淺析重力式碼頭基槽開挖施工方案

傅淑燕

(廈門港務(wù)疏浚工程有限公司，廈門 361000)

本工程設(shè)計(jì)建設(shè)兩座1 萬噸級碼頭泊位， 其中1 座1 萬噸級LPG 泊位， 泊位長度198.0m； 1 座1 萬噸級化學(xué)品泊位， 泊位長度249.0m； 泊位總長度447.0m，寬20m，碼頭面高程為7.8m。

本工程基槽開挖總量為34.155 萬m3，持力層為殘積土和全風(fēng)化巖層，采用常規(guī)挖泥船開挖，無須爆破。 采用8m3輕斗-13m3重斗挖泥船進(jìn)行開挖，其配備的輕斗可開挖上層呈軟塑和流塑狀態(tài)的淤泥， 重斗可開挖粉質(zhì)粘土層和標(biāo)貫擊數(shù)較大的殘積土層， 可滿足本工程的作業(yè)強(qiáng)度要求。基槽開挖自北向南分段、分條、分層，按照縱挖法進(jìn)行施工。

分段上：先施工K0+353～0+447m 區(qū)域，然后自北向南依次施工。各工序流水開展，確保施工安全和效率最大化。以船機(jī)的流水作業(yè)安全和高效為原則，確定本工程海上施工的流水步距為100m。因此本工程施工區(qū)段劃分成4 個(gè)作業(yè)段， 以X=559501.000，Y=2626742.000 為N0+0m點(diǎn)， 分 別 是 北K0+0～0+136m (含 北 護(hù) 岸)、K0+136～0+253m、K0+253～0+353m、K0+353～0+447m 四個(gè)區(qū)域。

分條上：根據(jù)挖泥船的挖寬確定分條長度15m，本工程基槽分成3～7 條不等進(jìn)行開挖。

分層上：根據(jù)抓斗尺寸和土質(zhì)要求，按照2～3m/層進(jìn)行分層，本工程基槽分為2～5 層進(jìn)行開挖。每個(gè)作業(yè)段先用輕斗開挖淤泥部分，再換重斗開挖粘土、粉質(zhì)粘土和殘積土層，以保證船機(jī)的最大利用率。 挖泥船配兩艘800m3泥駁裝駁和拋泥， 拋泥區(qū)為業(yè)主指定區(qū)域， 距作業(yè)現(xiàn)場10km 左右。

2 主要施工機(jī)械設(shè)備(表1)

表1 主要施工機(jī)械

3 施工工效分析

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，8m3挖泥船配2 艘泥駁，正常情況下挖上層淤泥、 粘土及殘積土每日可以開挖7500m3， 考慮到海況天氣等影響因素， 施工工效降低至70%， 即實(shí)際挖泥效率為5250m3/日， 全部挖泥量為34.155 萬m3，計(jì)算工期46 天，實(shí)際工期65 天，計(jì)劃工期95 天，可以滿足工期要求。 具體分段工效分析如表2。

4 主要施工流程、方法

4.1 基槽挖泥作業(yè)流程

基槽挖泥作業(yè)流程圖見圖1：

表2 各施工段工效分析

圖1 基槽挖泥作業(yè)流程圖

4.2 主要施工方法

(1)測量控制

①建立測量定位系統(tǒng)

根據(jù)已有RTK-GPS 固定站，信號覆蓋本工程作業(yè)的全部區(qū)域，能夠方便地對挖泥施工進(jìn)行總體測量控制。

②建立挖泥平面網(wǎng)格

按挖泥平面分區(qū)， 并依據(jù)船舶船體寬度在每一挖泥施工區(qū)縱向分條形成大網(wǎng)格并標(biāo)明里程， 之后在每個(gè)大網(wǎng)格里， 依據(jù)抓斗的張口尺寸再進(jìn)行縱橫向分條形成小網(wǎng)格，每個(gè)小網(wǎng)格就代表抓斗張口尺寸。

把已經(jīng)分好網(wǎng)格的全部挖泥區(qū)位置圖連同基槽設(shè)計(jì)輪廓線一起輸入電腦，用于挖泥施工。在具體挖泥施工時(shí)準(zhǔn)確控制抓斗對準(zhǔn)相應(yīng)的小網(wǎng)格依次施工。

③GPS 的配置

在每個(gè)抓斗式挖泥船上各配置2 套GPS 和1 套雙頻GPS 全站儀測量系統(tǒng)，GPS 接收機(jī)天線設(shè)置在船艏、船艉及抓斗扒桿頂部， 用以控制船的姿態(tài)及抓斗準(zhǔn)確位置，電腦顯示器設(shè)置在操作室內(nèi)，以便隨時(shí)和直觀地監(jiān)控抓泥位置，并方便指揮船舶的移位。

(2)挖泥船駐位、定位

①挖泥船初步定位

挖泥船由1680HP 拖輪拖帶駛?cè)胧┕がF(xiàn)場水域，在挖泥船操作室里的電腦顯示屏上看到挖泥船進(jìn)入擬施工區(qū)挖泥的大致位置后，300HP 起錨艇沿基槽縱向?yàn)橥谀啻洛^(四口“八”字錨)，挖泥船收緊錨纜初步定位。

