基槽開挖技術(shù)與質(zhì)量控制措施研究

秦艷彬 中交廣州航道局有限公司

基槽開挖是整個(gè)施工過(guò)程中最關(guān)鍵的一步，施工質(zhì)量與施工效果密切相關(guān)，充分體現(xiàn)了開挖技術(shù)在施工中的重要作用。

1.工程概況

深圳機(jī)場(chǎng)三跑道擴(kuò)建工程場(chǎng)地陸域形成及軟基處理工程內(nèi)容包括：外海堤、跑道區(qū)、滑行道、土面區(qū)、水面區(qū)、場(chǎng)區(qū)圍堰、穿越道及繞行滑行道等七大功能區(qū)的陸域形成及地基處理。其中，新建第三跑道規(guī)劃長(zhǎng)度3600m、寬度45m，呈南北走向，距離二跑道外海堤200m，廣深沿江高速300～350m；跑道區(qū)基槽開挖范圍：長(zhǎng)度3650m，底寬77m，面積28.10萬(wàn)m2?；坶_挖底寬度77m，兩側(cè)1:5放坡，開挖深度3.17～14.11m，基槽開挖以土質(zhì)控制為主，標(biāo)高控制為輔，設(shè)計(jì)開挖量為232萬(wàn)m3。基槽開挖的平面位置圖如圖1所示。

圖1 基槽開挖的平面位置圖

跑道區(qū)基槽開挖典型斷面圖見(jiàn)圖2。

圖2 三跑道基槽開挖典型斷面圖

2.基槽開挖施工的特點(diǎn)

2.1 工序聯(lián)系緊密

跑道區(qū)基槽開挖主要包括清理淤泥（三類土）、少量黏土及硬質(zhì)材料（一、二類土）等，施工工序與基槽中粗砂回填工序、滑行道區(qū)中細(xì)砂回填工序、緩沖帶中細(xì)砂回填工序、以及土面區(qū)納泥和真空預(yù)壓工序緊密聯(lián)系，不能隨意調(diào)整施工順序。每一道工序都要按照規(guī)范的程序進(jìn)行，從而保證各部門、各單位的協(xié)同工作，各施工工序銜接順暢，保障項(xiàng)目總體工期。

2.2 施工要求高

基槽開挖對(duì)施工質(zhì)量要求高，所有的施工活動(dòng)都要保證基槽的深度和寬度能滿足相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，特別是超深和超寬兩個(gè)指標(biāo)。根據(jù)《港口、航運(yùn)工程規(guī)程》及《疏浚與吹填工程施工規(guī)范》（JTS207-2012）要求，基槽寬度不能高于1m的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，深度不能大于0.5m，施工過(guò)程中挖出的淤泥不能存放在基槽內(nèi)，淤泥需放置在其他位置[1]。當(dāng)基槽開挖到-7.0m高程及以下區(qū)域，開挖土質(zhì)除淤泥外，存在約0.5m厚的黏土夾層及其他硬質(zhì)土。此時(shí)，仍應(yīng)嚴(yán)格控制開挖的深度和寬度。在硬質(zhì)土開挖過(guò)程中，明確提出基礎(chǔ)槽寬度不宜大于預(yù)設(shè)參數(shù)1.5m，深度不宜大于0.5m。

2.3 施工工期短

因跑道區(qū)基槽開挖是跑道區(qū)施工的第一道工序，后續(xù)多個(gè)施工工序與之銜接，需要在較短的時(shí)間內(nèi)完成疏浚施工，整個(gè)施工過(guò)程的周期較短。且通常情況下，港航工程相關(guān)的基槽開挖（包括防波堤、外海堤、跑道區(qū)、圍堰等基槽開挖）需要大量開挖工作，使得基槽開挖的工期更加緊迫。因此，相關(guān)施工人員需要與各部門協(xié)調(diào)，以加強(qiáng)整體施工質(zhì)量和效率，確保在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成基槽開挖。

