港航施工中基槽開挖設(shè)備與技術(shù)應(yīng)用

黃書云

(中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510290)

1 工程概況

廣東東部沿海某港航建設(shè)中在基槽開挖施工中一共挖了27.9×104m3的泥，平均每天的挖泥強度是784 m3，計算公式為27900/427/0.833=784 m3。在工程中配置了一艘抓斗挖泥船，其抓斗規(guī)格為11～13 m3，一艘泥駁，其規(guī)格為1000 m3，平均每天的挖泥強度為3000 m3，這些機械的配置可以滿足工程開挖量的要求。護岸基槽的開挖量可達到80000 m3，采用上述所提到的泥駁進行運輸，一艘規(guī)格為400 t的定位船負責(zé)運輸置換砂進行拋填。

本工程基槽開挖施工現(xiàn)場的主要巖層為風(fēng)化巖，需向下開挖23 m才能達到設(shè)計中的基槽深度，基槽開挖時使用抓斗挖泥船，若在施工中運到開挖困難的地層，則使用炸礁的辦法，本工程中需進行基槽炸礁的工程量可達到4419 m3。

在港航工程建設(shè)中，基坑開挖和港池疏浚施工的效果直接影響著整個工程施工質(zhì)量[1]。之所以這樣說，主要是由于以下幾個原因：一是處理好這兩項施工可以方便填埋水下的各種管道，二是可以減少工程施工周圍的環(huán)境污染。鑒于上述內(nèi)容，研究基槽開挖和港池疏浚施工技術(shù)的要點是相當(dāng)重要的。本文以上述工程為例，圍繞基槽開挖施工中的開挖設(shè)備與技術(shù)應(yīng)用展開探討。

2 工程施工特點

本工程施工基槽開挖量相對較大，而且工期短、任務(wù)重，此外受到的工程干擾也較大。

(1)本工程的基槽開挖量相對較大?；坶_挖量影響著施工現(xiàn)場周圍水域的水體質(zhì)量，換言之，本工程的開挖量對周圍的水域影響較大，淤泥堆積嚴重，據(jù)施工過程檢測發(fā)現(xiàn)，每天施工區(qū)的淤泥堆積量可達到0.1 m左右。

(2)工期短，任務(wù)重，時間緊迫。在設(shè)計中每項工程的施工期限為180 d，后方挖泥期限為153 d，因而清除淤泥的時間間隔較長且時間短。鑒于上述原因，本工程施工的緊迫感和靈活性能較為明顯。

(3)工程干擾大，要求高質(zhì)量的工程效果。在基槽挖泥施工中要始終將超深距離控制在50 cm，將超寬距離控制在150 cm，直到挖到中粗砂為止。在后方開挖時，超深控制距離不變，但超寬控制距離需縮短50 cm。在這一環(huán)節(jié)淤泥質(zhì)土層和淤泥層不能出現(xiàn)在施工過程中，進行清淤之后，其厚度需保持在0.3 m以內(nèi)。

3 基槽開挖與港池疏浚施工技術(shù)

3.1 基槽挖泥施工

本工程中涉及到的施工區(qū)域水深范圍可達到2～25 m，若在過程中單純地使用絞吸船施工，很難達到設(shè)計的開挖標準，考慮到本次工程的施工期限，每月的開挖淤泥量需達到95000 m3。因此決定在施工中增加一艘抓斗挖泥船，其規(guī)格為11～13 m3。除此之外，又添置了一輛泥駁船，其規(guī)格為1000 m3，負責(zé)將開挖的淤泥量運輸至后方，廢棄不用。二次吹填時使用的絞吸挖泥船其型號為1450型，直到將其吹填到設(shè)計的回填高度方可停止施工。

具體的施工操作流程為：施工準備→抓斗船布錨大致就位→抓斗船GPS定位、就位→抓斗船開始施工挖泥→泥駁靠抓斗船準備裝泥→泥駁靠抓斗船裝泥→抓斗船挖泥裝駁→泥駁離抓斗船往倒泥區(qū)。

(1)基槽開挖過程，使用的作業(yè)機械為抓斗船，其規(guī)格為11～13 m3。本工程施工過程中碼頭前沿50 m的范圍之外安排了一艘小型絞吸船，這樣做的目的是防止基槽回淤的過程受到港池疏浚的影響，之后將港池向下疏浚到18 m?？紤]到工程中風(fēng)化巖在施工期間有可能出現(xiàn)地質(zhì)軟化的風(fēng)險，因而在基槽開挖完成之后馬上組織相關(guān)的專業(yè)人員從事基床的拋石。抓斗船遵循由西到東的工作順序展開施工，其具體的開挖標準如下：100 m即分段開挖所需達到的長度，1.2～1.5 m是分層開挖所需達到的深度范圍。分條的寬度設(shè)置需根據(jù)船型，一般說來需將其變化的范圍維持在8～15 m，在具體的施工中每兩條之間需要有重合的部位，其范圍控制在2 m以上。

