疏浚施工中保障航道通航的技術(shù)和措施

吉增光

（河北省水運(yùn)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)院，天津 300074）

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅捷發(fā)展的今天，“一帶一路”政策下天津港的港口和航道也得到了迅捷發(fā)展。因當(dāng)下港口的吞吐量、貨運(yùn)船舶均有所增加，一定程度上對(duì)我國(guó)水路運(yùn)輸業(yè)的快速推動(dòng)提供了條件。施工人員應(yīng)當(dāng)在深入了解航道疏浚施工中港口與航道通航安全影響因素的基礎(chǔ)上，提出切實(shí)可行的對(duì)策，在確保航道疏浚施工過程順利開展的同時(shí)，確保船舶的安全通行[1]。然而，不可避免的，受傳統(tǒng)水路運(yùn)輸中的港口和航道運(yùn)行現(xiàn)狀影響，港口和航道的整擴(kuò)建工程中，受外界的干擾較大。因而，出于對(duì)天津港特殊的自然地理環(huán)境影響，因而在航道改擴(kuò)建施工和疏浚施工中，有必要結(jié)合疏浚施工工程實(shí)況，采取針對(duì)可行的保障航道通航的技術(shù)和措施，以為后續(xù)階段的工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 工程概況

工程為天津港航道港池泊位水深維護(hù)疏浚工程（施工），位于天津港北疆港區(qū)與東疆港區(qū)之間的北港池，預(yù)計(jì)建設(shè)20 萬噸級(jí)集裝箱船單線航行兼顧10 萬噸級(jí)集裝箱船雙線航行航道，航道總長(zhǎng)7116.8 米，疏浚量為1259.15 萬立方米。新建臨時(shí)圍埝20.8km 和導(dǎo)助航設(shè)施等。本次施工擬建設(shè)天津港25 萬噸級(jí)航道工程全長(zhǎng)30公里，航道底寬從211 米加寬到315 米，挖深—19.5 米，總工程量3293 萬方，浚挖泥土通過輸泥管吹填至東疆港區(qū)形成陸域。該工程在原25 萬噸級(jí)航道及航道拓寬工程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將航道浚深拓寬，可滿足乘潮吃水在20 米以下30 萬噸級(jí)油輪和散貨船進(jìn)出港的需要。其中天津港布局如圖1 所示：

圖1 天津港布局

該工程采用先進(jìn)的自航自挖作業(yè)方式，先后有9 條自航式耙吸挖泥船參與疏浚作業(yè)。工程完工后，所有進(jìn)入渤海灣的船舶均能通達(dá)天津港，對(duì)建成世界一流大港具有十分重要的意義。天津航道局已為天津港服務(wù)了整整110 年，承建了天津港每一次港口等級(jí)提升的疏浚任務(wù)。這次承接了25 萬噸級(jí)航道工程后，天航局不僅將自有大型挖泥船舶悉數(shù)集中到此工程，并積極整合國(guó)內(nèi)外疏浚資源，匯集國(guó)內(nèi)外近十艘大型、超大型挖泥船開展會(huì)戰(zhàn)，他們運(yùn)用GPS 為挖泥船導(dǎo)航，用多波束測(cè)深系統(tǒng)清晰探測(cè)十幾米水下的海床變化情況，極大提高了施工精度。在不到一年的時(shí)間里，天津港25 萬噸航道項(xiàng)目工地涌現(xiàn)出了22 項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新成果，并且各條挖泥船時(shí)間利用率都保持在95%以上，其中船齡已達(dá)33年的津航浚109 輪更是連續(xù)5 個(gè)月時(shí)間利用率達(dá)到了100%，達(dá)到了國(guó)際頂尖水平。

2 疏浚施工中影響通航安全的重難點(diǎn)分析

天津港的航運(yùn)事業(yè)發(fā)展歷史悠久，在長(zhǎng)期的航運(yùn)事業(yè)維護(hù)和管理中，已主動(dòng)探索出了多種用于航道疏通的施工方法。同時(shí)在具體的施工實(shí)踐中，結(jié)合工程前期項(xiàng)目勘察和探測(cè)工作，精準(zhǔn)掌握實(shí)際情況，擇優(yōu)選取合適的施工技術(shù)和工藝。