②挖泥船準(zhǔn)確定位

挖泥船初步定位完成后，通過船用GPS 系統(tǒng)電腦顯示屏，由操作手指揮，對挖泥船進(jìn)行準(zhǔn)確定位，把挖泥船準(zhǔn)確定位在擬施工區(qū)的具體挖泥地點(diǎn)，并系緊各條纜繩，方可進(jìn)行挖泥作業(yè)。挖泥船駐位完成后，根據(jù)建立好的施工區(qū)域小網(wǎng)格，由南端向北端進(jìn)行施工。每一抓的位置對應(yīng)于每一小網(wǎng)格，一抓挖泥完成后，由船舶操作室內(nèi)的操作手根據(jù)電腦屏幕顯示對下一抓挖泥進(jìn)行定位施工；每一船地(即挖泥船的一次駐位)挖泥完成后，由船舶操作室內(nèi)的操作手根據(jù)電腦屏幕顯示指揮移船， 進(jìn)行下一船地施工，依此類推。

③挖泥方法

抓斗挖泥采用“橫移挖寬，縱移挖長”的方法進(jìn)行作業(yè)。 挖泥船每次后移長度(即船的縱移長度)等于抓斗張開長度減2m(前后各1m)，每一縱向分條施工完成后的挖泥船橫移寬度決定于挖泥船寬度減2m。 上述挖泥船縱橫移長度都是基于防止基槽漏挖的原則展開的。挖泥船作業(yè)的橫移寬度由所用挖泥船寬度決定。 具體方法如下：每一挖泥區(qū)開挖前，應(yīng)根據(jù)所挖基槽的寬度和挖泥船寬計(jì)算該基槽橫向幾次開挖。 橫向開挖次數(shù)用下式計(jì)算：

n=b/(a-2)

式中：n——橫向開挖次數(shù)，計(jì)算后進(jìn)位為整數(shù)；

b——基槽(或港池)挖泥寬度(m)；

a——挖泥船寬度(m)。

挖泥船縱向挖完一個(gè)基槽斷面后， 應(yīng)絞錨前進(jìn)一定距離開始下一斷面開挖。前進(jìn)(即縱移)距離等于抓斗張開長度。 實(shí)際量測所用抓斗的長度即為每次挖泥船的縱移長度。 本區(qū)所使用的挖泥船抓斗張開長度6m，縱向前進(jìn)一個(gè)斗位距離控制在4m，前后各壓1m，防止漏挖。

(3)挖泥底標(biāo)高和平整度控制

本工程挖泥底高程控制采用在挖泥船扒桿頂再安一臺GPS 接收機(jī)，通過扒桿頂與抓斗間的距離控制，控制挖泥底標(biāo)高。為控制好基槽底標(biāo)高和平整度，底層挖泥時(shí)需控制抓斗下落深度和抓斗的開挖間距， 由于在開挖過程中，已抓過的泥面和沒抓過的原泥面有一定的高差，抓斗在該區(qū)間會(huì)出現(xiàn)“倒斗”現(xiàn)象，因而可以控制下一抓與上一抓重疊在1/4～1/3 抓斗范圍內(nèi)， 如遇到地質(zhì)不良地段，重疊的范圍可適當(dāng)加大。 在實(shí)際施工作業(yè)中，挖泥船除嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)底標(biāo)高外， 基槽部分還要密切關(guān)注土層情況，遇到與設(shè)計(jì)地質(zhì)資料不符等情況，應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確做好記錄并報(bào)告項(xiàng)目總工。

(4)邊坡挖泥

本工程基槽邊坡斷面為斜坡，抓斗不可能挖出斜坡，施工中按照“下超上欠，超欠平衡”的原則垂直進(jìn)行邊坡開挖，最后形成設(shè)計(jì)要求的邊坡。

(5)施工記錄

挖泥施工前把建立好的總挖泥施工分區(qū)圖和各區(qū)段縱向挖泥分條圖交給挖泥操作手， 挖泥操作手必須隨時(shí)在所挖位置做好挖泥記錄， 以防止每作業(yè)班交接過程中漏挖及重復(fù)施工。

(6)挖泥棄土

利用泥駁上自帶的GPS 定位系統(tǒng)將泥駁開向指定的區(qū)域進(jìn)行棄土， 本工程的棄土區(qū)域?yàn)闃I(yè)主指定的卸泥區(qū)，距離作業(yè)區(qū)域10km 左右。

5 質(zhì)量要求、標(biāo)準(zhǔn)

本工程基槽驗(yàn)收采用雙控標(biāo)準(zhǔn)， 土質(zhì)上必須達(dá)到標(biāo)貫大于等于18 擊的殘積土或全風(fēng)化巖層土質(zhì)要求，標(biāo)高上必須挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高。 每個(gè)挖泥區(qū)挖泥結(jié)束后應(yīng)及時(shí)對基槽測量驗(yàn)收，測量用實(shí)時(shí)差分GPS 定位系統(tǒng)和超聲波測深儀。同時(shí)，對挖泥區(qū)土質(zhì)進(jìn)行核對，經(jīng)檢查，標(biāo)高與土層均達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行下道工序的施工?；坶_挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，寬度不得小于設(shè)計(jì)尺寸，底部較為平整，平均超深、 超寬不超過規(guī)范規(guī)定， 開挖邊坡符合設(shè)計(jì)要求。 水下基槽開挖允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量和方法見下表3。

