基槽開挖與港池疏浚施工技術(shù)在港航工程中的應(yīng)用

王中雨 中國鐵建港航局集團(tuán)有限公司第二工程分公司

1.工程概況

連云港徐圩港區(qū)四港池43#～45#液體散貨泊船位疏通項(xiàng)目旋水域設(shè)定底標(biāo)高為-15m（該地區(qū)理論最低潮面）。43#船位停放點(diǎn)設(shè)定底標(biāo)高-13.3m，44#～45#船位設(shè)定底標(biāo)高-16.0m。此次工程需疏通總量658.94萬m3（其中包括船泊流域和回旋水域）。

2.碼頭基槽開挖施工技術(shù)措施

選用鋼樁定位絞吸挖泥船進(jìn)行基坑挖掘，采用定位小車水平開挖方式，分不同層次、路段進(jìn)行挖掘。擺動中心采用鋼樁或主錨，左右邊錨協(xié)助控制水平和前向挖掘。

2.1 分條

進(jìn)行鋼樁橫挖挖掘過程中，為避免延長錨和船只的轉(zhuǎn)移時間，導(dǎo)致挖泥船的疏通工作效率下降，分條數(shù)量不可過大。分條的跨度不得超過挖泥船單次挖掘的最大跨度。將絞吸式挖泥船的最大施工寬度控制在船身長度的1.1倍范圍內(nèi)。由于絞吸挖掘船采用鋼樁作擺動中心，因此挖掘面呈扇形，挖掘施工一旦到達(dá)基槽底線，兩段的中心部分就無法進(jìn)行挖掘，若依舊向前挖進(jìn)不符合基坑挖掘平底線的水平標(biāo)準(zhǔn)，且對海岸線安全造成嚴(yán)重影響。挖進(jìn)過程中，針對此項(xiàng)難題采用以下挖掘方式解決：絞吸船最后一次挖進(jìn)時，當(dāng)絞刀挖入兩分條中心范圍時，選擇絞吸船向前移動的方式完成該部分的挖掘建設(shè)。

2.2 分層開挖及邊坡控制

由于基槽挖掘深度較深，施工方式選擇分層挖掘，并依照土壤質(zhì)地與挖掘方式設(shè)定每層挖掘高程，以此確保挖掘面積的準(zhǔn)確性和斜坡的穩(wěn)定性。分層疏浚的厚度為刀具直徑的0.5～2.5倍，低值適用于硬土，高值適用于軟土。常見的淤泥和流動性粉砂分層厚度約為4.0m，板結(jié)砂、黏性土分層通常在2～2.5m，若分層過厚極易出現(xiàn)土方塌陷現(xiàn)象，對船只穩(wěn)固與施工安全造成不良影響。為確保項(xiàng)目成功率，頂層分層要相對淺薄。

選用階梯式挖掘邊坡，根據(jù)3500m3絞吸船挖掘邊坡1∶2為例，土質(zhì)粉砂臺階階梯挖掘高度設(shè)定為4.0m（根據(jù)絞刀直徑選擇），分層挖掘?qū)挾仍O(shè)定為8m，挖掘時，橫移架挖進(jìn)一層后，橫移寬度減少8m，施工人員利用橫向移動同步提高刀架造成斜坡。在斜坡建造過程中依照上多下少、多少相對的準(zhǔn)則，階梯部分自形坍塌為一定坡度。

3.絞吸式挖泥船疏浚施工

3.1 總體方案

第一階段：根據(jù)業(yè)主要求，經(jīng)計(jì)算船舶功效及工期分析，擬配置兩組13m3抓斗船，挖泥裝舶，拋至指定的拋泥區(qū)。

第二階段：根據(jù)業(yè)主要求，經(jīng)計(jì)算船舶功效及工期分析，擬配置一艘4500m3/h絞吸船，將疏浚土吹至岸上后方指定吹填區(qū)，吹填距離約12km。

總體施工流程：施工準(zhǔn)備→控制點(diǎn)交驗(yàn)和測量控制網(wǎng)布設(shè)→施工區(qū)域浚前測量→施工船舶設(shè)備調(diào)遣→第一階段疏浚施工→掃淺→第一階段驗(yàn)收→剩余區(qū)域浚前測量→施工船舶設(shè)備調(diào)遣→第二階段疏浚施工→掃淺→竣工測量驗(yàn)收。

3.2 施工方向

第一階段：施工區(qū)域較狹窄，為避免兩艘抓斗船相互干擾，兩組抓斗船分別設(shè)于端頭和中間，往同一個方向推進(jìn)。

第二階段：由絞吸挖泥船由內(nèi)向外采用分層、分條、分段逐步推進(jìn)。

3.3 拋設(shè)橫移錨

拋錨次序需參照風(fēng)流條件設(shè)置，通常先拋上流錨。錨泊時，鉸刀移動至疏浚邊線，掛在水底泥漿中，錨固船體，嚴(yán)格控制錨點(diǎn)的定位。地點(diǎn)設(shè)定在側(cè)錨索與船體前部的夾角45°處，角度控制在45°以上，就位時立即下錨。下錨后擰緊水平線纜，鉸刀只能在錨索穩(wěn)固之后才能從泥漿中提起。

3.4 試挖

為保證最佳的建造質(zhì)量和淤泥挖掘效率，航道挖掘前應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)，并選擇最適合的挖泥施工數(shù)值，如橫向移動速度、切割厚度、前進(jìn)（入檔）尺寸、主機(jī)轉(zhuǎn)速、漿濃度等。

3.5 縱向分條、橫向分層

此次項(xiàng)目選擇分條、分層進(jìn)行施工，施工器械選擇絞吸挖泥船。依照河水流向進(jìn)行分條。分條跨度不可大于每只挖泥船的極限跨度（具體寬度待確定施工船舶后擬定），確保無遺漏挖掘情況出現(xiàn)。