此次疏浚施工中，受傳統(tǒng)絞吸船舶方式施工影響，要求輔助運(yùn)用吹填施工，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)船舶尾部的結(jié)構(gòu)移動(dòng)；同時(shí)還受抓斗式施工中的拋定位錨施工方式，要求借助懸斗的重力作用深入到航道的泥沙中，以此來保證泥沙充分填滿，順利完成航道疏浚。非自航式，炸礁船施工中對(duì)爆炸的區(qū)位定位等影響，均可導(dǎo)致通航能力受阻[2]。耙頭將下部的泥沙進(jìn)行攪動(dòng)處理，最后處理的做法，極容易增加施工成本，疏浚施工船舶和大型集裝箱船舶在避讓環(huán)節(jié)，很難有足夠的空間允許通過。加之疏浚船舶無自主航行能力，故一個(gè)水域的長(zhǎng)時(shí)間施工，還可能受潮汐影響，作業(yè)環(huán)節(jié)無法保證過往船舶通航安全。同時(shí)，因船舶施工區(qū)域多處于航道附近，過往船舶較多，要求駕駛員時(shí)常瞭望，并對(duì)局面和碰撞危險(xiǎn)的評(píng)估難度也進(jìn)一步加大。其中疏浚項(xiàng)目各小工程指標(biāo)值如表1 所示：

表1 疏浚項(xiàng)目各小工程指標(biāo)值

表2 天津干水深淺點(diǎn)對(duì)維護(hù)疏浚周期的影響

3 疏浚施工中通航安全措施

3.1 合理疏浚施工船舶選擇

在航道疏浚施工中，為保障有效航道通航能力，提升施工段航道運(yùn)營(yíng)安全，故在疏浚施工過程中，合理船舶施工。在傳統(tǒng)抓斗式挖泥船、耙吸式挖泥船及絞吸式挖泥船各自的優(yōu)缺點(diǎn)積累中，保障航道通航。在主航道設(shè)計(jì)上，優(yōu)先選擇絞吸式施工方式，實(shí)現(xiàn)同時(shí)拋錨和施工，最大化降低其妨礙通行的時(shí)間，提高航道運(yùn)行效率。

此次施工方式選擇上，為保證施工方式安全、經(jīng)濟(jì)、高效。傳統(tǒng)解決方案上，主要基于施工成本考慮，為有效實(shí)現(xiàn)降本增效，優(yōu)選船型施工工藝，以提高工程施工效率。具體施工工藝如圖2 所示：

圖2 傳統(tǒng)鋼管樁施工工藝

通過前期勘查發(fā)現(xiàn)，此次疏浚航道淤泥為軟土粘性，故優(yōu)先選擇絞吸式、抓斗式以及耙吸式施工方式。平整土地，輔助使用吹填場(chǎng)地方式。擬改進(jìn)施工工藝如圖3 所示：

圖3 天津港疏浚施工中保障航道通航的施工技術(shù)

3.2 合理規(guī)劃分區(qū)施工

在疏浚施工的不同分區(qū)中，遵循大范圍疏浚工程合理分層、分段、分條施工的方法，保證航道運(yùn)營(yíng)正常進(jìn)行。于工程建設(shè)前期，合理施工方式選擇，施工中對(duì)疏浚航道進(jìn)行分區(qū)疏浚[3]。施工中，對(duì)船舶使用形式、使用數(shù)量加以控制，以確保工程施工有序進(jìn)行。在分區(qū)施工工作中，針對(duì)率先完成疏浚工程的區(qū)域提前通行。

3.3 強(qiáng)化對(duì)施工人員的安全教育

加強(qiáng)對(duì)航道施工作業(yè)人員的再教育：包括針對(duì)管理人員、作業(yè)人員等進(jìn)行安全理念教育；對(duì)作業(yè)人員的技能操作培訓(xùn)，嚴(yán)格船舶駕駛、機(jī)艙人員、浚挖人員操作水平提升，讓疏浚施工人員全面掌握相關(guān)技術(shù)；落實(shí)對(duì)疏浚船舶的維修保養(yǎng)，針對(duì)施工中發(fā)現(xiàn)的任何隱患，均需停止施工、馬上維修，保證疏浚船舶操作性能。

