河道疏浚施工技術(shù)與管理

徐海波 楊興明

(1.安徽省(水利部淮河水利委員會(huì))水利科學(xué)研究院，安徽 蚌埠 233000；2.安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站，安徽 合肥 231000； 3.渦陽縣水利局，安徽 亳州 233600)

1 概述

河道是河水流經(jīng)的路線，泛指具有通航的河流的水道。河道的通暢與人民生產(chǎn)生活息息相關(guān)，不僅具有防澇排泄、疏通洪水、水運(yùn)交通等作用，部分河道還兼具了生態(tài)、景觀等功能。由于各種主觀客觀因素的影響，淤堵是河道管理中遇到的主要問題之一，嚴(yán)重影響河道防洪、通航、生態(tài)等功能的發(fā)揮。隨著城市建設(shè)和城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，人們生活水平不斷提高，河道防護(hù)區(qū)域內(nèi)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、財(cái)產(chǎn)的重要性越來越高，提高蓄滯洪區(qū)內(nèi)土地的利用率，加快洪水下泄速度，降低洪水對(duì)堤防安全的影響程度，這些都需要通過加高堤防、退堤、擴(kuò)寬或挖深河道等措施提高堤防防御標(biāo)準(zhǔn)。為此，國(guó)家投入巨資在多個(gè)地區(qū)進(jìn)行中小河流治理建設(shè)。

河道疏浚是河道治理的主要措施之一，通過擴(kuò)寬或挖深河道，疏通洪水通道，加快洪水下泄速度。目前河道疏浚施工方式主要有人工開挖、機(jī)械開挖兩種。機(jī)械開挖是河道治理工程中廣泛使用的疏浚方式，根據(jù)作業(yè)方式分為干作業(yè)法和水下作業(yè)法[1,2]。不同的地質(zhì)條件、施工環(huán)境、棄土范圍是疏浚施工工藝、施工管理考慮的重要因素，且隨著新設(shè)備、新信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用對(duì)河道疏浚技術(shù)發(fā)展和管理提出了更高的要求。本文主要總結(jié)了目前河道疏浚施工技術(shù)、施工管理的特點(diǎn)和不足，提出了疏浚工程的信息化智能化管理是今后一段時(shí)期主要的發(fā)展方向，對(duì)類似工程的施工、管理、質(zhì)量檢測(cè)等具有一定的借鑒意義。

2 施工技術(shù)

施工技術(shù)的選擇是河道疏浚施工的主要核心，決定了施工機(jī)具、人員配備和管理方式的選取，關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵。根據(jù)作業(yè)環(huán)境不同，疏浚方式分為干作業(yè)法和水下作業(yè)法，不同的作業(yè)方法具有各自的特點(diǎn)、缺點(diǎn)和適用范圍。

2.1 干作業(yè)法

干作業(yè)法主要指通過打設(shè)圍堰，對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行疏浚的方法，可分為干土開挖法和水力沖挖法；干作業(yè)法施工流程圖見圖1。

干作業(yè)法是將作業(yè)區(qū)水排干后，用挖掘機(jī)對(duì)河道土體進(jìn)行開挖，開挖土體通過汽車運(yùn)輸至棄土點(diǎn)。該方法具有清淤直觀、徹底，施工方便，容易操作，對(duì)開挖設(shè)備、技術(shù)要求不高，質(zhì)量檢查客觀，棄土的后期處理方便特點(diǎn)；缺點(diǎn)是需要在施工區(qū)域上下游布置圍堰，把河水抽干，施工工期受限(非汛期施工)，可能影響周圍地勢(shì)地形等結(jié)構(gòu)穩(wěn)固及周邊建筑物穩(wěn)定安全，運(yùn)輸距離短等；適用于流量較小，沒有通航要求的小型河道。

水力沖挖法是在施工區(qū)域內(nèi)用水力沖挖設(shè)備的高壓水槍沖刷底泥形成泥漿，通過吸泥泵、管道等將泥漿運(yùn)輸?shù)綏壨羺^(qū)。在施工過程中，首先在河道中提前設(shè)置底凹區(qū)域，利用大型水力沖擊設(shè)備，將河道中堆積到一起的土體等堆積物沖擊到低凹區(qū)域之內(nèi)，通過罐車、管道對(duì)產(chǎn)生的漿液輸送至岸邊。該方法具有施工機(jī)具簡(jiǎn)單，漿液運(yùn)輸方便，施工質(zhì)量易于保證、不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成二次污染等特點(diǎn)；缺點(diǎn)是需要布置圍堰，施工工期受限，棄土中含水量較大后期處理困難，施工環(huán)境惡劣，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較大；適用于流量較小，水深較淺，沒有通航要求的小型河道。

2.2 水下作業(yè)法

水下作業(yè)主要利用船只作為施工平臺(tái)，通過輸送系統(tǒng)將河底淤泥輸送到棄土點(diǎn)；根據(jù)輸送淤泥的方式的不同，可分為抓斗式、絞吸式、耙吸式等[3]，其施工流程圖見圖2。