2.4 施工工程量大

港口、航運(yùn)工程的基槽開挖施工通常具有工期短、疏浚量大的特點(diǎn)。施工單位為了在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成施工，基槽開挖后若不能及時(shí)回填基槽，會(huì)造成回積淤泥，需要進(jìn)行槽底清淤開挖，進(jìn)一步增加基槽開挖的工作量。

2.5 疏浚土處理難度大

基槽開挖的疏浚土按照環(huán)評(píng)報(bào)告要求，需外拋至大萬(wàn)山等規(guī)定海域或上岸處理。因外拋泥駁作業(yè)周期長(zhǎng)，而項(xiàng)目工期緊張，為紓解項(xiàng)目納泥困境，經(jīng)設(shè)計(jì)變更，將部分開挖疏浚土調(diào)整為場(chǎng)內(nèi)納泥，土面區(qū)可收納約160萬(wàn)方疏浚土，采用抓斗船+泥駁+轉(zhuǎn)吹泵船、或小型絞吸船+擋水圍堰+箱閘式排水口等施工工藝處理開挖后的疏浚土，同時(shí)可一定程度上節(jié)約施工成本。

3.施工技術(shù)

3.1 基槽開挖準(zhǔn)備

基槽開挖以土質(zhì)控制為主，標(biāo)高控制為輔。目前，跑道區(qū)基槽開挖已完成B/C/D/E/F，完成長(zhǎng)度約為1850m，完成方量約為95萬(wàn)m3?，F(xiàn)已安排一艘抓斗在G區(qū)北側(cè)進(jìn)行施工，另一艘抓斗在G區(qū)南側(cè)進(jìn)行，兩邊同時(shí)進(jìn)行為供砂提供工作面。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況以及后續(xù)卸泥能力，進(jìn)行匹配抓斗船。同時(shí)，根據(jù)施工進(jìn)度要求，及時(shí)改進(jìn)施工工藝，可考慮引進(jìn)絞吸船進(jìn)行轉(zhuǎn)吹?，F(xiàn)場(chǎng)施工平面布置如圖3所示。

圖3 基槽開挖平面布置圖

3.2 基槽開挖流程

基槽開挖的工藝流程圖如圖4所示。

圖4 施工工藝流程圖

3.3 基槽開挖施工方法

（1）項(xiàng)目施工即使人員根據(jù)設(shè)計(jì)平面控制參數(shù)，編制挖泥專項(xiàng)施工方案，編輯挖泥施工專業(yè)文件，審核無(wú)誤后輸入挖泥船電子圖形控制系統(tǒng)，并在施工現(xiàn)場(chǎng)建立相應(yīng)的水文觀測(cè)站，根據(jù)水文觀測(cè)的實(shí)施潮位，指導(dǎo)挖泥船施工，并將實(shí)時(shí)潮位數(shù)據(jù)提供給測(cè)量船。

（2）本工程采用6方的抓斗挖泥船，另外配備1000t自航駁進(jìn)行拋泥作業(yè)。設(shè)備選擇條件根據(jù)基槽的土質(zhì)、工程量、挖掘深度、土層厚度、疏浚深度、船舶性能等綜合因素進(jìn)行分析選擇。

（3）基槽開挖采用水平分段，豎向分層，縱向分條的方式進(jìn)行施工，單個(gè)分段的長(zhǎng)度大概控制在50-60m范圍內(nèi)，挖泥船平行基槽分條開挖時(shí)，采用從上而下有序開挖的方式，每層開挖厚度2m，寬度10m，每條基槽開挖重疊寬度不小于2m。根據(jù)施工斷面的形狀和實(shí)施潮位變化情況調(diào)整抓斗船的下斗深度。

（4）根據(jù)抓斗船的導(dǎo)航、平面坐標(biāo)、定深控制系統(tǒng)來(lái)控制平面位置和開挖深度，開挖原則按照“下超上欠，超欠平衡”進(jìn)行，開挖基槽的槽面不得留下淺點(diǎn)。