3.4 對(duì)水上交通進(jìn)行安全監(jiān)管

項(xiàng)目部要采取相應(yīng)的措施，確保疏浚施工和港口航道的通航順利進(jìn)行，從而避免施工過程對(duì)航道的通行能力以及船舶通行安全造成影響。航道部門要迅速全面摸排掌握枯水期航道底數(shù)并進(jìn)行公告，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)航標(biāo)或者航道的位置、走向進(jìn)行調(diào)整并做好航道疏浚、清障等航道養(yǎng)護(hù)工作；各部門要抓緊抓實(shí)近期水上交通安全監(jiān)管工作，加強(qiáng)對(duì)水運(yùn)企業(yè)的監(jiān)督管理，規(guī)范經(jīng)營(yíng)行為，結(jié)合部門工作實(shí)際，制定切實(shí)可行的監(jiān)管措施，防范各類事故發(fā)生；開展聯(lián)合執(zhí)法，構(gòu)建齊抓共管格局，合力打擊各類水上交通違法行為。同時(shí)應(yīng)建立和完善各部門信息動(dòng)態(tài)互通、共享機(jī)制，及時(shí)向相關(guān)單位通報(bào)日常監(jiān)管中發(fā)現(xiàn)的水上交通安全突出問題，及時(shí)整改消除存在安全隱患。

3.5 科學(xué)制定施工方案

在海灣或河流淺灘地段，能夠利用疏浚工作和深挖處理有效提高港口的通航能力與泄洪能力。建設(shè)進(jìn)港航道以及港池等工程設(shè)施，能夠增加碼頭和港區(qū)的具體容量狀況。運(yùn)用疏浚工程之中的土石方，把這些土石方回填到周圍區(qū)域的低洼之中，通過相應(yīng)的操作使其變成陸地。除此之外，疏浚土不但是比較理想的一種公路路基土，并且其還能夠用來進(jìn)行建筑材料的制作，例如燒制為磚瓦。水底軟土清理上，把軟土換為具有較強(qiáng)荷載能力的砂石材料。技術(shù)要點(diǎn)上，開展港口的疏浚工作有助于有效提高水運(yùn)通航的能力，有效改善港口的航行狀況，而且有助于航道整體的經(jīng)濟(jì)效益水平。港口航道工程的施工技術(shù)主要包括：養(yǎng)護(hù)工程、渠化作業(yè)、疏浚工程和整治工程等。在這些技術(shù)之中，疏浚工程的作用十分突出。在開展具體疏浚施工操作的時(shí)候，應(yīng)該根據(jù)下列步驟開展工程施工操作：做好挖泥船舶的定位工作，并且做好抓泥操作，之后再開展泥土的裝運(yùn)，最后再開展拋泥施工。

在工程定位環(huán)節(jié)，不但應(yīng)該將工程現(xiàn)場(chǎng)操作的邊界點(diǎn)和開挖邊線給標(biāo)注出來，還應(yīng)該在碼頭前沿布置水池，對(duì)挖泥的深度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。抓揚(yáng)式挖泥船能夠運(yùn)用邊界浮標(biāo)和施工中的碼頭結(jié)合成為一個(gè)主錨和四個(gè)邊錨，這樣能夠開展水下土石方的地位操作。在控制下斗深度的時(shí)候，應(yīng)該運(yùn)用水尺來開展施工。此外，還需要運(yùn)用GPS 定位系統(tǒng)來完成對(duì)卸泥船航行以及施工的具體定位操作等。

4 結(jié)語

港口航道是影響港口運(yùn)營(yíng)能力的關(guān)鍵因素，港口航道疏浚工程是港口航道建設(shè)和管理的關(guān)鍵組成部分。在港口的建設(shè)中，疏浚施工環(huán)節(jié)為保障通航安全，要求從人員、技術(shù)上下功夫，以有效保障港口與航道通航的正常化和順利化率。