港航工程施工中基槽開挖與港池疏浚施工技術(shù)應(yīng)用

桂天林

中國(guó)鐵建港航局集團(tuán)有限公司第三工程分公司 山東 青島 266000

引言

在當(dāng)前的施工建設(shè)過程中，港航工程主要內(nèi)容包括吹填造地、水下炸礁、水下開挖與清障等，在實(shí)際工程施工過程中，無論是哪種港航工程，其質(zhì)量均與基槽開挖與港池疏浚工作的效果之間存在著直接的聯(lián)系，現(xiàn)階段，為保證港航工程施工效果能夠滿足預(yù)期的需要，則需合理應(yīng)用基槽開挖與港池疏浚施工技術(shù)。

1 工程概況

某港航工程航道長(zhǎng)度約為40km，工程項(xiàng)目施工內(nèi)容主要包括航道與港池疏浚兩部分內(nèi)容，在疏浚工程施工設(shè)計(jì)時(shí)要求控制疏浚范圍至-23.3m處，疏浚的土運(yùn)輸至指定的拋泥區(qū)域。對(duì)該工程施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察后可以了解到，疏浚區(qū)域土質(zhì)主要為粉細(xì)砂、巖石與淤泥，同時(shí)，以航道里程規(guī)格為計(jì)算參照，可以了解到，該工程項(xiàng)目疏浚前總量在1774.56萬(wàn)m3，原航道二區(qū)前期工作已經(jīng)完成了7.33萬(wàn)m3的疏浚工作，剩余疏浚量為1767.23萬(wàn)m3，其中包括1748.89萬(wàn)m3的砂與淤泥、17.34萬(wàn)m3的巖石[1]。

2 工程特點(diǎn)

對(duì)本次工程施工區(qū)域環(huán)境條件與施工技術(shù)要求進(jìn)行分析后可以了解到：首先，該工程的主要疏浚區(qū)域位于外航道，工程施工時(shí)會(huì)受到季風(fēng)天氣的影響較大，為避免工程施工因浪涌較大而無法安全工作，則需要保證挖泥船是具有良好抗風(fēng)浪能力的大型挖泥船；其次，由于航道的設(shè)計(jì)水深為23.3m，需要疏浚深挖的深度較大，在工程施工過程中應(yīng)保證挖泥船的挖深能夠滿足工程設(shè)計(jì)深度的需要；再次，疏浚區(qū)存在著一定數(shù)量的巖石，盡管鉆孔資料顯示巖石量不大，但巖石的分布較為分散，在前期航道探查時(shí)發(fā)現(xiàn)在已探明的設(shè)計(jì)巖石區(qū)域外還有零散的巖石分布；最后，該工程的整體工期相對(duì)較短，為進(jìn)一步提升清淤施工的效率，需要盡可能提升疏浚施工的靈活性。

3 基槽開挖與港池疏浚施工技術(shù)

3.1 施工工藝流程

為便于后續(xù)工程施工活動(dòng)的順利進(jìn)行，需要在明確工程施工區(qū)域環(huán)境具體情況的基礎(chǔ)上，對(duì)基槽開挖與港池疏浚施工技術(shù)進(jìn)行細(xì)致分析，并將工作拆解為具體的工作流程，并制定科學(xué)的工程施工操作規(guī)范，以便為后續(xù)工程施工活動(dòng)的順利開展提供有效的支持。具體來說，首先，為保證后續(xù)工程施工設(shè)計(jì)規(guī)劃工作的合理性，工作人員應(yīng)當(dāng)以測(cè)量控制點(diǎn)復(fù)核結(jié)果為基礎(chǔ)，對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行復(fù)測(cè)，并明確施工區(qū)域基槽泥面的標(biāo)高；其次，借助GPS定位系統(tǒng)，對(duì)基槽開挖地點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并做好標(biāo)注；再次，用探測(cè)儀對(duì)標(biāo)注的區(qū)域進(jìn)行測(cè)定，然后以測(cè)量結(jié)果為基礎(chǔ)，完成卸泥區(qū)與卸渣區(qū)浮標(biāo)的布設(shè)工作，為后續(xù)卸泥、卸渣工作的開展提供有效的參照；最后，完成卸泥、卸渣區(qū)域布設(shè)工作后，采用分段開挖的方式進(jìn)行基槽開挖與港式疏浚施工，并且在施工完成后，及時(shí)開展工程質(zhì)量驗(yàn)收，保證施工效果能夠滿足工程預(yù)期需要[2]。