（5）由于基槽的泥質(zhì)變化會(huì)影響開挖深度、坡度等控制，所以在施工過(guò)程中做好開挖泥質(zhì)記錄，尤其是對(duì)泥質(zhì)特性，若發(fā)現(xiàn)泥質(zhì)條件與勘察設(shè)計(jì)不符，及時(shí)反饋至監(jiān)理工程師和設(shè)計(jì)單位，對(duì)基槽開挖影響較大的，應(yīng)暫時(shí)停止開挖，研究下一步處理方案后再繼續(xù)開挖。

（6）開挖中基槽應(yīng)進(jìn)行逐段驗(yàn)收，每段驗(yàn)收之后為后續(xù)工程提供施工。驗(yàn)收前應(yīng)先進(jìn)行檢測(cè)，采用RTKDGPS與數(shù)字化測(cè)深系統(tǒng)結(jié)合，測(cè)量若發(fā)現(xiàn)基槽開挖斷面有淺點(diǎn)，采用抓斗船進(jìn)行清除，達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求為止。檢測(cè)應(yīng)該進(jìn)行開挖前測(cè)量和開挖后測(cè)量，對(duì)比開挖效果，繪制2×2的測(cè)點(diǎn)地形圖，5m繪制一個(gè)斷面地形圖，供工程實(shí)時(shí)使用。開挖驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)以高程和土質(zhì)控制結(jié)合。

3.4 疏浚土處理

為減少疏浚土外運(yùn)，減少砂料用量，根據(jù)最新的設(shè)計(jì)優(yōu)化，已將跑道區(qū)西側(cè)B-4、C-4、D-4、E-4、G-4、H-4和J-4區(qū)作為基槽開挖疏浚土回填區(qū)。標(biāo)高0.0m以下的疏浚土回填使用水上挖掘機(jī)施工，基槽開挖的疏浚土通過(guò)1000t平板駁運(yùn)至回填區(qū)，水上挖掘機(jī)靠泊平板駁船，豎起定位樁后將船艙中的疏浚土回填至指定區(qū)域，標(biāo)高0.0m至+2.0m部分?jǐn)M采用絞吸船吹填或鉤機(jī)泵船轉(zhuǎn)吹的施工方法[2]。

4.基槽開挖質(zhì)量與安全控制措施

4.1 質(zhì)量控制措施

（1）平行基槽的開挖，嚴(yán)格按照分條分幅、分段分層的要求進(jìn)行，船舶進(jìn)場(chǎng)后，開挖前應(yīng)進(jìn)行試挖工作，測(cè)試開挖深度和船舶設(shè)備控制是否匹配[3]。

（2）基槽清淤以土質(zhì)控制為主，以標(biāo)高控制為輔，在施工過(guò)程，挖至設(shè)計(jì)土層后對(duì)槽底土質(zhì)和標(biāo)高進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校核。

（3）抓斗挖泥船定位采用雙GPS或RTK，確保平面位置準(zhǔn)確；施工船進(jìn)場(chǎng)施工前，選擇天氣條件、周邊環(huán)境較為合適的工作日，將施工船所使用的GPS或RTK與控制點(diǎn)比對(duì)進(jìn)行校準(zhǔn)，確保GPS或RTK的精度符合施工要求。

（4）對(duì)于基槽開挖寬度應(yīng)嚴(yán)格控制，嚴(yán)禁超寬，施工過(guò)程中按照規(guī)范要求及時(shí)繪制基槽分段、分條的施工平面圖，特殊區(qū)域應(yīng)加密繪制，保證基槽開挖精度，減少?gòu)U棄土方。

