連云港港30 萬(wàn)噸級(jí)航道疏浚工程施工難點(diǎn)及控制措施

廖宏剛，朱淋淋

（1.中交疏浚（集團(tuán)）股份有限公司，上海 200082；2.中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510290）

1 工程概況

連云港港30 萬(wàn)噸級(jí)航道二期工程位于連云港市海州灣，航道總長(zhǎng)55.22 km，總計(jì)疏浚斷面工程量約 7 800 萬(wàn) m3，總工程量 10 104.53 萬(wàn) m3。本工程分4 個(gè)標(biāo)段：H1.1 標(biāo)段施工內(nèi)容為7.68 km外航道疏浚、儲(chǔ)泥坑及臨時(shí)航道疏浚、吹填區(qū)部分反濾層施工。H1.2 標(biāo)段施工內(nèi)容包括航道疏浚和清理障礙物。H1.3 標(biāo)段施工內(nèi)容為航道疏浚。H3.1 標(biāo)段施工內(nèi)容包括6 號(hào)錨地內(nèi)30 萬(wàn)噸級(jí)散貨船錨位和30 萬(wàn)噸級(jí)油船錨位的疏浚工程、推薦航線E—F 段的疏浚工程以及徐圩航道X7+015—X12+515 段的掃淺工程。圖1 為工程平面布置圖。

圖1 工程平面布置圖Fig.1 Project floor plan

2 工程難點(diǎn)

1）疏浚土可挖性差、開挖難度大。疏浚土中黏土較多，局部標(biāo)貫數(shù)達(dá)到30～40 擊，土質(zhì)較硬，在部分區(qū)域含有鈣質(zhì)結(jié)核物，易造成堵管悶耙現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)使得艙底積泥嚴(yán)重，加長(zhǎng)拋泥時(shí)間，對(duì)耙吸船施工效率帶來(lái)較大影響。本工程為原25萬(wàn)噸級(jí)航道拓寬增深工程，土層相對(duì)較薄，面積大、土質(zhì)復(fù)雜，隨著航道的加深、灘槽高差加大，航道回淤?gòu)?qiáng)度逐漸增大[1]，后期掃淺難度大。工程綜合單價(jià)在疏浚行業(yè)內(nèi)總體偏低，成本控制壓力大。部分施工航道海床表面破損漁網(wǎng)及鋼絲垃圾較多，容易出現(xiàn)垃圾與黏土混合物包裹鉸刀頭現(xiàn)象，經(jīng)常停工清理會(huì)導(dǎo)致船舶施工效率下降，成本上升。

2）連云港港航道全年通航，通航船舶流量較大（平均40～50 艘/d），船舶施工作業(yè)部署受限，同時(shí)因?yàn)榇氨茏寱r(shí)間的增加也影響了耙吸船的時(shí)間利用率。施工干擾因素眾多，施工區(qū)、拋泥區(qū)及航行路線漁網(wǎng)多，漁船亂穿、亂航現(xiàn)象嚴(yán)重，干擾阻撓施工等。根據(jù)國(guó)家海洋局關(guān)于臨時(shí)傾倒區(qū)的批復(fù)文件，每年的5、6 月份為經(jīng)濟(jì)魚類、蝦類的產(chǎn)卵期，禁止傾倒，項(xiàng)目暫停施工。

3）氣象影響顯著，尤其在外海航道區(qū)域，海域開敞，施工里程長(zhǎng)，施工區(qū)域無(wú)掩護(hù)遮擋，每年11 月—翌年3 月寒潮頻繁，87.5%以上過(guò)程伴有7 級(jí)以上大風(fēng)。

4）本工程預(yù)計(jì)投入各類耙吸挖泥船、絞吸挖泥船、拖輪及輔助船舶共計(jì)35 余艘，現(xiàn)場(chǎng)施工組織難度大，安全管控形勢(shì)嚴(yán)峻。

5）航道疏浚里程長(zhǎng)，單一潮位站，潮位控制精度差，施工及測(cè)量精度控制難度非常大，對(duì)工程達(dá)成質(zhì)量目標(biāo)影響大。

