淺談?wù)ㄇ褰腹こ坦铝⒔甘瘻\點(diǎn)清除措施

韓洋 中交上航局中港疏浚有限公司

雖然2019年末以來國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易發(fā)展受到疫情影響，但港口經(jīng)濟(jì)依然是經(jīng)貿(mào)發(fā)展的重要推手。而地處福建省漳州市隸屬廈門港的古雷港區(qū)是全國不可多得的天然深水良港之一，規(guī)劃碼頭岸線約20公里，可建設(shè)0.2萬噸至30萬噸級(jí)生產(chǎn)性泊位80個(gè)。為滿足古雷港區(qū)大型船舶的通航需要，港區(qū)配套的航道、錨地等公共基礎(chǔ)設(shè)施亟需提升改善，廈門港古雷航道三期工程項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。

2020年7月，廈門港古雷航道三期工程（Ⅱ標(biāo)段）進(jìn)入炸礁施工掃尾攻堅(jiān)的關(guān)鍵時(shí)期，但在實(shí)際施工過程中發(fā)現(xiàn)零星疏浚區(qū)地質(zhì)條件與設(shè)計(jì)不符，實(shí)際為孤立礁石。考慮掃尾沖刺階段工期緊張補(bǔ)充勘察不切實(shí)際，鑒于《施工合同》中“土質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)包干”條款約束亦無法申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)變更，只能現(xiàn)場(chǎng)研究解決方案。為了啃下炸清礁施工這最后幾塊“硬骨頭”，施工方打破常規(guī)炸清礁施工思路，優(yōu)化調(diào)整施工工藝流程，充分利用炸礁船鉆桿設(shè)備對(duì)孤立礁石淺區(qū)土質(zhì)及水深進(jìn)行探摸核對(duì)確認(rèn)，最后通過加密水下爆破鉆孔，利用SKK大型液壓抓斗挖泥船清理大塊礁石等一系列措施，終于順利完成施工任務(wù)。

1.工程概況

廈門港古雷航道位于東山灣口外至古雷半島西側(cè)海域，考慮到古雷頭地理位置明確，將廈門港古雷航道三期工程以古雷頭作為分界點(diǎn)設(shè)兩個(gè)標(biāo)段，古雷頭以南航段為Ⅰ標(biāo)段，古雷頭以北航段為Ⅱ標(biāo)段，標(biāo)段分界點(diǎn)坐標(biāo)：X=2624076.90,Y=558717.35。

Ⅱ標(biāo)段施工區(qū)域?yàn)楣爬最^起至規(guī)劃港區(qū)北3#泊位船舶回旋水域，其中30萬噸級(jí)航道航程約3.4km，設(shè)計(jì)底標(biāo)高-25.2m和-25.0m，滿足3 0萬噸級(jí)油輪全天候通航；1 5萬噸級(jí)航道航程約2.0km，設(shè)計(jì)底標(biāo)高-17.8m，滿足15 萬噸級(jí)散貨船乘潮通航；5萬噸級(jí)航道航程約1.6km，設(shè)計(jì)底標(biāo)高-12.4m，滿足5萬噸級(jí)船舶乘潮通航。

根據(jù)設(shè)計(jì)文件，零星疏浚區(qū)分為6塊小面積淺區(qū)（零星1#至6#），總面積0.03km2，總工程量5.73萬m3[1]。根據(jù)地質(zhì)勘察資料，零星疏浚區(qū)因面積較小故并未布設(shè)鉆孔，僅說明以淤泥混砂（2級(jí)土）為主。但現(xiàn)場(chǎng)施工發(fā)現(xiàn)零星疏浚區(qū)（零星2#至6#）土質(zhì)實(shí)際為硬質(zhì)底，后經(jīng)確認(rèn)主要為孤立中風(fēng)化礁石。相關(guān)設(shè)計(jì)巖土力學(xué)指標(biāo)見表1[2]。

表1 零星疏浚區(qū)巖土層物理力學(xué)性質(zhì)及設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)表

雖然零星疏浚區(qū)（零星2#至6#）工程量較?。?86m3）、施工面積較小（1047m2）、平均厚度較小（0.75m），但土質(zhì)從淤泥變?yōu)橹酗L(fēng)化花崗巖屬于質(zhì)的變化，考慮到傳統(tǒng)純疏浚工程淤泥掃淺施工難度已經(jīng)很大，而復(fù)雜的炸清礁工程補(bǔ)炸、補(bǔ)挖清淺施工更是難上加難。