抓斗式作業(yè)法是通過在船只上布置前臂抓斗伸入河底，利用液壓系統(tǒng)將底泥封閉在抓斗中，然后將淤泥卸入到駁泥船中，用駁泥船將淤泥運(yùn)輸至棄土點(diǎn)。具有靈活機(jī)動(dòng)，施工工藝簡(jiǎn)單，不受河道內(nèi)垃圾、石塊等等障礙物影響，基本不影響河道通航功能，施工過程不受天氣影響等特點(diǎn)；缺點(diǎn)是對(duì)極軟弱淤泥敏感度差，開挖過程中對(duì)水質(zhì)影響大，清淤效率比較低。適用于開挖泥層厚度較大、施工區(qū)域內(nèi)障礙物多的中小型河道。

絞吸式作業(yè)法是通過在船只上布置絞刀，利用絞刀的旋轉(zhuǎn)對(duì)底泥進(jìn)行切割和攪動(dòng)形成泥漿，然后通過離心泵和管道將泥漿運(yùn)輸至棄土點(diǎn)。該方法將挖、運(yùn)、吹一體化進(jìn)行處理，運(yùn)輸泥漿全封閉管理，泥漿不會(huì)散落或泄露，基本不影響河道通航功能，施工過程不受天氣影響，施工精度高。不足之處是絞刀為開放式開挖，容易造成底泥污染物擴(kuò)散，對(duì)于土質(zhì)較硬或含有碎石河道工效較低，泥漿運(yùn)輸距離有限制，棄土場(chǎng)占地面積大；適用于泥層厚度大的中、大型河道。

耙吸式作業(yè)法是在船只上布置離心泵從水底將水和泥吸入泥倉，可以邊航行邊開挖，泥倉裝滿后行駛到拋泥區(qū)進(jìn)行排泥。具有船只操縱性好，不用拋錨定泊，對(duì)航行干擾小，運(yùn)輸距離不受限制等特點(diǎn)；缺點(diǎn)是土質(zhì)較硬時(shí)挖不動(dòng)，泥漿含水量高，工效比較低，對(duì)水域施工范圍有要求；適用于底泥較軟，施工區(qū)域范圍廣的河道、海域。

出于對(duì)河道航運(yùn)、環(huán)境、工期等因素考慮，在地質(zhì)條件滿足要求情況下，內(nèi)河多采用絞吸式作業(yè)法進(jìn)行疏浚；但施工過程中往往會(huì)受到疏浚管線、棄土堆積、機(jī)械配件、人員配合等多方面影響，如何對(duì)疏浚工程施工過程進(jìn)行有效的管理顯得尤為重要。

3 施工管理

疏浚工程主要利用設(shè)備對(duì)河道淤泥進(jìn)行開挖疏通，實(shí)施過程中施工管理工作尤為重要。疏浚施工管理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到工期、成本、組織、安全、質(zhì)量、驗(yàn)收等多項(xiàng)內(nèi)容，為確保工程建設(shè)質(zhì)量，必須對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)有效的管理。本節(jié)主要從進(jìn)度、成本、質(zhì)量等3個(gè)方面進(jìn)行闡述。

3.1 進(jìn)度管理

施工進(jìn)度直接影響著工程是否按照約定的工期完成，間接影響著企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，任何企業(yè)都非常重視工程進(jìn)度的管理。疏浚工程屬于隱蔽工程，影響工程進(jìn)度的因素較多，如施工機(jī)具的選取、設(shè)備維修與保養(yǎng)、天氣影響、人力投入不足、施工計(jì)劃不合理等。施工單位、監(jiān)理單位應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，對(duì)可能影響工程進(jìn)度的各種因素做出估計(jì)，并制定相應(yīng)的措施。為此建議做好以下幾點(diǎn):

1)根據(jù)河道地質(zhì)勘察資料、棄土點(diǎn)等信息，選取合理的施工機(jī)具和施工方法，編制施工組織設(shè)計(jì)和施工方案，準(zhǔn)備足夠的施工機(jī)械和人員；

2)根據(jù)設(shè)計(jì)資料，制定每月、每日的疏浚工程量，并定期與實(shí)際完成的工程量進(jìn)行對(duì)比，找出差距和不足，若計(jì)劃與實(shí)際相差很大，應(yīng)及時(shí)對(duì)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，增加疏浚設(shè)備或人員；

3)做好儀器維修與保養(yǎng)，疏浚工程主要靠挖機(jī)、挖泥船等設(shè)備進(jìn)行，施工過程中施工機(jī)具不可避免會(huì)產(chǎn)生各種各樣的故障，應(yīng)派專人對(duì)儀器進(jìn)行保養(yǎng)，盡量減少機(jī)具故障對(duì)工期的影響。

