中風化泥巖兩種非爆破疏浚方案的成本對比

【摘 要】 為解決中風化泥巖在無法進行爆破施工的地區(qū)實施疏浚方案的難題，以巴基斯坦某燃煤電廠項目為例，對中風化泥巖提出兩種不同的非爆破疏浚方案：“挖機+破碎錘”方案和“鑿巖棒+挖泥船”方案，并對這兩種施工方案進行成本分析。根據(jù)兩種方案不同的施工組織設(shè)計，對機具、人工、臨時工程等方面的成本進行對比，為同類地質(zhì)條件下如何選用合理的疏浚方案、如何控制工程成本取得經(jīng)濟效益提供決策依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 泥巖;疏浚;施工組織;成本分析

0 引 言

泥巖是指弱固結(jié)的黏土經(jīng)過中等程度的后生作用（如擠壓作用、脫水作用、重結(jié)晶作用和膠結(jié)作用）而形成的強固結(jié)巖石。泥巖非常堅硬，其抗壓強度可達30 MPa，但遇水后易軟化，水下開挖泥巖，爆破鉆孔效果不佳。

巴基斯坦某燃煤電廠工程（以下簡稱“電廠工程”）是“中巴經(jīng)濟走廊”優(yōu)先實施項目，由中國中電國際發(fā)電有限公司和巴基斯坦胡布發(fā)電有限公司共同投資建設(shè)，項目位于巴基斯坦卡拉奇西北胡布鎮(zhèn)，距離卡拉奇市區(qū)55 km。該電廠項目含2個1萬噸級卸煤碼頭泊位建設(shè)和總長約 m的取排水工程，目前已建成并投入運營。電廠工程中涉及疏浚項目的地質(zhì)為中風化泥巖。因條件所限，通常采用的水下爆破松動泥巖后挖除的方法在此工程項目中不可行，結(jié)果分別采用了“挖機 + 破碎錘”和“鑿巖棒 + 挖泥船”的非爆破施工方案，并順利完成疏浚任務(wù)。對這兩種開挖方式進行施工方案、機具配置、人員配置和成本分析，對高強度泥巖非爆破疏浚方案的制定有重大意義，可為同類地質(zhì)條件下選用“挖機 + 破碎錘”還是“鑿巖棒 + 挖泥船”方案提供參考。

1 工程簡介

1.1 取排水工程的疏浚項目

電廠項目中的取排水工程，采用鋼筋混凝土暗涵加取排水頭方式，取水將海水通過雙孔箱涵引入陸地上的前池內(nèi)，總長 m。排水箱涵長度為 m。單孔引水暗涵過水斷面尺寸約為4.5 m ？3.5 m，箱涵采用沉管形式進行安裝。由于采用暗涵形式，箱涵施工需要開挖基槽，基槽平均開挖深度為6 m，需疏浚土方量為30萬m3。施工水域開挖底層地質(zhì)為非常堅硬的中風化泥巖。

1.2 碼頭區(qū)疏浚項目

在碼頭調(diào)頭圓及航道口門區(qū)各存在一處較大的礁盤。航道處礁盤長約370 m、寬約80 m，最淺水深為3.80 m;調(diào)頭圓處礁盤長約100 m、寬約80 m，最淺水深為5.4 m。

對礁盤鉆孔取樣，取樣結(jié)果顯示礁盤為中風化砂泥巖，砂泥巖完整性好、強度高，航道口門區(qū)礁盤巖樣抗壓強度大于100 MPa，調(diào)頭圓區(qū)域礁盤巖樣抗壓強度大于25 MPa，開挖礁盤的土方量約為2萬m3，開挖面積約為3萬m2。

2 施工方案

2.1 取排水工程疏浚項目施工方案

采用鑿巖破碎后抓斗挖泥船進行開挖的“鑿巖棒 + 挖泥船”方案，施工工藝流程為：施工準備→船舶就位→基槽鑿巖→基槽開挖→水深測量→準備下道工序。

前端為斧頭的55T鑿巖棒對較大面積的巖盤有較好的破碎效果。這種鑿巖棒一般頭部兩側(cè)呈楔形，并以弧形向鑿巖棒中上部過渡，轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷⑹?，其形狀有利于鑿巖棒的能量只向兩側(cè)傳遞，增加對巖土的破壞作用，并且在鑿巖棒嵌入巖土過深時可減少棒身側(cè)向的摩擦阻力，使鑿巖棒更易提起。[1] 根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，施工布置為：提錘12～15 m，平面縱橫向間距1～1.5 m布置鑿點，自動下錘;鑿巖深度0.8～1 m。