2.船型選擇

2.1 投入船舶

東山灣航道地質(zhì)條件非常復(fù)雜，尤其Ⅱ標(biāo)段施工區(qū)域比較分散，炸礁巖層薄且炸礁面積大，故工程收尾掃淺階段投入船舶依然較多，主要船及設(shè)備有炸礁船“恒順達(dá)3”（平臺(tái)式4鉆機(jī)）和“港鑫15”（漂浮式2鉆機(jī)）；抓斗船“盛?？?”（35m3液壓斗）和“粵中山工8223”（25m3抓斗），但也為土質(zhì)變化等突發(fā)情況提供更多選擇余地和施工保障。

2.2 炸礁船選擇

考慮到零星疏浚區(qū)偏向外海海域風(fēng)浪較大，且處在古雷頭口門處涌浪較強(qiáng)，加之設(shè)計(jì)深度為-25.2m較深，考慮到平臺(tái)式炸礁船相較漂浮式炸礁船穩(wěn)定性更強(qiáng)，故在風(fēng)大流急水深復(fù)雜海域條件下，選擇平臺(tái)式炸礁船“恒順達(dá)3”號(hào)進(jìn)行作業(yè)。平臺(tái)式炸礁船定位示意圖見下圖1。

2.3 抓斗船選擇

考慮到諸多限制因素，清淺補(bǔ)炸效果肯定不如常規(guī)普炸效果突出，即清淺補(bǔ)炸后礁石破碎塊度和松散度較低，更容易出現(xiàn)較大塊石增加后續(xù)清礁難度。故清礁抓斗船應(yīng)選擇挖掘及抓取能力更強(qiáng)的設(shè)備，而現(xiàn)場(chǎng)抓斗船“盛海浚7”配備35m3重型抓斗本身依靠重力既具有挖掘優(yōu)勢(shì)，且船機(jī)為SKK先進(jìn)設(shè)備液壓抓斗咬合力更強(qiáng)，加之具備自航能力相較于普通非自航抓斗更加靈活機(jī)動(dòng)，故更適合進(jìn)行難度較高的清礁作業(yè)。

3.施工流程

3.1 多波束測(cè)量（基礎(chǔ)1m＊1m）

考慮到孤立礁石淺點(diǎn)面積尺度較小，故采取多波束掃測(cè)并針對(duì)淺點(diǎn)淺區(qū)出具1m＊1m最淺水深測(cè)圖，力求提高基礎(chǔ)水深數(shù)據(jù)精確性以更好指導(dǎo)施工。

3.2 炸礁船探摸（精細(xì)50cm＊50cm）

在已有多波束測(cè)圖基礎(chǔ)上，再調(diào)遣平臺(tái)式炸礁船“恒順達(dá)3”對(duì)零星疏浚區(qū)進(jìn)行加密（50cm×50cm）探摸，將孤立礁石大概形狀及巖面標(biāo)高進(jìn)一步探摸清楚，并用草圖形式標(biāo)注繪制展布至施工圖紙中。如下圖2所示，標(biāo)注“零星2#”和“零星3#”范圍是設(shè)計(jì)文件中標(biāo)明淺區(qū)，不規(guī)則小塊范圍為實(shí)際探摸淺區(qū)。

炸礁船探摸主要運(yùn)用“鉆桿探摸法”：

1）利用RTK-DGPS定位系統(tǒng)將炸礁船調(diào)遣拋錨定位至測(cè)圖淺點(diǎn)位置；

2）將套筒下放至水底直至穩(wěn)固；

3）再將鉆桿沿套筒慢慢深入水下進(jìn)行短沖程敲擊。

如果鉆桿能直接下放至設(shè)計(jì)深度，則證明此處為軟底質(zhì)；如果不能下放至設(shè)計(jì)深度則證明此處為硬底質(zhì)，并記錄實(shí)際下放深度，可推算水深并校核測(cè)圖；當(dāng)然也可直接根據(jù)敲擊聲音憑經(jīng)驗(yàn)判斷是否為硬底質(zhì)。

相對(duì)于多波束掃測(cè)這種通過聲波以“聽覺”方式確定淺區(qū)范圍及水深，“鉆桿探摸法”能夠通過探摸以“觸覺”方式更加明確淺區(qū)范圍及水深，為下一步準(zhǔn)確選取加密爆破鉆孔位置提供更精確參考。

3.3 炸礁船加密鉆孔

常規(guī)鉆孔一般施工前按照相關(guān)爆破參數(shù)在礁區(qū)邊界范圍線內(nèi)做出1:200的鉆孔孔位平面圖，邊線超寬2.0m，鉆孔排距2.0m，孔距2.5m，超鉆深度2.0～3.0m，呈矩形布孔。

而針對(duì)孤立礁石加密鉆孔，則需要根據(jù)前述鉆桿探摸明確的孤石草圖形狀及巖面標(biāo)高，確定好孤石中心再安排鉆孔、裝藥作業(yè)，以確保能把孤石進(jìn)一步爆碎，以便于后續(xù)抓斗船清空礁施工。

