填海造地工程海砂開采工藝分析

廈門市土地發(fā)展中心，福建 廈門 361000

0 前言

海砂是一種極為重要的海洋固體礦產(chǎn)資源，也是海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是一種僅次于石油、天然氣的不可恢復(fù)的寶貴資源。海洋生態(tài)系統(tǒng)主要是由海水、海砂、生物和巖石與地貌共同組成，在建筑工程方面有著無可代替的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和作用。在大型填海造地工程中，需要一定的開采工藝來保證工程的順利進(jìn)行，海砂開采是其中重要的階段和步驟。因此需要相關(guān)研究人員對(duì)目前海砂開采工藝類型進(jìn)行分析和研究，然后結(jié)合工程現(xiàn)狀和實(shí)際工程條件來進(jìn)行有效施工，為經(jīng)濟(jì)效益提升奠定良好基礎(chǔ)。

1 工程背景

我國(guó)廈門市某機(jī)場(chǎng)進(jìn)行填海造地工程，建設(shè)新機(jī)場(chǎng)的總面積為27.49km2，其中填海造地的面積大約為23.19km2，工程所需填料砂為1.6 億m3。在實(shí)際工程建設(shè)中，其根據(jù)有關(guān)規(guī)定實(shí)施砂區(qū)的選擇，砂區(qū)面積為58km2，海上運(yùn)輸航道大約為50km，砂層的標(biāo)高大約在-25～-57m 之間，砂層的上部分為粉細(xì)砂，平均厚度在6m 左右，下部為中細(xì)砂，平均厚度為10m 左右，結(jié)合實(shí)際情況可以估算出砂總儲(chǔ)存量為6.8 億m3。

2 海砂開采工藝類型分析

結(jié)合對(duì)國(guó)內(nèi)和國(guó)外關(guān)于填海造地相關(guān)資料的分析和研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段主要的海砂開采包含四種工藝，分別為挖吹、拋運(yùn)吹、挖運(yùn)拋和挖運(yùn)拋吹四種。并且所需的工藝流程包含海砂的挖取、海砂運(yùn)輸、海砂拋填和海砂吹填四種。本文對(duì)海砂開采工藝進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如下所示。

2.1 挖吹工藝

挖吹工藝主要包含絞吸自吹和絞吸吹填兩種工藝，其中絞吸自吹需要絞吸船進(jìn)行挖砂作業(yè)，并且也需要絞吸船進(jìn)行砂料吹填作業(yè)。在絞吸吹填工藝中要想實(shí)施有效的挖砂作業(yè)，需要絞吸船輔助，但是對(duì)于海砂的吹填而言，這種方式會(huì)有著更遠(yuǎn)的吹填距離，并且需要接力泵和絞吸船共同作業(yè)，這是二者不同點(diǎn)［1］。

2.2 挖運(yùn)吹工藝

挖運(yùn)吹工藝主要包含耙吸船艏吹、挖運(yùn)吹和吸運(yùn)吹三種工藝。其中耙吸船艏吹主要利用耙吸船進(jìn)行海砂開挖、運(yùn)輸和吹填作業(yè)；一般挖砂作業(yè)如果利用挖運(yùn)吹工藝，則需要利用鏟斗船或者鏈斗船實(shí)施，然后利用泥駁運(yùn)砂，最后在吹填階段利用吹泥船實(shí)施工藝；而吸運(yùn)吹工藝在挖砂階段，主要利用吸砂船，然后利用泥駁進(jìn)行海砂運(yùn)輸，利用吹泥船來實(shí)施吹填作業(yè)。

2.3 挖運(yùn)拋工藝

挖運(yùn)拋工藝中主要包含耙吸船拋填、吸運(yùn)拋（自帶泥艙吸砂船）、吸運(yùn)拋（泥駁）以及挖運(yùn)拋四種形式。其中耙吸船拋填主要利用耙吸船來實(shí)施挖砂、運(yùn)砂和拋填作業(yè)；吸運(yùn)拋（自帶泥艙吸砂船）主要利用自帶泥倉(cāng)吸砂船實(shí)施挖砂、運(yùn)砂和拋填作業(yè)；吸運(yùn)拋（泥駁）主要是利用吸砂船實(shí)施挖砂作業(yè)、開體泥駁實(shí)施運(yùn)砂和拋填作業(yè)；挖運(yùn)拋主要是利用鏈斗船或者抓斗船實(shí)施挖砂作業(yè)，然后利用開體泥駁實(shí)施海砂的運(yùn)輸與拋填施工。

