港口航道疏浚工程施工技術(shù)的探討與分析

◎鄭毓勛 廣州打撈局

港口航道疏浚工程的施工步驟較為復(fù)雜，且關(guān)鍵施工技術(shù)難度較大，影響工程的施工進度和效果。為了確保港口航道疏浚工程順利施工，并縮短工期，本文展開對港口航道疏浚工程的研究，并提出相關(guān)對策以優(yōu)化工程步驟和合理使用施工技術(shù)，提升工程的工藝。

1.港口航道疏浚工程難點

1.1 疏浚工程量偏大

航道疏浚工程需做好準(zhǔn)備工作才能進行疏浚工作，因此工作量較大。港口的準(zhǔn)備工作受限要求相關(guān)工作人員了解工期節(jié)點，掌握港口的交通情況，據(jù)其制定合理的施工船舶投放方案，以縮短工程的工期并提升效率，避免因港口交通堵塞問題造成工程進度停滯，影響港口的生產(chǎn)。由于港口航道疏浚工程的工作量大，造成工程項目必須制定完善的施工計劃，并合理規(guī)劃各使用設(shè)備，避免設(shè)備交叉工作，拖延工程進度。

港口地區(qū)因環(huán)境問題，風(fēng)量大、港口面積大，造成運輸設(shè)備不僅需具有大裝載艙容量，還需具有運輸速率快的特點，但就目前為止因資金問題及技術(shù)問題，該設(shè)備只存在于理論中，因此只能大量使用普通的運輸設(shè)備，導(dǎo)致運輸量大，耗費較長的工期?；诖烁鶕?jù)砂質(zhì)土和石塊的分布區(qū)域合理規(guī)劃疏浚工藝，推進各施工環(huán)節(jié)完美銜接與交接，以此縮短工期。

1.2 海況惡劣，水流條件復(fù)雜

由于港口與海接觸，受海面風(fēng)浪的影響，因此水流條件非常嚴峻且難以預(yù)測水流流速情況，港口航道疏浚工程施工時，運輸設(shè)備會因風(fēng)浪導(dǎo)致難以控制，使船舶翻船。因此惡劣的施工環(huán)境會拖延工期。

1.3 進出船舶對施工影響偏大

由于港口的船舶通行量較大，造成港口長期都處于交通堵塞或交通困難，因此港口航道疏浚工程無法選擇合適的時期進行疏浚工作。為了減輕對進出口港口船舶的影響，必須選擇交通便利的時期展開工作。為此相關(guān)工作人員必須熟練掌握港口的交通運輸情況，合理利用交通便利的時期展開工作加快施工進度；工程指導(dǎo)人員必須嚴格做好安全檢查，規(guī)范海上疏浚工作，降低施工船舶的安全風(fēng)險。

同時應(yīng)用相關(guān)的日常管理方法，實時觀察相關(guān)船舶運輸情況，并給予正確的指導(dǎo)；此外及時向上級匯報工作情況，實時調(diào)整施工步驟和采用的施工技術(shù)，優(yōu)化施工計劃，合理分配各項工作，確保工作人員工作內(nèi)容不交叉，使施工現(xiàn)場井然有序的完成相關(guān)項目，同時保障港口能正常交通運輸。

1.4 環(huán)保要求影響施工

為響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展，環(huán)保措施必須落實在各行各業(yè)中。由于船舶運輸需要消耗機油會產(chǎn)生大量尾氣，因此采取有效處理措施必然會影響整個工程的施工進度和施工質(zhì)量。所以，在施工前制定的施工規(guī)劃必然充分考慮環(huán)保措施，以確保施工過程執(zhí)行環(huán)保工作，避免造成海水環(huán)境進一步惡化，減輕環(huán)境污染。安排特定的船舶專門收集施工產(chǎn)生的廢水，然后集中處理，并對施工船舶采取尾氣處理裝置。產(chǎn)生的污染物必須及時回收并處理，避免擴散難以收集。在施工過程中必須避免底泥中的有害物危害海洋生物，確保生物的價值。

2.港口航道疏浚工程施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 挖槽施工技術(shù)