3.2 成本管理

每個(gè)企業(yè)想要獲得經(jīng)濟(jì)效益，必須對(duì)成本進(jìn)行控制和管理。針對(duì)疏浚工程，首先應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)文件、圖紙進(jìn)行詳細(xì)研究，根據(jù)編制的施工組織設(shè)計(jì)和技術(shù)方案，自上而下將項(xiàng)目成本分?jǐn)偟焦こ痰淖畹讓訂卧?，進(jìn)而匯總得到整個(gè)項(xiàng)目的總預(yù)算，便于施工單位各部門進(jìn)行成本核算。其次做好施工過程中的成本控制，尤其是變更控制管理、績(jī)效測(cè)量和偏差考核。再次是引進(jìn)先進(jìn)的成本管理方法，避免單純依靠傳統(tǒng)的人工報(bào)表方式進(jìn)行財(cái)務(wù)管理，造成實(shí)際成本與財(cái)務(wù)核算間信息的傳遞和處理嚴(yán)重滯后，不能實(shí)現(xiàn)成本的動(dòng)態(tài)控制。最后是成本管理要落實(shí)到人，責(zé)權(quán)同當(dāng)；成本管理要細(xì)化到具體每個(gè)人，明確每個(gè)人、每個(gè)崗位的責(zé)任和權(quán)利，使成本考核落實(shí)到人，避免干好干壞一個(gè)樣，干與不干一個(gè)樣。

3.3 質(zhì)量管理

工程質(zhì)量直接影響了河道疏浚效果，決定了是否達(dá)到工程實(shí)施的目的，是施工單位技術(shù)能力最直觀的體現(xiàn)，是疏浚工程施工控制的重點(diǎn)。建議做好以下幾個(gè)方面：

1)做好施工過程的質(zhì)量管理，針對(duì)疏浚工程的特點(diǎn)，監(jiān)理單位、施工單位應(yīng)建立完善的質(zhì)量管理制度、質(zhì)量保證體系，確保質(zhì)量責(zé)任落實(shí)到個(gè)人；監(jiān)理單位做好施工質(zhì)量監(jiān)督、檢查、驗(yàn)收，確保質(zhì)量體系有效運(yùn)行。

2)加強(qiáng)質(zhì)量環(huán)節(jié)控制，施工人員必須熟悉圖紙，領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖和關(guān)鍵點(diǎn)，施工班組做好技術(shù)交底，定期復(fù)核工程質(zhì)量控制點(diǎn)(基準(zhǔn)點(diǎn)、潮位信息、GPS校驗(yàn)等)。

3)嚴(yán)格落實(shí)施工“三檢制”，并及時(shí)開展監(jiān)理單位平行檢測(cè)和項(xiàng)目法人第三方質(zhì)量檢測(cè)，把好施工質(zhì)量考核的各個(gè)環(huán)節(jié)，確保質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，滿足生產(chǎn)和使用要求。

4 發(fā)展方向

信息化是水利工程發(fā)展的重要方向，疏浚工程也不例外。目前，對(duì)于疏浚工程的信息化管理工作正在起步階段，如朱文亮[4]基于現(xiàn)有疏浚作業(yè)系統(tǒng)，提出一種狀態(tài)不等式約束轉(zhuǎn)換方法，構(gòu)建了具有控制安全性的等價(jià)疏浚系統(tǒng)，既能夠提高泥漿濃度，同時(shí)限制系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間過載運(yùn)行；王祥冰[5]利用最小二乘法對(duì)絞吸式挖泥船涉及到的絞刀轉(zhuǎn)速、泥泵轉(zhuǎn)速、臺(tái)車行程、絞刀橫移速度、管路平均濃度與流速、絞刀切泥厚度與前進(jìn)距離等參數(shù)進(jìn)行回歸分析，建立了疏浚工藝數(shù)學(xué)模型；繆正建[6]基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)、土質(zhì)三維建模技術(shù)、模型檢測(cè)與集成技術(shù)，建立了疏浚工程土質(zhì)三維與可視化分析系統(tǒng)。疏浚工程的信息化涉及機(jī)械設(shè)備、位置定位、泥漿運(yùn)輸、工程計(jì)量、質(zhì)量控制等多個(gè)方面，有些技術(shù)還需要進(jìn)一步研究，但對(duì)疏浚工程的管理具有重大的推動(dòng)作用，是疏浚工程重要的發(fā)展方向之一。

5 結(jié)語

1)疏浚工程主要有干作業(yè)法和水下作業(yè)法兩種施工方式，不同的施工方法具有不同優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和適用范圍；在施工過程中，應(yīng)在充分了解施工區(qū)域河道內(nèi)的地勘資料、工期要求、環(huán)境特點(diǎn)、通航要求等選取合適的施工機(jī)具和方法。

2)進(jìn)度、成本和質(zhì)量是疏浚工程管理的主要核心，在施工管理過程中業(yè)主單位、監(jiān)理單位、施工單位應(yīng)加強(qiáng)進(jìn)度、成本和質(zhì)量考核，重點(diǎn)檢查計(jì)劃的落實(shí)情況，確保管理的有效性。

3)信息化管理是疏浚工程的主要發(fā)展方向之一，是提高管理效率、節(jié)省成本、質(zhì)量控制和提高管理人員技術(shù)能力的主要途徑。