2.4 挖運(yùn)拋吹工藝

一般在海砂的挖運(yùn)拋吹工藝中包含五種形式，分別為海砂的挖運(yùn)拋吹、吸運(yùn)拋吹、吸運(yùn)吹拋、挖運(yùn)吹拋、挖運(yùn)拋吹新工藝等。海砂的挖運(yùn)拋吹利用絞吸船與粑吸船；吸運(yùn)拋吹利用絞吸船和帶泥艙吸砂船；吸運(yùn)拋吹利用吸砂船、絞吸船與泥駁；挖運(yùn)拋吹利用絞吸船與斗式船；挖運(yùn)拋吹新工藝?yán)敏挝?、泥駁和絞吸船。其中挖運(yùn)吹拋主要利用絞吸船與粑吸船實(shí)施，將海砂利用粑吸船挖出，然后實(shí)施海砂運(yùn)輸和拋填施工，最后將海砂利用絞吸船進(jìn)行吹填；海砂的吸運(yùn)拋吹則是利用帶泥艙吸砂船來實(shí)施海砂挖取、運(yùn)輸和拋填，然后利用絞吸船來實(shí)施海砂的吹填作業(yè)；吸運(yùn)吹拋（吸砂船+絞吸船+泥駁）主要利用吸砂船實(shí)施挖砂作業(yè)，然后在海砂的運(yùn)輸和拋填作業(yè)中利用開體泥駁進(jìn)行，最后利用絞吸船來進(jìn)行海砂吹填；而海砂的挖運(yùn)拋吹中的挖砂作業(yè)主要是利用鏈斗船實(shí)施，利用開體泥駁實(shí)施運(yùn)砂和拋填作業(yè)，利用絞吸船實(shí)施吹填作業(yè)；挖運(yùn)拋吹新工藝（耙吸船+泥駁+絞吸船）主要利用耙吸船實(shí)施挖砂作業(yè)，利用開體泥駁實(shí)施運(yùn)砂和拋填作業(yè)，利用絞吸船實(shí)施吹填作業(yè)。但是在實(shí)際的填海工程中主要利用的是挖運(yùn)拋吹新工藝（耙吸船+泥駁+絞吸船），對(duì)實(shí)際施工作業(yè)更為有利。

2.5 挖運(yùn)拋吹新工藝分析

在海砂的挖運(yùn)拋吹新工藝中，其主要是利用粑吸船、泥駁和絞吸船來實(shí)施海砂施工項(xiàng)目作業(yè)。該工藝中所應(yīng)用的粑吸船應(yīng)當(dāng)具有海砂的挖取、運(yùn)輸、吹填和拋填等四種主要功能。在實(shí)際施工作業(yè)中，基于經(jīng)濟(jì)性考慮，在海砂的開挖與拋填作業(yè)中，船機(jī)設(shè)備最佳，其次為運(yùn)輸功能，最后為海砂的吹填功能［2］。所以在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)用最少的則是耙吸船艏吹工藝，并且在海砂的拋填過程中會(huì)受到很多因素限制。而在挖運(yùn)拋吹工藝中，其主要是利用粑吸船的挖砂、海砂運(yùn)輸和海砂拋填的優(yōu)良功能來實(shí)現(xiàn)工程順利實(shí)施。而隨著各項(xiàng)工程數(shù)量的增多，海砂運(yùn)輸距離的增加，在挖運(yùn)拋吹中所應(yīng)用的粑吸船其成本相對(duì)較高，主要是因?yàn)轸挝粌H成本較高，并且與泥駁比較而言，其工作效率相對(duì)較低，所以在實(shí)際施工作業(yè)中，如果想利用挖運(yùn)拋吹工藝，則如何將泥駁代替其進(jìn)行施工作業(yè)同時(shí)利用新型工藝來發(fā)揮每個(gè)船機(jī)的優(yōu)勢(shì)，是目前填海工程中海砂開采作業(yè)中需要考慮的重點(diǎn)問題。而隨著運(yùn)砂距離的不斷增加，需要重點(diǎn)了解耙吸船的高效運(yùn)砂功能、絞吸船的高效吹填功能以及泥駁低價(jià)的運(yùn)砂功能，這樣才能夠真正體現(xiàn)出該工藝的優(yōu)勢(shì)之處。但是由于工藝的難度較大，因此一般都會(huì)采取固定式的吸沙船，由吸沙船給泥駁船裝倉(cāng)的工作模式進(jìn)行，進(jìn)而提升整體工程實(shí)施質(zhì)量。