表3 開挖允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量、方法

6 質(zhì)量保證措施

(1)開挖至底層時(shí)，要勤觀察，勤取土樣，對土樣要作好標(biāo)志并保存有序，如發(fā)現(xiàn)土質(zhì)與設(shè)計(jì)不符，抓緊匯報(bào)，及時(shí)會(huì)同監(jiān)理及業(yè)主核對， 必要時(shí)請勘察、 設(shè)計(jì)部門參與。

(2)疏浚棄土必須嚴(yán)格按國家海洋局管區(qū)和有關(guān)部門規(guī)定的區(qū)域進(jìn)行拋泥。 為確保減少挖泥對周邊的污染，促進(jìn)文明施工，疏浚時(shí)盡可能選在漲潮時(shí)開挖，減少泥土的擴(kuò)散流失。 同時(shí)，在開挖過程中及時(shí)通知海管區(qū)工作人員對淤泥進(jìn)行檢測， 保證無造成海域周邊的污染。

(3)施工中必須填寫詳細(xì)施工記錄，包括挖泥船及泥駁注冊號，施工位置及泥土類型，挖泥標(biāo)高，挖泥船裝駁時(shí)間，泥駁航行，拋填返回到達(dá)挖泥船的時(shí)間等。

(4)基槽開挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行基床拋石工序，以防基槽回淤。

(5)開工前對參加施工人員進(jìn)行安全技術(shù)交底；實(shí)行輪班作業(yè)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持面對面交接班制度；建立健全質(zhì)量保證體系，嚴(yán)格執(zhí)行“三檢”制度。

(6)開工前對所有船舶、儀器、設(shè)備、工具等進(jìn)行檢查和校正；編寫詳盡的施工作業(yè)指導(dǎo)書，上報(bào)現(xiàn)場工程師取得施工許可。

(7)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)和施工圖紙施工，執(zhí)行過程中，如發(fā)現(xiàn)與實(shí)際情況不符，應(yīng)立即報(bào)告，未經(jīng)同意不得擅自修改。

(8)實(shí)行輪班作業(yè)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持面對面交接班制度。

(9)工程管理、測量人員分項(xiàng)負(fù)責(zé)，加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理，跟蹤施工全過程，根據(jù)現(xiàn)場具體情況調(diào)整，落實(shí)施工安排。

7 安全、環(huán)境保護(hù)措施

(1)設(shè)立由項(xiàng)目經(jīng)理直接領(lǐng)導(dǎo)的安全領(lǐng)導(dǎo)小組，全面負(fù)責(zé)安全管理工作，安全領(lǐng)導(dǎo)小組成員要認(rèn)真履行職責(zé)，對安全生產(chǎn)負(fù)責(zé)。

(2) 嚴(yán)格執(zhí)行當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門對環(huán)境保護(hù)的有關(guān)規(guī)定，在挖泥作業(yè)前制定環(huán)境防護(hù)措施，提交業(yè)主、監(jiān)理工程師代表審查。

(3)對全體施工人員進(jìn)行安全教育，做好安全交底，以提高施工人員在操作中增強(qiáng)自我保護(hù)的安全意識， 在思想上、操作上真正引起重視，從而做到“安全生產(chǎn)、預(yù)防為主”。操作人員的上崗證書配備齊全，符合標(biāo)準(zhǔn)。在船上工作的人員必須戴安全帽、穿救生衣。必須熟練掌握救生設(shè)備及消防器材的正確使用方法。

(4)工程船舶要按規(guī)定懸掛信號，并嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行操作。作業(yè)船要掌握作業(yè)區(qū)域的風(fēng)向、潮流，在靠、離施工船時(shí)應(yīng)加強(qiáng)聯(lián)系，注意避開施工船的橫移錨纜，靠船時(shí)要適當(dāng)控制船速，禁止順流靠泊。

(5)施工中認(rèn)真執(zhí)行海上安全監(jiān)督局頒發(fā)的《船舶安全檢查規(guī)則》的有關(guān)規(guī)定，做好各項(xiàng)安全檢查工作；嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程和值班制度， 正確使用各種安全防護(hù)用品定期進(jìn)行安全檢查， 把事故消滅在萌芽狀態(tài)中。

8 結(jié)束語

碼頭基槽開挖管控不是件容易的事， 本文介紹的施工方案，即挖泥船準(zhǔn)確定位后，根據(jù)建立好的施工區(qū)域小網(wǎng)格，每一抓斗的位置對應(yīng)于小網(wǎng)格，抓斗挖泥完成后，由船舶操作室內(nèi)的操作手根據(jù)電腦屏幕顯示對下一抓斗挖泥進(jìn)行定位，顯得至關(guān)重要。