3.2 基槽開挖施工技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1 基槽挖泥施工。在當(dāng)前的港航工程中，基槽開挖施工順序應(yīng)與疏浚區(qū)域的自然段分段順序相一致，由于本次工程施工區(qū)域地理位置較為突出，若工程在雨季進(jìn)行施工，挖泥船的航速在浪涌的影響下會(huì)小于旱季的航速，具體來說，在本次施工過程中在雨季挖泥船的航速在2.0～2.5kn范圍內(nèi)，旱季挖泥船的航速在2.5～3.0kn之間。在實(shí)際施工過程中，首先，駕駛員控制挖泥船以固定的航速駛向挖槽的起點(diǎn)，在接近指定位置時(shí)，降低航速，并在到達(dá)指定位置時(shí)，發(fā)出備耙指令，在此過程中，應(yīng)保證挖泥船的方向與船位的有效控制。其次，在操耙手接收指令后，將耙臂投入式中，并且將耙臂彎管與吸入口連接起來，然后先后打開泥泵、低濃度外排閥，將與淤泥一起吸入挖泥從船中的“清水”排出船艙，在增加淤泥吸入量的同時(shí)，進(jìn)一步提升挖泥船的工作效率。再次，在挖泥船達(dá)到挖槽起點(diǎn)時(shí)，耙手在接收到駕駛員發(fā)布的命令后，將耙頭放到泥面上，并且調(diào)整泵機(jī)轉(zhuǎn)速至正常，開啟挖泥模式，與此同時(shí)，觀察儀表盤，在發(fā)現(xiàn)指示濃度上升至合適范圍后，打開裝艙閥，關(guān)閉外排閥，進(jìn)行淤泥裝艙操作，需要注意的是，在進(jìn)行挖泥操作時(shí)，為保證下耙深度能夠滿足挖泥施工的需要，耙手需要實(shí)時(shí)監(jiān)控挖泥的壓力數(shù)值、淤泥濃度、流速等指標(biāo)的變化情況，便于對(duì)下耙深度進(jìn)行隨時(shí)的調(diào)整。最后，在挖泥船行至挖槽終點(diǎn)處時(shí)，先將耙頭與耙中升到安全的高度，在吸入船艙的泥漿濃度下降后，打開外排閥、關(guān)閉裝艙閥，排出多余的“清水”，然后終止挖泥操作[3]。

3.2.2 挖槽施工。在本次工程的挖槽施工過程中，具體施工工藝為溢流裝艙工藝、分段、分條、分層控制施工。其中，分段控制施工在實(shí)際使用過程中，應(yīng)保證分段工作以航道平面布置與疏浚土的分布情況為基礎(chǔ)進(jìn)行分段控制區(qū)域的劃分，在本次工程施工過程中，分段施工主要被分成39+0～32+0、30+0～27+0、26+0～22+0、16+0～12+0這四段。分條控制施工過程中應(yīng)當(dāng)以航道挖槽設(shè)計(jì)寬度為基礎(chǔ)，在本次工程施工過程中，每段區(qū)域可以分成4條進(jìn)行施工操作。分層控制施工時(shí)，由于開挖區(qū)的泥層深度并不一致，為保證工程質(zhì)量能夠滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，可以借助分層控制的方式，進(jìn)行挖槽施工，在本次工程施工過程中，每層泥層的厚度應(yīng)在2.0～2.5m之間。