（5）為防止漏挖，抓斗船挖泥按條與條之間搭接2m、段與段之間搭接5m重疊施工。

（6）定期對(duì)挖泥船定深控制系統(tǒng)、深度顯示器進(jìn)行校準(zhǔn)；防止漏挖、超挖。

（7）基槽開挖完成驗(yàn)收時(shí)，采用高程和土質(zhì)雙控進(jìn)行驗(yàn)收。在達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后對(duì)基槽底土質(zhì)進(jìn)行取樣檢查，應(yīng)與勘察樣本進(jìn)行核對(duì)。核對(duì)是否滿足設(shè)計(jì)要求的達(dá)到硬土層，滿足要求后形成工作面立即安排基槽填砂，避免基槽回淤。

（8）基槽開挖先進(jìn)行上層施工，分層的最后一層待已開挖區(qū)段可形成填砂工作面以后統(tǒng)一開挖，分區(qū)段驗(yàn)收后立即開始填砂作業(yè)，避免基槽回淤。若驗(yàn)收時(shí)間和填砂作業(yè)時(shí)間間隔7天以上，對(duì)該區(qū)段重新進(jìn)行復(fù)測(cè)，若有回淤，應(yīng)重新進(jìn)行清淤驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行回填砂施工。

（9）基槽開挖過(guò)程中了解基槽開挖情況，及時(shí)進(jìn)行施工過(guò)程檢測(cè)，繪制施工過(guò)程基槽開挖斷面圖。根據(jù)施工過(guò)程檢測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整施工電子文件，指導(dǎo)施工船舶優(yōu)質(zhì)高效運(yùn)行。

4.2 施工安全控制措施

（1）根據(jù)有關(guān)要求取得水上和水下作業(yè)許可證，只有取得作業(yè)許可證才可以進(jìn)行正式的施工活動(dòng)。水上施工人員應(yīng)加強(qiáng)安全防護(hù)措施，必須穿上救生衣。在施工現(xiàn)場(chǎng)放置交通警示船，第一時(shí)間掌握施工區(qū)域附近的航行情況，合理調(diào)度往返船舶，實(shí)現(xiàn)所有船舶的航行暢通，保證施工現(xiàn)場(chǎng)的正常運(yùn)行[4]。

（2）船舶在錨泊時(shí)，需要放置錨泊指示器，用于通知其他施工船舶，防止誤入其他施工現(xiàn)場(chǎng)的情況。

（3）在施工船舶的配置中，要增設(shè)廢油艙，除了配置長(zhǎng)度300m以上的油欄外，將船舶在施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢油倒入廢油艙，一定不能排入水中，否則會(huì)對(duì)水環(huán)境造成嚴(yán)重污染，造成水質(zhì)影響甚至威脅海洋生物健康。如果發(fā)生漏油，應(yīng)先用油欄進(jìn)行圍護(hù)，再完全拆除，以控制不良影響的發(fā)生。

（4）潛水管鋪設(shè)在水下，具有很強(qiáng)的隱蔽性。為防止過(guò)往船只誤碰，敷設(shè)位置應(yīng)設(shè)置明顯的定位標(biāo)志。

（5）浮管的安裝在一定程度上會(huì)影響船舶的平穩(wěn)航行。為了合理有效地解決這一問(wèn)題，不允許安裝過(guò)長(zhǎng)的浮管。并準(zhǔn)確控制浮管的位置，不能在重要航道下設(shè)置；浮管敷設(shè)后，按40m—50m的距離放置夜間指示燈，通知過(guò)往船只，防止夜間航行時(shí)船只與浮管相撞。

5.結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)濱海地區(qū)機(jī)場(chǎng)跑道的基槽開挖進(jìn)行分析，結(jié)合其工程地質(zhì)概況、海洋特征屬性、施工環(huán)境等不同的特點(diǎn)，提出了抓斗船的施工技術(shù)要點(diǎn)和施工質(zhì)量控制措施，并對(duì)施工過(guò)程中的安全控制措施予以補(bǔ)充，為類似港口、疏浚項(xiàng)目提供了可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)。