港口航道疏浚工程施工工藝研究

劉衛(wèi)

（中交第二航務(wù)工程局第三工程有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 212003）

1 引言

港口航道疏浚工程主要是對特定水域中存在的泥土、砂石進(jìn)行挖掘清理，以改善港口水域環(huán)境與通航條件的工程項目。港口航道水域要保持良好的通航條件，滿足水運(yùn)的需求，必須定期對周圍水域進(jìn)行疏浚清理，而由于港口航道疏浚工程多為水下作業(yè)，因此，不僅對施工機(jī)械設(shè)備有特殊要求，對施工工藝要求也較高。提高港口航道施工技術(shù)可有效提升疏浚效率，還也能獲得理想的疏浚效果，因此，有必要對當(dāng)前港口航道疏浚工程施工工藝進(jìn)行深入研究。

2 港口航道疏浚工程的特點(diǎn)

港口航道疏浚工程不同于一般工程項目，整體施工難度較大，具體表現(xiàn)在以下方面：

1）項目工期緊、任務(wù)重。為避免疏浚施工影響港口的正常運(yùn)營，一般對于工期要求較緊，需要在盡可能短的時間內(nèi)完成施工任務(wù)，否則會干擾船舶正常通航，對港口造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，而港口航道疏浚工程開挖作業(yè)量往往較大，在有限的施工周期內(nèi)施工任務(wù)較重。

2）疏浚施工過程中干擾因素較多[1]。港口航道疏浚施工過程中，港口仍處于正常運(yùn)營狀態(tài)，施工區(qū)域周圍船舶較多，對施工過程會造成一定的干擾。此外，施工過程中氣候因素也會影響施工活動，如臺風(fēng)、強(qiáng)降雨及其他因素，會對施工船舶以及人員造成較大的安全威脅。

3）土質(zhì)復(fù)雜、開挖作業(yè)量大。在港口航道疏浚工程中，往往土質(zhì)較為復(fù)雜，包括中粗砂、淤泥、膠結(jié)細(xì)粉砂、殘積土、淤泥質(zhì)土、碎石、黏土、粗礫砂、堅硬黏土以及風(fēng)化巖石等，開挖難度較大。同時由于港口航道涉及水域較廣，需要進(jìn)行大面積開挖作業(yè)，工程量較大。

4）泥土處理工藝較為復(fù)雜。如上所述，港口航道疏浚工程面臨的土質(zhì)較為復(fù)雜，不同土質(zhì)需要采用不同的處理方法，例如，淤泥需要運(yùn)輸至既定拋泥區(qū)；砂石需要運(yùn)輸至既定區(qū)域進(jìn)行回填；部分水域可能還需要進(jìn)行回填，因此，施工工藝較為復(fù)雜。

3 提高港口航道施工技術(shù)水平的意義

提高港口導(dǎo)航施工技術(shù)水平的意義可以從微觀和宏觀兩個層面進(jìn)行闡述。從微觀層面而言，提高港口航道施工技術(shù)水平可以提高施工效率與質(zhì)量，從而使港口航道保持良好的水域環(huán)境與通航條件。施工效率的提升意味著港口航道施工周期的縮短，可有效降低施工對港口正常運(yùn)營的影響，還意味著港口航道施工質(zhì)量更高，疏浚效果更好，能創(chuàng)造更好的通航條件[2]。從港口可持續(xù)發(fā)展角度而言，港口航道施工技術(shù)的提升能夠有效確保港口穩(wěn)定以及通航安全，為港口的長遠(yuǎn)發(fā)展提供有力保障。從宏觀層面而言，港口航道施工技術(shù)的提高對推動我國水運(yùn)事業(yè)的發(fā)展具有積極意義。水運(yùn)作為我國交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的重要構(gòu)成部分，港口是水運(yùn)的重要節(jié)點(diǎn)，是貨物的集散地，港口航道施工技術(shù)的提高意味著港口的通航能力可以得到有效保障，能夠承擔(dān)更大的運(yùn)輸量，這對于我國水運(yùn)事業(yè)的發(fā)展無疑是強(qiáng)有力的推動。

4 港口航道疏浚工程施工工藝研究

4.1 施工測量

在港口航道疏浚工程施工前，首要任務(wù)就是施工測量，需要對施工區(qū)域進(jìn)行全方位的測量，以獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，為制訂施工方案提供必要的參考。一般陸地控制測量、斷面樁測量放樣主要使用全站儀；水下測量主要采用測繩、水準(zhǔn)儀、測深桿等設(shè)備。需要注意的是，施工測量所采用的器具在入場前必須經(jīng)過計量部門的檢定，并且在入場后進(jìn)行校核，確保測量器具精度符合相關(guān)要求，以保障測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4.2 試挖