3 海砂開采工藝的適用性分析

海砂開采工藝類型分析。

絞吸直吹：取砂區(qū)可以選擇離吹填區(qū)域較近的地方，并且工況具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，能夠滿足大部分土質(zhì)需求，但是對(duì)于疏浚石頭與基巖不能夠適應(yīng)。

絞吸吹填：主要是利用泥泵作用增加吹填距離，一般可以增加到10 千米左右，其余部分與絞吸直吹工藝一致。

耙吸船艏吹：該工藝中的取砂區(qū)與吹填區(qū)距離相對(duì)較遠(yuǎn)，但是使用能力較強(qiáng)，會(huì)影響到周邊海域情況，單價(jià)相對(duì)較高。

挖運(yùn)吹（斗式船）：將鏈斗船替換為吸砂船，并且在取砂區(qū)中，抓斗船一般有著特殊需求，如一些塊石或者工業(yè)垃圾等，同時(shí)其施工效率相對(duì)較低。而鏟斗船對(duì)于取砂區(qū)也有著一定的特殊需求，如塊石與垃圾等，并且對(duì)于施工條件有著更高的要求。

吸運(yùn)吹：其主要適應(yīng)的土質(zhì)為砂性土，并且施工的相關(guān)要求較高，特別是一些小型吸砂船等工況。

挖運(yùn)拋（斗式船）：該工藝中抓斗船與鏟斗船對(duì)于施工工藝都有著特殊要求，同時(shí)需要較高的作業(yè)條件，鏈斗船基本已經(jīng)不適合施工作業(yè)，對(duì)于泥駁的靠離有著更高的要求。

挖運(yùn)拋吹（耙吸船+絞吸船）：該工藝不僅可以滿足粑吸船所具有的海砂拋填工藝，同時(shí)可以為臨時(shí)儲(chǔ)砂坑的設(shè)置創(chuàng)造良好條件。

吸運(yùn)拋吹吸砂船帶泥艙+絞吸船）：其具有吸運(yùn)拋（皮帶機(jī)）要求基礎(chǔ)上具備臨時(shí)儲(chǔ)砂坑設(shè)置條件。

吸運(yùn)拋吹（吸砂船+泥駁+絞吸船）：具有吸運(yùn)拋（泥駁）相關(guān)要求基礎(chǔ)上，具備臨時(shí)儲(chǔ)砂坑設(shè)置的條件。

挖運(yùn)拋吹新工藝（耙吸船+泥駁+絞吸船）：由于需要泥駁靠近動(dòng)態(tài)耙吸船，因此對(duì)于施工的工況要求較高。

4 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合現(xiàn)代取砂和吹填工藝的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合國(guó)內(nèi)外各種開采設(shè)備，可以將實(shí)際施工中基于專用航道基礎(chǔ)上，采取粑吸船加上絞吸船施工方式，而在夏季，則可以利用吸砂船加泥駁加吹泥船作為工程輔助方案。如果沒有專用航道，可以將外側(cè)的儲(chǔ)砂坑方案作為輔助方案，夏季可以采用吸砂船+泥駁+絞吸船的輔助方案，因此需要結(jié)合實(shí)際情況選擇適合的施工方案，保證施工效率和質(zhì)量。