3 控制措施與創(chuàng)新方法

3.1 控制措施

1）針對(duì)受土質(zhì)、挖深等影響，前期中型耙吸挖泥船施工效率低的情況，及時(shí)調(diào)整施工船舶，采用適合本工程特點(diǎn)的大型耙吸式挖泥船進(jìn)場(chǎng)施工。針對(duì)難挖地段的土質(zhì)進(jìn)行區(qū)域標(biāo)記并提出專項(xiàng)施工方案，對(duì)存在成片區(qū)的鈣質(zhì)結(jié)核物黏土層采用抓斗船安裝鑿巖棒與耙吸船耙齒頭高壓沖水配合施工。絞吸船施工時(shí)及時(shí)監(jiān)測(cè)排泥管路泥漿濃度變化，降低大直徑黏土球的形成[2]。對(duì)部分使用絞吸船開挖的鈣質(zhì)結(jié)核物施工區(qū)，將正常土質(zhì)輸送流速進(jìn)一步提高到4.8 m/s，同時(shí)控制管道泥漿濃度低于20%[3]。

2）針對(duì)邊通航邊施工，進(jìn)出港船舶較多的工程特點(diǎn)，根據(jù)港區(qū)船舶進(jìn)出港計(jì)劃，設(shè)計(jì)邊通航邊施工安全專項(xiàng)方案[4]，識(shí)別危險(xiǎn)因素，做好不同施工類型船舶的避讓措施，加強(qiáng)應(yīng)急演練，并派專職人員在海事局VTS 值班室值班，加強(qiáng)與海事部門、港調(diào)部門溝通交流，在保證通航安全的前提下，最大限度地減少避讓所造成的停歇時(shí)間。

3）典型施工。根據(jù)不同區(qū)段、不同土質(zhì)、不同船型編制專項(xiàng)施工方案，投入自航、艙容大、抗風(fēng)浪能力強(qiáng)的大型耙吸船和破土能力強(qiáng)的大型絞吸船進(jìn)行典型施工，收集過(guò)程中的數(shù)據(jù)，不斷進(jìn)行研究探討，提升施工技術(shù)管理水平[5-9]。

4）針對(duì)施工區(qū)和拋泥區(qū)漁網(wǎng)較多、漁船穿行現(xiàn)象嚴(yán)重，在協(xié)調(diào)有關(guān)部門進(jìn)行聯(lián)合執(zhí)法的同時(shí)，到附近漁港張貼標(biāo)語(yǔ)等宣貫活動(dòng)。

5）加強(qiáng)岸基支持。工藝管理部門加大對(duì)船舶的指導(dǎo)力度，分析比對(duì)篩選并定型挖掘效果最佳耙齒類型，優(yōu)化高壓沖水、耙唇角度等參數(shù)配置，挖掘船舶施工能力。

6）優(yōu)化施工工藝。采取絞吸掏挖、耙吸合理分層開挖、錨地施工分區(qū)域裝艙、利用橫流的特點(diǎn)使用舷側(cè)溢流增加溢流效果、泥砂墊艙黏土裝艙解決拋泥問(wèn)題等方式，提高施工效率。

7）加大施工質(zhì)量控制，提高測(cè)量頻率，利用斷面監(jiān)控系統(tǒng)，提高耙頭深度控制精度，利用多波速測(cè)深系統(tǒng)增加水深測(cè)量頻率，做好測(cè)圖分析，及時(shí)反饋至施工船舶，精確指導(dǎo)船舶施工布線，同時(shí)利用整平器，有效消除壟溝，確保水深同步增深，降低后期掃淺難度。

8）加強(qiáng)船舶生產(chǎn)安全管理，將分包船舶納入安全管理體系，充分利用安全隱患排查APP 等工具強(qiáng)化安全管控。

9） 加強(qiáng)成本管控。各標(biāo)段均制定了標(biāo)后預(yù)算，過(guò)程中關(guān)注成本分析，重點(diǎn)將自有船舶、分包單位作為成本管控對(duì)象，通過(guò)月度成本分析對(duì)項(xiàng)目成本進(jìn)行監(jiān)控并及時(shí)糾偏，構(gòu)建全過(guò)程成本管控機(jī)制。管線分類堆放，并進(jìn)行編號(hào)、測(cè)厚，準(zhǔn)確掌握管線磨損程度。

3.2 創(chuàng)新方法

1）針對(duì)鈣化結(jié)核物和黏土等疏浚難挖土質(zhì)，開展了裝備和技術(shù)改進(jìn)研究，使用黏土專用耙頭應(yīng)用于本工程H1.3 標(biāo)段和H3.1 標(biāo)段施工。

2）利用科技手段提高項(xiàng)目管理水平。利用實(shí)時(shí)格網(wǎng)化潮位推算系統(tǒng)、新型電磁濃度計(jì)、疏浚土質(zhì)分層及顯示技術(shù)、星站差分GPS 定位技術(shù)等一系列科技措施，提升項(xiàng)目管理水平。