挖槽施工技術(shù)的要點是設(shè)計合理的挖槽尺寸和深度。根據(jù)港口的環(huán)境情況和交通情況設(shè)計挖槽的尺寸，配合施工環(huán)節(jié)推進施工進度，注意采用相鄰?fù)诓壑丿B施工。采用該技術(shù)前需嚴格規(guī)范測量作業(yè)，提高測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，準(zhǔn)確控制挖船的位置，提高挖槽效率，避免出現(xiàn)漏挖現(xiàn)象。實際施工前需進行試挖作業(yè)，重視試挖過程中出現(xiàn)的問題，根據(jù)測繪圖選擇合適的開挖方式。

2.2 泥土處理技術(shù)

泥土處理技術(shù)主要包含輸送開挖泥土、集中處理泥沙、選擇拋泥地點等。泥土處理技術(shù)由吹填法和水下拋泥法組成。水下拋泥法必須選擇平穩(wěn)且符合拋泥水域面積和水深要求的地點進行拋泥，兩拋泥地點的間距必須盡可能小，能提高泥土處理效率和質(zhì)量。吹填法主要利用泥土回流現(xiàn)象二次利用泥土，施工前按挖泥船的數(shù)量和排泥管線長度建設(shè)泥土場地，并設(shè)置溝渠排水 措施，充分利用圍堰使吹填法處理泥土的效率提高。

2.3 環(huán)保施工技術(shù)

環(huán)保施工技術(shù)于港口航道疏浚工程而言尤為重要，該技術(shù)能顯著緩解施工船舶產(chǎn)生污染物造成的環(huán)境問題。應(yīng)用環(huán)保施工技術(shù)時需掌握水區(qū)情況，了解排放懸浮物種類，并實施相應(yīng)的控制和收集措施，輔助施工船舶工作。主要措施如下：合理埋設(shè)排泥管線或控制吹填區(qū)。根據(jù)風(fēng)向和水流情況布設(shè)水上排泥管線，設(shè)計相應(yīng)的弧形排泥管，利用相關(guān)零件進行固定處理，根據(jù)環(huán)境特點做好水下管路和水上管路的連接細節(jié)。水上管線需要配備夜燈和子錨錨漂。同時需實時檢查水上排泥管線是否出現(xiàn)斷裂，合理設(shè)置水上排泥管長度。

2.4 管線探測技術(shù)

管線探測技術(shù)可有效避免管線損壞，通過管線排查措施降低管線出現(xiàn)損壞的概率，以確保疏浚工作順利開展。如圖1所示，根據(jù)港口的環(huán)境特點和交通特點，多名專家通過研究討論決定采用“V型”探槽法探測運河底部不明管線。該工藝首先在海底管線區(qū)域利用施工船開挖出一條探槽，使其形成坡，探槽的長度需與管線長度相同。通過下述公式計算探槽的標(biāo)高、探槽坍塌坡比等數(shù)據(jù)：

圖1 “V型”探槽開挖斷面示意圖

式中：

L─探槽開挖寬度（m）；

M─探槽坍塌自然坡比，探槽坡比為1：M；

H─原泥面標(biāo)高至探槽設(shè)計開挖標(biāo)高間距離（m）。

探槽開挖過程中需利用測量設(shè)備測量探槽的標(biāo)高，當(dāng)測量標(biāo)高達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后停止施工；再安排潛水員檢查探槽內(nèi)是否有管線，必須保證探槽內(nèi)不存在管線，以保證疏浚正常施工，避免造成管線污染現(xiàn)象。

2.5 疏浚設(shè)備及施工工藝選擇

在港口航道疏浚工程中運用的施工船類型主要是耙吸挖泥船、絞吸挖泥船和抓斗挖泥船。每種類型的船舶的施工特點各不同，耙吸挖泥船具有較強的機動性能和抗風(fēng)力能力，且船只體積較小，主要挖取砂質(zhì)土，適用于環(huán)境較為惡劣的港口或交通較為堵塞的港口；絞吸挖泥船抗風(fēng)浪能力和較弱，但具有挖泥、輸泥、卸泥一體化設(shè)備，可高效完成疏浚工作；抓斗挖泥船適用于較硬土質(zhì)的港口。