正式施工前，需要先進(jìn)行試挖作業(yè)，通過試挖作業(yè)評估施工方案是否合理。試挖前，需要采集施工水域的土質(zhì)樣本并進(jìn)行分析，包括土層構(gòu)成、泥土密度，同時需要安排專業(yè)人員對施工水域進(jìn)行測量，測算開挖作業(yè)量，預(yù)估疏浚作業(yè)完成后的效果。在試挖作業(yè)過程中，要全程監(jiān)控施工各個環(huán)節(jié)，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，同時對作業(yè)效果進(jìn)行評估，以便對疏浚施工方案進(jìn)行優(yōu)化，從而確保取得預(yù)期的疏浚效果。

4.3 泥土處理工藝

港口航道施工往往面臨的土質(zhì)較為復(fù)雜，不同土質(zhì)需要采用不同的處理方法，目前比較常用的主要有吹填法、水下拋泥法以及邊拋法3 種，不同處理方法的適用范圍不同，各有優(yōu)劣，下面進(jìn)行具體分析。

4.3.1 水下拋泥

水下拋泥法指的是將疏浚泥沙運(yùn)輸至既定區(qū)域進(jìn)行傾倒此方法由于施工成本較低，在港口航道施工中廣泛采用。水下拋泥作業(yè)的關(guān)鍵在于拋泥區(qū)的選擇，這直接關(guān)系到施工成本與施工效率，具體而言選擇拋泥區(qū)時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1）船舶通航需求。拋泥區(qū)不能選擇在航道經(jīng)過的區(qū)域，避免對過往船舶造成干擾；也不能選擇在挖槽進(jìn)出口周圍，避免影響挖槽回淤[3]。拋泥區(qū)應(yīng)選擇在不影響通航的邊灘下部以及凸岸區(qū)域。

2）航道穩(wěn)定性要求。拋泥區(qū)應(yīng)盡量靠近下深槽倒套，或選在擬填沒的漲潮流沖出的斷頭溝內(nèi)，從而降低水下拋泥對港口水質(zhì)、水域環(huán)境、水底地形以及港口航道造成的負(fù)面影響。此外，也可以利用拋泥來填塞無法通航的汊道或者抬高邊灘，需要注意的是拋泥區(qū)應(yīng)連接岸灘，防止拋泥區(qū)形成孤立沙灘，進(jìn)而在拋泥區(qū)兩側(cè)形成副槽。

3）施工作業(yè)要求。拋泥區(qū)的選擇應(yīng)契合施工船舶的拋泥方式，并且路程應(yīng)盡可能短，以節(jié)省施工成本，提高拋泥作業(yè)效率。

4.3.2 吹填法

吹填法指的是將疏浚泥沙運(yùn)輸至回填區(qū)域，從而利用疏浚泥土吹填造陸的方法。根據(jù)挖泥船的類型，吹填法主要分為3 種，吸揚(yáng)式挖泥船通過管線將疏浚泥沙排放至填泥場；鏈斗式挖泥船、抓斗式挖泥船以及鏟斗式挖泥船則利用泥駁將疏浚泥沙運(yùn)輸至吹泥船處將其吹填到填泥場；耙吸式挖泥船需要航行至填泥場岸邊，然后連接排泥管輸送疏浚泥沙。填泥場通常需要修筑圍堰和水門，以起到攔泥排水的作用，圍堰材料一般采用的沙袋、土、石塊及草木等。需要注意的是，圍堰范圍內(nèi)的容積必須滿足泥沙沉淀且能泌出清水從水門排出的要求，避免因圍堰范圍內(nèi)容積不符合要求，導(dǎo)致泥漿尚未完全沉淀便從水門排出。此外，在圍堰施工時，還應(yīng)考慮到污染防治的要求，泌出的清水需要在圍堰范圍內(nèi)氧化一定時間方可從水門排出，這就要求圍堰范圍內(nèi)的容積應(yīng)適當(dāng)增加。

4.3.3 邊拋法

邊拋法是自航耙式挖泥船的一種施工方案，簡而言之就是在航道疏浚作業(yè)過程中將疏浚泥沙從挖泥船兩側(cè)排出。這種施工方法需要在自航耙式挖泥船上安裝能夠伸出船舷數(shù)十米甚至上百米的排泥管，排泥管需要高架承托，同時還需要安裝至少4 臺串聯(lián)泥漿泵。疏浚泥沙會被挖泥船處理為粉末狀，順著排泥管排出，在水流的作用下被沖走[4]。邊拋法的優(yōu)勢在于疏浚泥沙不需要裝艙、不需要運(yùn)輸、不需要修筑圍堰，在疏浚過程中即可完成對疏浚泥沙的處理，雖然排泥管排出的部分泥沙可能會在施工水域回淤，但一般不會造成嚴(yán)重淤積，因此，相較于水下拋泥法與吹填法，邊拋法的施工效率更高，施工成本更低。