3.6 邊坡部分的施工

此次疏通項(xiàng)目采用分層逐步挖掘，參照設(shè)計(jì)斜坡和泥層厚度制定適合的分層開挖斜坡參數(shù)，確保邊坡建成效果最大程度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。斜坡部分建造為重點(diǎn)掌控部分，在局部堤腳處無邊灘或邊灘較窄處施工時，應(yīng)嚴(yán)格控制超深、超寬值，分層厚度宜薄不宜厚，以此保證堤防的穩(wěn)固性不會受到通道挖掘的不良作用。高海拔的側(cè)灘在旱季會暴露在水面上，自然塌陷形成的坡度不整齊，影響外觀，應(yīng)改造灘頂至最低通航水位之間的斜坡。

3.7 排泥管線的布設(shè)

3.7.1 陸上吹砂管線（岸管）的設(shè)置

吹泥管線的平面布置參照挖泥船的總揚(yáng)程、吹淤距離、吹填標(biāo)高以及潮汐的變移等因素確定，綜合考慮，最終布置挖泥船管道的位置。

在鋪設(shè)全部陸上管道時，利用裝載機(jī)、挖掘機(jī)輔助將設(shè)計(jì)的水陸界面與水下管道進(jìn)行人工連接，陸地管道開口位置設(shè)三通接頭，分流布置，一個向前延伸，另一個進(jìn)入充填區(qū)域。在管線的鋪設(shè)中可加添膠皮套來進(jìn)行小角度拐彎和爬坡作業(yè)。接入吹填場地的管道起始端鋪設(shè)杉木桿制成的管架架設(shè)到設(shè)計(jì)高度。

提前布置陸地吹填配備的預(yù)制管道，必須按照吹填管道的鋪設(shè)進(jìn)程連接和加長吹填范圍的支管。為減少水上管道波浪和風(fēng)對浮管、管支架組合、管架頭本身與周圍水工結(jié)構(gòu)的惡性作用，浮管附近和管架頭周圍設(shè)置浮管錨或脊鋼索進(jìn)行控制。

吹泥管的接口處必須保證牢固，兩管段之間增設(shè)密封填料，預(yù)防出現(xiàn)泥水滲漏情況。填充材料制成牛脂編織物、橡膠墊圈均可。管道底的砌塊和墊片應(yīng)穩(wěn)固，不可發(fā)生搖動和變形情況，以免損傷噴砂管道的接頭。

可采用T形或Y形三通管連接吹泥漿管的主管線和支線。在吹填施工期間，管壁磨損均勻，管道在鋪設(shè)時可定期繞軸線旋轉(zhuǎn)，單次進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度控制在圓周的1/3，可大大提升管材的使用期。

鋪設(shè)陸路管線時擇優(yōu)選擇最近的直線路線，以免和建造路段、其他建筑物相交。管道下穿路段時有全埋或半埋兩種選擇，利用填充泥土保護(hù)管道頂部和兩側(cè)。兩側(cè)堤坡角度不得超過1∶10，跨堤與下穿管道兩側(cè)必須進(jìn)行壓縮，形成供行人和機(jī)動車通過的緩坡。

3.7.2 水上吹泥管線（浮管）的設(shè)置

水域管道的施工全部選擇一根鋼管（附浮筒）和一根膠管的1+1組合方法進(jìn)行，水上排泥浮管兩側(cè)端口連接挖泥船與陸地管道。

（1）浮在水面上的浮標(biāo)管道管段之間的卡箍應(yīng)穩(wěn)固緊實(shí)，以免受河水流向、波浪和吹填結(jié)構(gòu)作用出現(xiàn)損壞，因此管道設(shè)置應(yīng)盡量選擇流線型，不可出現(xiàn)死彎，并預(yù)留充足的浮筒管路余長，以便在絞吸船推進(jìn)一定距離期間不需要拆卸和更換。漂浮在水面上的管道必須用管道錨加固。

（2）浮筒管線在重載情況下仍然露出水面以上，以便于維修和減少水流阻力。

（3）參照水域潮汐情況確定管道錨的放置地點(diǎn)，受潮流影響水域則須拋漲落流向兩側(cè)。

（4）浮標(biāo)管道與陸地噴砂管道的連接方式必須依照地形和水域標(biāo)高變化的幅值來合理選定。保證連接嚴(yán)密，無漏泥現(xiàn)象，防止由于水位波動導(dǎo)致管道部分嚴(yán)重翹曲。

3.8 挖泥

絞吸式挖泥船最常用的方法是對稱鋼樁橫挖法，即以鋼樁為主樁，對準(zhǔn)挖槽中心線下插水底，作為橫移的擺動中心，利用絞刀架前部的左右擺動纜（龍須纜）交替收換，左右搖擺用于疏浚挖泥。然后用另一根鋼樁（次樁）代替樁向前移動。主樁的前進(jìn)軌跡持續(xù)行進(jìn)在挖溝的中心線上，應(yīng)根據(jù)土壤質(zhì)量和質(zhì)量要求設(shè)定步距，如果土壤堅(jiān)硬，可以把跨距做大，土壤很軟，跨距做小一些；項(xiàng)目質(zhì)量要求很高時挖掘到項(xiàng)目的最后一層時，需將步距做得更小。

4.結(jié)語

隨著人們對社會環(huán)境關(guān)注度的提升，做好港航工程施工中基槽開挖與港池疏浚施工，可以在一定程度上起到保護(hù)施工水域質(zhì)量的作用。本文詳細(xì)研究了港口航道建設(shè)中基坑挖進(jìn)和港口疏通的建造技術(shù)，以期為相關(guān)項(xiàng)目參考借鑒。