3）針對(duì)單一潮位站，潮位控制精度差問(wèn)題，潮位測(cè)量采用遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)格網(wǎng)化潮位推算系統(tǒng)和高精度星站差分技術(shù)。根據(jù)航道施工區(qū)域與潮位站的距離，分別采用3 站改正、雙站改正和單站改正的方式計(jì)算和修正實(shí)時(shí)潮位[5]。

4）針對(duì)部分航道施工區(qū)垃圾多的情況。采用浚前掃床及磁探方案識(shí)別海底沉積物類型與水下裸露基巖分布范圍，分析水下垃圾、金屬等障礙物長(zhǎng)度、位置和范圍。對(duì)鉸刀頭齒縫間焊格柵，減少垃圾吸入。對(duì)有較多垃圾的區(qū)域在施工前用垃圾耙掃器進(jìn)行統(tǒng)一歸攏清理。

4 工程施工效果

1）針對(duì)鈣化結(jié)核物和黏土等疏浚難挖土質(zhì)，采用絞吸船在土質(zhì)難挖區(qū)域一側(cè)下方深層掏挖工藝、提高土質(zhì)輸送流速至4.8 m/s 的同時(shí)控制管道泥漿濃度低于20%等措施，大幅減少了鈣質(zhì)結(jié)核物覆蓋層堵管悶耙的發(fā)生次數(shù)，提升了施工工效。采用重型且挖掘能力強(qiáng)的高壓沖水耙頭和黏土專用耙頭，經(jīng)工程應(yīng)用檢驗(yàn)工效提升明顯。

2）在排泥管線的管理方面，通過(guò)管線分類堆放，對(duì)管線進(jìn)行編號(hào)、測(cè)厚，準(zhǔn)確掌握管線磨損程度等措施，有效節(jié)約了排泥管線相關(guān)成本，體現(xiàn)了項(xiàng)目成本管理的精細(xì)化。

3）將耙吸船施工區(qū)域變更為絞吸船作業(yè)降低了工程成本。

4）采用浚前掃床及磁探方案后，垃圾統(tǒng)一處理，大幅度降低了因鉸刀頭包裹而停工清理時(shí)間，提升了船舶施工效率。

5）設(shè)計(jì)的邊通航邊施工安全專項(xiàng)方案，確保施工期間安全無(wú)事故，施工效率不降低。

6）創(chuàng)新的潮位控制系統(tǒng)使得施工全周期潮位信號(hào)穩(wěn)定可靠、精度較高，有效減少因潮位誤差而造成的壟溝和廢方量。潮位推算方式與最終驗(yàn)收測(cè)量單位的方式保持一致，為最終驗(yàn)收測(cè)量一次性通過(guò)提供了保障。

7）解決耙吸船在航道掃淺階段高投入、低產(chǎn)出的難題。本工程投入大功率拖輪拖帶整平器配合掃淺，利用整平器寬度大、掃淺面積大、重量大、破土能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)垂直高度等特點(diǎn)，借助拖輪的拖拽力、構(gòu)件的自重和刀片進(jìn)行破土，削高補(bǔ)平，提高孤立淺點(diǎn)或壟溝掃淺作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)掃淺質(zhì)量與掃淺成本的雙控。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程實(shí)施前，提前分析連云港港30 萬(wàn)噸級(jí)航道疏浚工程面臨的難點(diǎn)，做好風(fēng)險(xiǎn)因素分析，創(chuàng)新性地開展相關(guān)立項(xiàng)研究，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的專項(xiàng)控制措施和針對(duì)性較強(qiáng)的工藝技術(shù)指導(dǎo)方案，如：創(chuàng)新性地采用絞吸船深層掏挖工藝解決鈣質(zhì)結(jié)核物覆蓋層問(wèn)題，創(chuàng)新性地采用遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)格網(wǎng)化潮位推算系統(tǒng)和高精度星站差分技術(shù)以提高深度控制進(jìn)度，開創(chuàng)泥砂墊艙黏土裝艙以解決拋泥難問(wèn)題，開發(fā)黏土專用耙頭、研究不同土質(zhì)耙齒排列組合研究以提高裝艙濃度，將耙吸船施工區(qū)域變更為絞吸船作業(yè)以降低成本，投入新船航浚6008 單耙、整平器以提高掃淺效率等，通過(guò)工藝參數(shù)優(yōu)化，精心組織施工，提高了船舶的施工效率，降低了施工成本，保證施工安全，順利完成質(zhì)量目標(biāo)。