港口航道疏浚工程施工工藝研究

于江鋒

(山東港通工程管理咨詢有限公司，山東 煙臺(tái) 264000)

0 引 言

港口航道疏浚工程是一種針對(duì)航道周圍水域當(dāng)中存在的沙、石材料進(jìn)行挖掘的工程項(xiàng)目，其主要目的是改善港口周圍的水域環(huán)境，以此為后續(xù)船舶航行提供條件。本文針對(duì)傳統(tǒng)港口航道疏浚工程量大，施工時(shí)間長(zhǎng)等問題，開展對(duì)其港口航道疏浚工程施工工藝研究。

1 港口航道疏浚工程施工工藝研究

1.1 挖泥船設(shè)備選型

針對(duì)不同港口航道疏浚工程施工特點(diǎn)，在選擇挖泥船設(shè)備時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。當(dāng)前常見的挖泥船包括鏈斗式和絞吸式[1]。在使用鏈斗式挖泥船進(jìn)行作業(yè)時(shí)，當(dāng)施工區(qū)周圍的水域環(huán)境良好，鏈斗式挖泥船不會(huì)受到挖槽寬度以及邊緣水深的影響，可采用傾斜式的橫向挖泥方法。當(dāng)施工周圍的水域環(huán)境較差，挖槽狹窄時(shí)，鏈斗式挖泥船應(yīng)當(dāng)采用扇形式的橫向挖泥方法。在實(shí)際開挖過程中，當(dāng)挖槽的寬度超過了挖泥船的最大限度時(shí)，則應(yīng)當(dāng)采用分區(qū)域的挖泥方式。在確定分條、分區(qū)寬度時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照主錨纜在拋出時(shí)的具體長(zhǎng)度進(jìn)行選擇，保證鏈斗式挖泥船的施工技術(shù)要求。

在實(shí)際開挖過程中，若浮管不能直接與拋泥區(qū)域連接，則可采用絞吸式挖泥船進(jìn)行作業(yè)[2]。裝有鋼樁的絞吸式挖泥船在一般作業(yè)環(huán)境下，應(yīng)當(dāng)采用對(duì)稱式的橫向挖泥方法。對(duì)于裝有錨纜橫挖裝置的吸式挖泥船應(yīng)當(dāng)采用錨纜橫向挖泥方法。但實(shí)際開挖過程中，如同樣出現(xiàn)了挖槽寬度超過挖泥船最大限度的問題，也需要對(duì)疏浚區(qū)域進(jìn)行精確的分條、分區(qū)施工。在劃分區(qū)域的過程中，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合土質(zhì)的坡度比適當(dāng)增加或減小分區(qū)范圍。不同土質(zhì)對(duì)應(yīng)水下坡度比見表1。

表1 不同土質(zhì)對(duì)應(yīng)水下坡度比

根據(jù)表1中對(duì)應(yīng)的水下邊坡土質(zhì)，若坡度比過大則可適當(dāng)增加分區(qū)范圍，若坡度比過小則可適當(dāng)縮減分區(qū)范圍。

1.2 港口航道疏浚時(shí)間與季節(jié)選擇

在具體施工過程中，應(yīng)當(dāng)選擇更加合理的施工時(shí)間和施工季節(jié)，以此避免對(duì)周圍底棲生物的影響。在具體施工過程中，需要選擇對(duì)底棲生物影響風(fēng)險(xiǎn)小的冬季進(jìn)行施工。根據(jù)不同水域的流動(dòng)條件，為避免其對(duì)施工質(zhì)量造成的影響，還應(yīng)當(dāng)選擇在港口枯水期進(jìn)行施工，不僅可以避免底棲生物的生長(zhǎng)期，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)施工質(zhì)量的控制[3]。為了盡可能防止水流速度過大對(duì)施工質(zhì)量的影響，施工時(shí)還應(yīng)當(dāng)避免在大潮或退潮期進(jìn)行，以此降低水域當(dāng)中的懸浮物和溢流物沉降對(duì)施工質(zhì)量造成的影響。

1.3 施工工藝流程設(shè)計(jì)

在明確施工使用的挖泥船和時(shí)間后，設(shè)計(jì)具體的施工工藝流程。圖1為本文設(shè)計(jì)的港口航道疏浚工程施工工藝流程。

圖1 港口航道疏浚工程施工工藝流程

采用裝艙法進(jìn)行施工，將空艙泥艙運(yùn)輸?shù)酵谀鄥^(qū)域當(dāng)中，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定區(qū)域內(nèi)通過減速的方式進(jìn)行下耙挖泥操作。在挖泥前還需要利用離心式泥泵裝置，將需要進(jìn)行挖泥區(qū)域的泥土撓松，方便后續(xù)吸入泥艙操作。當(dāng)泥艙當(dāng)中無(wú)法再引入過多的泥量時(shí)，完成起耙操作。將滿倉(cāng)運(yùn)輸?shù)綊伳鄥^(qū)域當(dāng)中，將泥艙底部的泥門開啟，并進(jìn)行拋泥操作，重新將空載的裝泥艙運(yùn)輸?shù)酵谀鄥^(qū)域，重復(fù)上述操作，按成后續(xù)的挖泥工作。