(2)邊坡的控制是開挖過程中所要考慮的重要部分[2]。為了使得邊坡的控制更為合理，要遵循“下超上欠”的原則，而達到這一原則的基本方法是采用臺階式開挖的方式，控制基槽的開挖量，確保在開挖施工開始之后沒有淺點出現(xiàn)。將開挖出的淤泥運送至指定的廢棄區(qū)之后,需要根據(jù)設(shè)計要求對開挖現(xiàn)場回填。及時監(jiān)測施工現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信息，并將反饋回來的數(shù)據(jù)錄入到電子檔案中，及時調(diào)整參數(shù)，最大限度地保證工程的施工效率[3]。

(3)根據(jù)工程地質(zhì)的報告所展現(xiàn)出來的地質(zhì)信息，在本次施工中還涉及到了炸礁施工，其工程量為約4419 m3，其位置在于0+700 m處。在這一環(huán)節(jié)施工的主要設(shè)備是專門的炸礁船，在施工結(jié)束之后需利用抓斗船進行清礁工序，并運輸?shù)街付ǖ膮^(qū)域堆放處理。挖泥船的類型具體可參照圖1。

圖1 基槽挖泥

3.2 基槽開挖監(jiān)控測量

欠挖和超挖情況的出現(xiàn)是基槽開挖中較為常見的施工問題[4]。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要有如下幾點：①施工中所使用的挖泥船與設(shè)計中所提到的在形體上會出現(xiàn)細小的差別；②在實際施工的過程中，潮汐的變化情況是不可控的；③開挖縱坡的過程中，坡度的控制也存在著微小的差別。

鑒于上述原因，施工過程監(jiān)測是必不可少的操作手段。一般情況下會采用聲納測距儀來測量開挖的深度，缺點在于對開挖過程的監(jiān)測無法實現(xiàn)動態(tài)化的測量?？紤]到這一原因，本工程中決定在挖泥船的底部安裝一臺水下地形掃描儀。每次當(dāng)挖掘進度前進10m就對該地域的地形掃描一次，將掃描所得的數(shù)據(jù)作為聲納測量的校準基點，以便更為準確地掌握開挖實際情況。

3.3 航道疏浚作業(yè)

航道疏浚的目的是確保沉管施工的安全性能，增強運輸?shù)陌踩笖?shù)，順利讓工作船開展施工操作，在開挖基槽之前這一道工序就需順利完成。此外，還需考慮到影響航道疏浚作業(yè)效果的影響因素，如季節(jié)水位的影響，以免加大疏浚的工作量。沉管施工中要做好質(zhì)量的監(jiān)測，在沉放管節(jié)前，需保證基槽不會被破壞。例如普通挖沙船采砂、水面船只拋錨等都會破壞基槽。

3.4 礁石爆破作業(yè)

炸礁施工是為了確?；坶_挖順利推行的必要措施[5]。一般說來，需首先清除巖層表面的附著物，再進行水下爆破，之后采用清礁處理。在爆破的過程中要保證水下沖擊波產(chǎn)生的力量不會威脅到施工人員的安全。

3.5 港航工程基槽開挖和港池疏浚施工質(zhì)量控制

在港航工程基槽開挖和港池疏浚施工的過程中，需要做好以下幾點質(zhì)量控制措施。

(1)控制基槽開挖平面，將《挖泥船電子圖形控制系統(tǒng)》軟件和DGPS接收機安裝在挖泥船上，在施工前將本工程的各項參數(shù)錄入該系統(tǒng)軟件中，便于對施工中各個階段進行控制。

(2)參照施工控制圖形傳遞出來的施工參數(shù)信息，操控挖泥船的施工人員需及時調(diào)整挖泥的控制標準，盡可能地減少淤泥的廢棄量。

(3)出現(xiàn)施工交接處的處理方式如下：將兩部分的開挖區(qū)域進行重疊施工，將該重合范圍控制在200cm，以免出現(xiàn)漏挖。及時監(jiān)測施工環(huán)節(jié)，以此來保證施工的質(zhì)量。

4 結(jié)語

做好基槽開挖和港池疏浚的施工是確保整個施工過程高質(zhì)量完工的基石。隨著人們對環(huán)境標準的不斷提升，如何在確保環(huán)境效益的同時提高港行工程的施工效率是值得研究的問題，只有采用高科技的施工技術(shù)輔助施工，才能最大限度地創(chuàng)造工程價值，進而推動我國港航事業(yè)的發(fā)展與進步。