由于邊拋法的處理方式特殊，通常僅在以下情況適用：

1）施工水域的流速較大，可以快速沖走排泥管排出的泥沙，或者水溝水域流向和挖槽存在一定交角；

2）施工期要求緊，需要緊急對航道進(jìn)行疏浚，而且相較于其他方法，邊拋法的疏浚效果更好；

3）施工水域相對較淺，采用其他方法需要創(chuàng)造一定的條件，從而導(dǎo)致項目施工成本增加。

4.4 挖槽作業(yè)

挖槽作業(yè)的基本要求是：最大限度地滿足通航需求；盡可能降低回淤量；最大限度地控制工程量；便于施工活動開展。開展挖槽作業(yè)需注意以下幾點(diǎn)：

1）需要確定挖槽軸線，根據(jù)施工水域的流向、風(fēng)向確定挖槽軸線，要求三者盡可能保持一致，確定好挖槽軸線的起點(diǎn)、中心點(diǎn)以及終點(diǎn)，注意中心點(diǎn)不能處于水流湍急的沱口位置。挖槽軸線應(yīng)以直線為宜，若必須要轉(zhuǎn)彎，則轉(zhuǎn)彎處彎曲半徑要盡可能放大。挖槽軸線應(yīng)盡可能選擇最短的路線，以縮短疏浚泥沙運(yùn)輸路程。

2）挖槽縱坡設(shè)計。挖槽縱坡通常為倒梯形，挖槽坡度需要根據(jù)施工水域的水位情況確定，若施工水域?qū)掗熕惠^低，則坡度宜較?。蝗羰┕に颡M窄但水位較高，則坡度宜較大。

3）確定挖槽斷面。關(guān)于挖槽斷面設(shè)計不僅需要考慮疏浚工程施工要求，還需考慮航道通航要求，必須確保挖槽的寬度、深度滿足通航要求。確定挖槽深度時，應(yīng)綜合考慮施工水域的實(shí)際水深和最大水深，保留一定余量，防止因泥沙淤泥導(dǎo)致水位上升。此外，還需要考慮施工水域的土質(zhì)情況、地理位置等因素，確保挖槽斷面穩(wěn)固。

4.5 施工注意事項

4.5.1 施工時間選擇

合理選擇施工時間能夠有效確保施工活動順利開展，同時也能有效降低施工活動對水域環(huán)境、水生物的影響，具體而言需要考慮以下方面：

1）施工時間的選擇應(yīng)盡可能避開水生物繁殖期。由于疏浚作業(yè)為水下作業(yè)，對水域環(huán)境與水生物活動會造成一定影響，基于環(huán)保理念，施工時間的選擇應(yīng)考慮此方面因素。

2）氣候因素。施工水域的氣候也是干擾施工活動的主要因素之一，因此，在施工前因全面了解所處區(qū)域的氣候條件，盡量避開極端天氣。

4.5.2 施工設(shè)備選擇

在港口航道疏浚工程施工中，需要使用專業(yè)的疏浚設(shè)備，科學(xué)選擇施工設(shè)備能夠有效保障疏浚效果，提高施工效率。關(guān)于施工設(shè)備的選擇，基本原則是技術(shù)先進(jìn)、生產(chǎn)適用以及經(jīng)濟(jì)合理，因此，選擇施工設(shè)備時需要考慮施工設(shè)備的性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性以及適用性。具體而言，施工設(shè)備選擇主要取決于泥土處理方法，即采用不同的泥土處理方法必須選擇相對應(yīng)的施工設(shè)備，比如，吹填法施工若選擇吸揚(yáng)式挖泥船，則需要合理布置輸泥管線；若選擇鏈斗式挖泥船、抓斗式挖泥船或者鏟斗式挖泥船，則需要配備吹泥船。邊拋法施工需要采用自航耙式挖泥船，同時要配備長度足夠的排泥管、高架承托以及串聯(lián)泥漿泵。

5 結(jié)語

綜上所述，港口航道疏浚工程具有工期緊、任務(wù)重、施工干擾因素多、工程量大以及土質(zhì)復(fù)雜等特點(diǎn)，施工難度相對較大，施工過程中必須要做好施工測量以及試挖等前期準(zhǔn)備工作，合理選擇泥土處理方法，同時做好挖槽作業(yè)，從而有效確保疏浚施工效率以及疏浚效果，營造良好的水域環(huán)境與通航條件，保障港口正常運(yùn)營。