港口的淤泥物理性質(zhì)各不相同，一般情況下采用多種施工船進行疏浚工作。在港口航道內(nèi)段和外段的土質(zhì)都為密實砂，因此利用耙吸挖泥船可快速清除兩處的疏浚砂，并高效將疏浚砂運輸至相應(yīng)地點；航道口門狹窄段存在大量較硬的石塊，同時也具有一定的砂質(zhì)，因此同時采用耙吸挖泥船和抓斗挖泥船，分別挖取表層的砂質(zhì)和內(nèi)部的硬質(zhì)石塊，最后將疏浚料拋至拋泥區(qū)；航道的邊角區(qū)域也主要分布硬度不同的石塊，因此也采用抓斗挖泥船，將廢料運輸至外海拋泥區(qū)。圖2為航道疏浚整體施工設(shè)備選型圖。

圖2 航道疏浚整體施工設(shè)備選型

耙吸船上按照定位裝置，施工時可精準(zhǔn)定位處理有疏浚砂的區(qū)域。一般情況下，耙吸船利用耙頭挖除砂質(zhì)土，通過泥泵和管線將挖料輸送至泥艙中，最后還可將泥艙中的挖料卸載至制定區(qū)域，然后反復(fù)循環(huán)施工。其運輸流程由圖3可知。

圖3 耙吸船航道疏浚施工工藝

抓斗船安裝定位系統(tǒng)精確調(diào)節(jié)錨纜，應(yīng)用前八字或后交叉的布錨方式進行施工以提高挖泥的精確性。施工時，抓斗船首先將抓斗放置運河中，然后控制抓斗的閉合達到抓取石塊的目的，最后控制抓斗上升并移至泥艙上方，將石塊放置其中，反復(fù)操作直至運河底部的石塊完全清除。

3.施工應(yīng)用分析

為了驗證上述提出的港口航道疏浚工程施工優(yōu)化策略的實際效果，以某地區(qū)港口航道作為實踐對象，進行相關(guān)試驗。該港口航道的泊位為32個，實際通行能力達到2600萬噸，因此必須保障該航道長年暢通，避免砂質(zhì)土、石塊等物質(zhì)影響船舶通行。本文根據(jù)該港口航道的環(huán)境條件和疏浚需求，采用了本文提出的疏浚優(yōu)化策略和傳統(tǒng)疏浚方案，通過結(jié)果對比驗證優(yōu)化策略的真實效果。為保障實驗結(jié)果的客觀性，兩種方案都采用相同型號的挖泥船，其參數(shù)如表1所示。

表1 兩種型號挖泥機配置參數(shù)對應(yīng)表

經(jīng)采用兩種方案實踐后，并詳細記錄表各施工數(shù)據(jù)，以便了解兩種方案的實際效果。兩方案的實踐結(jié)果如表2所示。

通過表2的數(shù)據(jù)可得，本文提出的優(yōu)化策略的挖泥量都高于傳統(tǒng)施工方案。因此在相同的時間內(nèi)，挖泥量越高證明疏浚工程的效果越好。因此通過本次實驗即可驗證本文提出的港口航道疏浚工程優(yōu)化策略可顯著提升疏浚工作的質(zhì)量，縮短施工工期，避免妨礙其他船舶通行。

表2 兩種施工工藝實驗結(jié)果對比表

4.結(jié)論

綜上所述，本文闡述現(xiàn)階段港口航道疏浚工程存在的問題，并提出施工工藝優(yōu)化策略以解決現(xiàn)狀，以某港口航道疏浚工程為實踐，驗證了該策略的應(yīng)用效果。此外，由于環(huán)保意識不斷深入人心，在運輸行業(yè)上不斷提高環(huán)保措施的要求，以順應(yīng)社會的進步和發(fā)展。港口航道是水上運輸?shù)闹匾M成部分，于其他行業(yè)的發(fā)展而言起到媒介和運輸作用。因此必須確保港口航道疏浚工程的效率和質(zhì)量，同時完成相應(yīng)的環(huán)保措施。此外相關(guān)部門應(yīng)重視施工產(chǎn)生的污染物質(zhì)處理措施，并避免港口環(huán)境進一步惡劣，破壞港口生態(tài)平衡。在此基礎(chǔ)上，本文論述了各施工船的優(yōu)缺點及使用范圍，并提出疏浚工作的施工路徑。因此為了港口航道疏浚工程快速發(fā)展，必須將環(huán)保意識落實到各施工環(huán)節(jié)，不斷創(chuàng)新工藝及技術(shù)，以提升疏浚工作的質(zhì)量和效率。