2.2 碼頭區(qū)疏浚項目施工方案

首先對水下地形進行浚前測量，完成測量后將測量結(jié)果與設(shè)計圖紙對比，確認疏浚范圍;疏浚范圍確認后，對疏浚范圍進行分區(qū)，并按區(qū)對土體進行疏浚;疏浚完成后，開展浚后測量，測量完成后對測量結(jié)果進行分析，如存有淺點則對淺點進行二次疏浚，待全部淺點清除后，提請業(yè)主驗收。碼頭區(qū)疏浚項目施工流程見圖1。

3 項目設(shè)備人員配置及成本

3.1 施工設(shè)備成本

開挖取排水基槽的“鑿巖棒+挖泥船”方案的設(shè)備成本見表1。

碼頭礁盤區(qū)疏浚采用“挖機 + 破碎錘”的施工方案。從國內(nèi)采購870挖機，在施工現(xiàn)場將破碎錘安裝在挖機上再將挖機開上特制方駁的端部，在方駁另一端加配重，進行鑿巖和挖取破碎巖石到開體泥駁上，用時3個月完成泥巖鑿除和礁盤清理。施工機械及設(shè)備成本見表2。

3.2 人員成本

取排水基槽挖泥疏浚項目人員成本見表3。

碼頭礁盤清除項目人員成本見表4。

3.3 綜合成本

按《沿海港口建設(shè)工程概算預(yù)算編制規(guī)定》取費，按直接工程的1.5%計取臨時工程費，9.7%計取施工單位企業(yè)管理費，7%計取施工單位利潤，可以取得兩個疏浚項目的總費用和不含稅綜合單位成本。兩種施工方案的綜合單位成本對比見表5。

表5 兩種施工方案的綜合單位成本對比萬元

由表5可知“鑿巖棒 + 挖泥船”的疏浚方式綜合單位成本遠低于“挖機 + 破碎錘”的疏浚方式，但是由于二者疏浚的土方量差距較大，如此比較不具有可比性，因此需要先將疏浚土方量統(tǒng)一，再來比較兩種方案的成本優(yōu)劣。在疏浚土方量同為2萬m3的情況，減少部分作業(yè)船舶和施工人員，采用“鑿巖棒 + 挖泥船”方案的施工工期約為15天，可以求得“鑿巖棒+挖泥船”方案疏浚2萬m3的施工設(shè)備成本（見表6）、人員成本（見表7）和綜合單位成本（見表8）。

由此可知，采用“鑿巖棒+挖泥船”的疏浚方案，利用與取排水工程同樣的施工設(shè)備和人員配置，對碼頭區(qū)礁盤進行疏浚，其單位成本為元/ m3，遠高于“挖機 + 破碎錘”的施工方案（501.29元/ m3），如果不計“船舶往返調(diào)遣”費用，則“鑿巖棒+挖泥船”的疏浚方案的單位成本為95.42元/m3，遠低于“挖機+破碎錘”的施工方案。

因“鑿巖棒+挖泥船”方案中“船舶往返調(diào)遣”費用很高，占總成本的比重很大，是與施工土方量無關(guān)的不可變成本，可將此項費用作為固定成本，其他費用作為可變成本，而“挖機 + 破碎錘”的施工方案中全部成本皆視為可變成本，可以求得當疏浚土方量為5.17萬m3時，兩個方案的綜合單位成本和總費用相等。

4 結(jié) 語

在不考慮工期、資源等其他約束條件的情況下，對于無法采取爆破施工的中風化泥巖的疏浚，當疏浚土方量低于5.17萬m3時，采用“挖機 + 破碎錘”方案較“鑿巖棒 + 挖泥船”方案成本低;而當疏浚土方量大于5.17萬m3時，則采用“鑿巖棒+挖泥船”的施工方案更有優(yōu)勢。

參考文獻：

[1] 劉永彬.淺談鑿巖棒施工工藝[C].中國交通建設(shè)集團有限公司第一屆科技大會，2009-10.

收稿日期：2020-01-15

作者簡介：李軍（1983―），男，碩士、中級工程師，從事水運工程概預(yù)算編制、成本測算及投標報價工作