3.2.3 基槽開挖監(jiān)控測(cè)量。在進(jìn)行基槽開挖施工時(shí)，超挖、欠挖情形出現(xiàn)的可能性相對(duì)較高，并且受施工區(qū)域潮汐數(shù)據(jù)可能與實(shí)際情況之間存在偏差、抓斗挖泥船工作狀態(tài)存在一定差別等情況的影響，基槽開挖施工進(jìn)行時(shí)，縱坡開挖的效果可能與預(yù)期施工效果之間存在一定的不同?，F(xiàn)階段，為切實(shí)解決上述問題，開展基槽開挖數(shù)據(jù)監(jiān)控成為一項(xiàng)極為必要的舉措，現(xiàn)階段，較為常用的開挖深度監(jiān)控設(shè)備為聲吶測(cè)距儀，但是由于這一儀器設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)開挖深度的動(dòng)態(tài)化測(cè)量，進(jìn)而導(dǎo)致欠挖、超挖這類問題的控制難度相對(duì)較大，為對(duì)聲吶測(cè)距儀的使用不足加以彌補(bǔ)，可以在挖泥船的底部安裝水下地形掃描儀，在每次淤泥的開挖深度達(dá)到10nm時(shí)，就組織一次深度測(cè)量，通過這種將聲吶作為基準(zhǔn)調(diào)校點(diǎn)，對(duì)基槽開挖深度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)開挖深度的精準(zhǔn)管控。

3.3 港池疏浚施工技術(shù)要點(diǎn)

3.3.1 巖石區(qū)疏浚施工。通過對(duì)該施工區(qū)域原有的航道地質(zhì)資料與本次施工前檢測(cè)得到的航道地質(zhì)鉆探資料進(jìn)行綜合性分析后可以了解到，該工程施工區(qū)域的巖區(qū)挖槽長(zhǎng)度較短，同時(shí)存在多處孤立巖石淺區(qū)，首先，為使得巖石相對(duì)集中區(qū)域的破巖情況能夠滿足設(shè)計(jì)深度的需要，可以通過對(duì)這部分巖石進(jìn)行絞吸分層分條處理，在將巖石攪碎后，用排泥管將其吹到航道外再進(jìn)行清理的方式，完成巖石的粉碎處理；其次，在處理孤立巖石淺區(qū)時(shí)可以通過應(yīng)用絞吸船或者帶鑿巖棒抓斗船對(duì)巖石進(jìn)行粉碎處理；再次，對(duì)于工程施工設(shè)計(jì)范圍外新發(fā)現(xiàn)的一些巖石，可以通過抓斗船對(duì)其進(jìn)行清理；最后嗎，在進(jìn)行巖石處理過程中，為避免絞吸船與挖泥船之間發(fā)貨所能施工干擾，可以在用絞吸船處理某段巖石時(shí)，將挖泥船安排至其他區(qū)域進(jìn)行疏浚施工，通過這種安排方式，實(shí)現(xiàn)工程施工效率的提升。

3.3.2 地貌突變區(qū)疏浚。在本次工程施工過程中，26+0～27+0的航道范圍內(nèi)存在砂脊，最淺浚前水深約為-10.0m，這種地貌突變的情況給疏浚施工的進(jìn)行產(chǎn)生了一定的影響。現(xiàn)階段，為降低挖泥船在滿載后的觸底風(fēng)險(xiǎn)，可以利用絞吸船對(duì)該區(qū)域進(jìn)行分層施工，將這一區(qū)域的浚前施工深度調(diào)整到合適深度。

3.3.3 底層無巖石區(qū)疏浚施工。在底層無煙區(qū)域疏浚施工時(shí)，可以參照自航挖泥船的疏浚施工流程，對(duì)該區(qū)域進(jìn)行分層、分條開挖施工，然后將疏浚物進(jìn)行溢流裝艙處理，在裝艙工作完成后，將其外拋至拋泥區(qū)域。

