和內(nèi)河因素共同影響；（2）疏浚吹填工作量較大、工期短；（3）本項目應(yīng)注意工程施工對周邊環(huán)境的影響，確保污染程度最?。唬?）河床底部可能有硬質(zhì)雜物，增大施工難度。

2.3泄水口布置

各個納泥區(qū)之間布設(shè)閘箱式泄水口，共布設(shè)4個。閘箱式泄水口可以根據(jù)現(xiàn)場納泥區(qū)泥面標(biāo)高變化及時調(diào)整泄水口頂標(biāo)高，使泥塘內(nèi)有足夠的水深滿足泥漿沉淀。泄水口設(shè)置足夠數(shù)量的閘箱增大泄水口斷面，減緩流速，盡量達(dá)到清水流出泄水口達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。為了防止倒灌，泄水口均采用閘箱單向排水方式。如圖1所示。

3.施工工藝及關(guān)鍵技術(shù)

3.1絞吸船施工工藝流程

根據(jù)工程特點(diǎn)，本項目采用 2500m3/h的絞吸式挖泥船進(jìn)行施工，絞吸船施工的工藝流程如圖2所示。

3.2吹填施工基本原理

絞吸挖泥船根據(jù)疏浚取土區(qū)的平面尺度和泥層厚度，采用分段、分條、分層施工。分段長度為浮管一次鋪設(shè)可移動的有效長度，一般為200m～300m左右。分條方法，分條順?biāo)鞣较虿荚O(shè)，分條寬度為60m，每條分層開挖。絞吸船絞刀頭直徑2.3米，根據(jù)泥床厚度進(jìn)行分層，每一分層厚度淤泥、砂質(zhì)土層可挖1.2m，粘土層可挖0.5m。為保證施工效率，粘土層分層要薄，確保施工質(zhì)量。絞吸挖泥船在施工前，先對疏浚取土區(qū)的原泥面進(jìn)行清障，可采用鐵條焊成三叉錨形狀，系上尼龍繩用錨鋌在施工區(qū)里來回拖帶，可清理一些木條、大件纖維袋等垃圾，可減少絞刀頭清理障礙物的次數(shù)，延長吹填施工時間。

3.3船舶定位方法

絞吸挖泥船采用船尾鋼樁定位，鋼樁定位系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)。定位樁位于分條挖槽的中心線上，絞刀橋架前端左右各拋設(shè)一只橫移錨，錨纜長度拋出挖槽外50m，拋設(shè)錨浮標(biāo)。采用DGPS即差分全球定位系統(tǒng)，通過數(shù)傳電臺傳輸?shù)酱_，并對船臺觀測值進(jìn)行實(shí)時修正，進(jìn)而求得船臺所在船位的坐標(biāo)，利用數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、自動繪圖功能的HYPACK軟件通過計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在電子顯示屏上顯示出設(shè)計挖泥區(qū)段輪廓線，設(shè)計挖槽邊線，絞刀挖泥運(yùn)行軌跡，實(shí)時導(dǎo)航數(shù)據(jù)，同時它與水位遙報儀、絞刀深度深度指示儀相連接，可實(shí)時顯示挖深、瞬時水位、挖槽橫斷面圖或水下三維立體圖等等。

3.4管線布置方法

水上管線錨固：采用布設(shè)管線錨纜的方式進(jìn)行錨固。布設(shè)時要綜合考慮風(fēng)流壓差、施工干擾、施工順序等等。

排泥管線出口的加固：每個排泥管線出口處均采用松木桿作“A”字架支撐，用鋼纜予以加固。

3.5絞吸船疏浚質(zhì)量控制方法

施工平面放樣控制，絞吸挖泥船利用船載DGPS控制挖泥船位，并與裝有疏浚輔助決策系統(tǒng)軟件的計算機(jī)聯(lián)合使用。具體方法，將疏浚平面位置輸入到計算機(jī)中，繪制電子施工圖，再將分條開挖的平面位置坐標(biāo)輸入計算機(jī)中，挖泥船上的DGPS在接收衛(wèi)星信號的同時準(zhǔn)確測得挖泥位置坐標(biāo)，根據(jù)計算機(jī)顯示器顯示的船位，絞吸挖泥船利用主副鋼樁和橫移錨控制船位，確保挖泥船位在所開挖的挖槽內(nèi)。施工時嚴(yán)格按設(shè)計質(zhì)量要求控制超寬，并做好施工平面定位記錄。

在施工區(qū)域設(shè)置潮位站，并配備專人看守。每10min驗(yàn)潮一次，接收機(jī)接收的信號輸入計算機(jī)中疏浚輔助決策系統(tǒng)，顯示吸口在基準(zhǔn)面下的挖泥深度。挖泥船根據(jù)分層開挖設(shè)定的挖深，通過疏浚輔助決策系統(tǒng)定深裝置，控制吸口下放的挖泥深度，提高挖槽平整度。在最下層挖泥時要考慮到挖泥船吃水深度的變化，同時預(yù)留適當(dāng)?shù)膫溆偕疃龋_保疏浚挖深達(dá)到設(shè)計水深要求。施工時挖泥船嚴(yán)格按設(shè)計質(zhì)量要求控制超深，并做好施工測深記錄。

4.施工生產(chǎn)率限制因素分析

通過試施工，統(tǒng)計絞吸船試施工期間的施工參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)場工況條件，分析絞吸船生產(chǎn)率的限制因素，并制定相應(yīng)的改進(jìn)措施。絞吸船生產(chǎn)率限制因素包括以下幾點(diǎn)：土層分布不均勻，土質(zhì)變化大，工況條件復(fù)雜，施工工藝針對性不強(qiáng)。

針對上述限制因素，制定了以下應(yīng)對措施：

①建立三維土質(zhì)模型，使開挖土質(zhì)“可視化”，以便于更直觀的表達(dá)不同深度土質(zhì)特性；

②三維土質(zhì)模型與挖泥船計算機(jī)輔助疏浚決策系統(tǒng)相結(jié)合，在挖泥作業(yè)時將三維土質(zhì)圖像實(shí)時或提前顯示，以達(dá)到根據(jù)土質(zhì)實(shí)時改變施工工藝、提高生產(chǎn)效率的目的。

施工過程中，挖泥操作人員將三維土質(zhì)模型與絞吸船輔助決策系統(tǒng)相結(jié)合，針對不同的土質(zhì)，制定相應(yīng)的施工工藝，對比每一刀、每一臺車的濃度、密度、流速和橫移速度變化，摸索土層分布規(guī)律，及時優(yōu)化進(jìn)刀量、橫移速度等施工控制參數(shù)，進(jìn)而提高了生產(chǎn)效率。

5.結(jié)語

在吹填施工過程中，本文結(jié)合具體實(shí)例，對絞吸船施工工藝流程、基本原理、船舶定位方法、拋設(shè)橫移錨、管線布置方法、泥泵工況的確定等吹填工程中的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了詳細(xì)闡述，針對施工生產(chǎn)率限制因素進(jìn)行分析并提出了相應(yīng)的解決方案，對類似工程提供一定借鑒經(jīng)驗(yàn)。

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