此外根據(jù)設(shè)計(jì)資料，該地區(qū)海潮涌浪較大，因此擬采用高鉆架“一管一鉆法”，利用鉆架克服潮差對(duì)鉆孔的影響，鉆孔前先下套管，再下鉆具鉆孔（沿套管下放入底）。鉆孔過程中邊提升鉆桿邊送風(fēng)吹水，以便鉆孔中的碎碴排出孔外。鉆孔至設(shè)計(jì)深度后，經(jīng)反復(fù)多次提升和下落鉆桿，以防碎石或淤砂堵孔。成孔后立即裝藥，鉆孔與裝藥循環(huán)作業(yè)。

另外存在個(gè)別孤立的大型孤石巖面為凸點(diǎn)坡面角度較大，套管和鉆孔下放作業(yè)時(shí)沒有著力點(diǎn)，經(jīng)常性地出現(xiàn)滑落現(xiàn)象導(dǎo)致很難成孔。遇此情況還是需要根據(jù)前述鉆桿探摸明確的孤石草圖形狀及巖面標(biāo)高，借鑒地理地形圖等深線原理，找出巖面平緩位置加密布孔。

3.4 常規(guī)鉆爆操作

孤立礁石加密布孔位置確定后便可參照?qǐng)D3常規(guī)水下鉆爆流程操作[3]。

3.5 抓斗船清礁

待炸礁船完成上述鉆桿探摸、加密鉆孔、補(bǔ)炸爆破后，及時(shí)組織挖掘能力較強(qiáng)的抓斗船針對(duì)孤立礁石淺區(qū)進(jìn)行補(bǔ)挖清淺作業(yè)。

3.6 后續(xù)補(bǔ)測(cè)補(bǔ)炸補(bǔ)挖

抓斗船清淺后的區(qū)域應(yīng)及時(shí)組織測(cè)量，如若發(fā)現(xiàn)仍有淺點(diǎn)應(yīng)繼續(xù)安排補(bǔ)炸、補(bǔ)挖直到完全沒有淺點(diǎn)為止。難度較大的情況下可能需要?dú)v經(jīng)多輪補(bǔ)測(cè)、補(bǔ)炸、補(bǔ)挖。

4.其他注意事項(xiàng)

（1）因風(fēng)浪流等自然因素影響，炸礁船“恒順達(dá)3”在探摸初期經(jīng)常性出現(xiàn)套管傾斜度較大導(dǎo)致難以進(jìn)行套管拆裝作業(yè)的情況。建議合理安排時(shí)間，選擇天氣良好時(shí)間段進(jìn)行作業(yè)，并待高低平潮時(shí)潮水適當(dāng)平緩的時(shí)候再行施工，確保施工現(xiàn)場(chǎng)安全穩(wěn)定。

（2）因平板駁甲板上裝駁孤石塊頭過大難以卸載上岸，導(dǎo)致容易出現(xiàn)抓斗船等待配套平板駁而窩工現(xiàn)象。建議及時(shí)采取挖機(jī)風(fēng)炮頭和人工打風(fēng)鉆等措施，將大石塊進(jìn)一步解碎卸載上岸，提高現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵船機(jī)時(shí)間利用率，確?，F(xiàn)場(chǎng)每一環(huán)節(jié)進(jìn)度計(jì)劃通暢有序。

（3）緊密與航道引航站及各單位聯(lián)系，船上派專人守聽高頻頻道，掌握輪船通行信息，尤其是大型船只通過警戒區(qū)信息。

（4）盡量降低對(duì)白海豚等其他海洋生物的影響，爆破前把白海豚驅(qū)趕出警戒范圍。

（5）起爆前移船時(shí)，不能順著水流往爆區(qū)的下游方向移船，水流湍急的情況下，盡量避免垂直水流方向移動(dòng)，以免導(dǎo)爆管雷管被水流沖擊過大拉細(xì)拉長，甚至是拉斷。

5.結(jié)論

隨著各港區(qū)甚至內(nèi)河航道拓寬增深升級(jí)的需要，尤其是沿海多丘陵山地的省份，航道開發(fā)包含炸清礁工程的綜合性疏浚項(xiàng)目逐漸增多。如若碰到類似孤立礁石淺點(diǎn)清除的任務(wù)，便可借鑒本工程所采取的清淺措施：基礎(chǔ)是常規(guī)水下爆破和多波束掃測(cè)，核心是通過炸礁船鉆桿探摸法明確孤石范圍輪廓來精準(zhǔn)布設(shè)加密鉆孔達(dá)到充分爆破的目的。一方面克服施工難點(diǎn)確保項(xiàng)目順利推進(jìn)，另一方面節(jié)省成本和時(shí)間創(chuàng)造更好效益。