4 施工質(zhì)量安全控制措施

4.1 施工質(zhì)量控制

在工程施工過程中，工程施工質(zhì)量與內(nèi)外部因素之間均存在著一定的聯(lián)系，現(xiàn)階段，為保證工程施工質(zhì)量能夠滿足工程預(yù)期施工要求的需要，應(yīng)當(dāng)在施工過程中加強(qiáng)施工質(zhì)量管理。第一，現(xiàn)階段，較為常用的施工質(zhì)量控制手段為水深檢測(cè)，在檢測(cè)工作開始前，應(yīng)當(dāng)對(duì)各種測(cè)量設(shè)備的精確度進(jìn)行檢測(cè)，保證在檢測(cè)過程中，設(shè)備的檢測(cè)精度與穩(wěn)定性能夠滿足工程施工檢測(cè)的需要。第二，在檢測(cè)時(shí)，可以通過對(duì)工程施工區(qū)域各控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，并建立控制網(wǎng)絡(luò)的方式，為后續(xù)控制工作的開展提供可靠的參照。第三，為使絞吸船的工作區(qū)域是準(zhǔn)備開展管控工作的區(qū)域，需要為絞吸船配備DGPS，在實(shí)現(xiàn)絞吸船平面定位工作順利進(jìn)行的同時(shí)，在工程施工過程中，通過下放深度指示器，對(duì)絞刀下放深度進(jìn)行精準(zhǔn)控制的方式，提升絞吸船工作的有效性。第四，在港航工程施工過程中，施工人員是工程施工活動(dòng)順利進(jìn)行的主體，其專業(yè)度與施工質(zhì)量之間存在著直接的聯(lián)系，現(xiàn)階段，為保證工程基槽開挖與港池疏浚施工的可靠性，需要做好技術(shù)交底工作，并且保證施工人員在施工前準(zhǔn)確掌握了施工圖紙的內(nèi)容與施工規(guī)范，進(jìn)一步提升施工活動(dòng)的可靠性。第五，在本次項(xiàng)目施工過程中，浪涌會(huì)對(duì)工程施工活動(dòng)的順利進(jìn)行產(chǎn)生一定的阻礙，為降低浪涌對(duì)工程施工所產(chǎn)生的影響，可以通過在施工區(qū)域附近設(shè)置報(bào)潮站，及時(shí)將該區(qū)域內(nèi)浪涌信息傳輸給疏浚船的方式，便于疏浚船的操作人員在工作過程中能夠有效掌握疏浚區(qū)的具體情況，并通過合理調(diào)整絞刀下放深度的方式，保證開挖工作的平整性。第六，在基槽開挖與疏浚施工進(jìn)行時(shí)，若施工人員對(duì)某項(xiàng)施工數(shù)據(jù)或者施工工序存在疑惑，則需要及時(shí)與技術(shù)人員進(jìn)行溝通，并對(duì)疑惑產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析處理，以便保證工程施工活動(dòng)的順利進(jìn)行。

4.2 施工安全控制

在工程施工過程中，為保證施工活動(dòng)及施工人員的安全性，加強(qiáng)施工過程中的安全控制成為一項(xiàng)極為重要的工作。具體來說，為進(jìn)一步提升工程施工的安全性，第一，在施工活動(dòng)開展前，應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)規(guī)定，辦理水上、水下作業(yè)許可證。第二，為保證水上作業(yè)的人員的人身安全，一方面要為水上作業(yè)人員配備救生衣，并保證水上作業(yè)人員正確穿戴救生設(shè)備；另一方面應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)配備交通警戒船，在對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的通航情況進(jìn)行有效調(diào)度的同時(shí)，在發(fā)生意外時(shí)，可以及時(shí)展開施救活動(dòng)。第三，為避免其他作業(yè)船只誤入其他船只作業(yè)區(qū)域產(chǎn)生作業(yè)干擾的情況，船只在拋錨作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置沉錨指示標(biāo)志，起到提示其他作業(yè)船只的目的。第四，為避免施工活動(dòng)對(duì)水域環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，船只在施工配置時(shí)，應(yīng)當(dāng)配備廢污油艙與圍油欄，在船只工作過程中，可以將產(chǎn)生的廢油導(dǎo)入廢油艙內(nèi)，避免廢油流入水域產(chǎn)生的污染。同時(shí)，若船只在作業(yè)過程中出現(xiàn)了油污外泄的情況，則需要及時(shí)利用圍油欄對(duì)污油進(jìn)行圍護(hù)，并對(duì)其進(jìn)行全面清除，避免污油對(duì)水域水質(zhì)、水生物產(chǎn)生不利影響。第五，由于沉管在水下敷設(shè)有著較強(qiáng)的隱蔽性，為避免過往船只誤觸，應(yīng)設(shè)置顯眼的定位裝置[4]。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，港航工程作為當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，基槽開挖與港池疏浚是工程施工過程中較為關(guān)鍵的兩項(xiàng)工作內(nèi)容?，F(xiàn)階段，為使工程質(zhì)量能夠滿足預(yù)期施工的需要，在明確施工地點(diǎn)實(shí)際情況與工程施工目標(biāo)的基礎(chǔ)上，選擇合適的施工技術(shù)，并加強(qiáng)施工質(zhì)量安全管理，已經(jīng)成為保證港航工程順利完工的重要舉措之一。