為確保港口航道疏浚工程施工工程進(jìn)度滿足預(yù)期的進(jìn)度要求，在進(jìn)行基槽開挖作業(yè)過程中，應(yīng)當(dāng)盡可能提高為港口建設(shè)提供作業(yè)面的速度，以此避免面與水工沉箱安放施工過程中受到干擾。圖2為多船施工平面示意圖。

圖2 多船施工平面示意圖

根據(jù)圖2中的多船施工平面示意圖，實(shí)現(xiàn)兩種不同類型挖泥船的協(xié)同作業(yè)。在施工過程中需要按照編制的施工進(jìn)度計(jì)劃，利用監(jiān)督船舶按照不同挖泥船類型監(jiān)督其完成施工進(jìn)度。在鏈斗式挖泥船施工過程中，通過錨壓錨的方式保證多條挖泥船之間的相互協(xié)調(diào)施工。鏈斗式挖泥船在橫錨布設(shè)的過程中，應(yīng)當(dāng)采用重錨，通過縮短錨纜長(zhǎng)度的方式，避免鏈斗式挖泥船影響其他挖泥船的施工。

在完成挖泥施工后，外巷道里段、內(nèi)巷道以及港池周圍都應(yīng)當(dāng)選擇大型耙吸船進(jìn)行施工。由于底質(zhì)通常為較硬的黏土材料，因此施工區(qū)域會(huì)出現(xiàn)明顯的深溝和淺溝結(jié)構(gòu)，而正常的直線挖出現(xiàn)成溜耙現(xiàn)象，容易造成深區(qū)泊位越挖越深，淺區(qū)泊位變化不大的現(xiàn)象發(fā)生。因此為了有效解決這一問題，應(yīng)當(dāng)采用耙吸進(jìn)行“S”形的挖泥操作。因此可以有效提高挖泥和后續(xù)掃淺的效果，同時(shí)保證了部分淺區(qū)泊位在施工過程中達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，既降低了掃淺的壓力，以此提升港口航道疏浚整體施工效果。

2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證本文提出的港口航道疏浚工程施工工藝在實(shí)際應(yīng)用中的應(yīng)用效果，本文以某地區(qū)港口航道為例，該港口航道擁有32個(gè)泊位，其中萬(wàn)噸以上深水泊位15個(gè)，每年實(shí)際通過能力超過2 600萬(wàn)t。針對(duì)該港口航道的具體施工條件和疏浚需要，分別利用本文提出的施工工藝和傳統(tǒng)施工工藝對(duì)該港口航道進(jìn)行施工，對(duì)比兩種施工工藝完成后的效果。為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的客觀性，在選擇挖泥船時(shí)，兩種工藝均采用本文上述提出的鏈斗式和絞吸式兩種型號(hào)挖泥船，其型號(hào)及對(duì)應(yīng)參數(shù)見表2。

表2 兩種型號(hào)挖泥機(jī)配置參數(shù)對(duì)應(yīng)表

完成兩種施工工藝后，將兩種工藝施工結(jié)果進(jìn)行記錄，對(duì)比兩種施工工藝的具體施工效果。詳細(xì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 兩種施工工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表

由表3中的數(shù)據(jù)可以看出，無(wú)論是在深水泊位和淺水泊位，本文施工工藝的挖泥量均明顯多于傳統(tǒng)施工工藝的挖泥量。在相同疏浚時(shí)間條件下，挖泥量越多證明疏浚的施工效果越好。因此，通過實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的港口航道疏浚工程施工工藝可以有效提高疏浚效率，為港口航道運(yùn)行提供有利條件。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)港口航道疏浚施工中存在的工程量大、施工時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重等問題，提出一種全新的施工工藝，并通過實(shí)驗(yàn)證明了該工藝的應(yīng)用效果。同時(shí)，當(dāng)前運(yùn)輸行業(yè)對(duì)于環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，做好生態(tài)環(huán)保工作能夠在一定程度上提高經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和發(fā)展。港口航道是水域交通當(dāng)中重要的組成部分，在整個(gè)交通運(yùn)輸當(dāng)中占據(jù)十分重要的地位。因此做好有關(guān)港口巷道疏浚施工中的環(huán)境保護(hù)工作，是后續(xù)工藝優(yōu)化的重點(diǎn)內(nèi)容，有關(guān)部門也應(yīng)當(dāng)增加對(duì)施工中產(chǎn)生的污染問題的監(jiān)督力度，以此實(shí)現(xiàn)港口巷道疏浚的綠色環(huán)保與經(jīng)濟(jì)的共同發(fā)展。