港口航道的疏浚工程施工技術(shù)研究

宋昊通

（河北省水運(yùn)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)院，天津 300000）

隨著社會(huì)的發(fā)展，現(xiàn)代航運(yùn)對(duì)于航道質(zhì)量提出了更高的要求。為了保障航道質(zhì)量能夠滿足運(yùn)行需求，航道的疏浚施工成為重中之重。而港口航道疏浚工程和一般的建筑工程不同，其具有較強(qiáng)的隱蔽性，并且對(duì)于設(shè)備性能和技術(shù)要求非常高。港口航道的疏浚工程對(duì)于資金需求較高，在施工過程中，施工人員必須要嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，合理運(yùn)用施工技術(shù)，保障疏浚工程質(zhì)量。

1 港口航道疏浚工程

航道疏浚是一項(xiàng)隱蔽工程，也是一項(xiàng)難以管理的港口工程。港口航道的疏浚自古以來就在進(jìn)行。自18 世紀(jì)以來，蒸汽機(jī)的發(fā)明將港口航道疏浚帶入了一個(gè)新時(shí)代。大量大型挖泥船參與了疏浚工程，確保了疏浚工程的質(zhì)量。根據(jù)疏浚區(qū)域的施工條件，可使用水力式挖泥船和機(jī)械挖泥船疏浚航道。圖1 所示為挖泥船施工流程圖。

圖1 挖泥船施工流程圖

本次研究工程為天津港北航道，是天津市2022 年重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。天津港港口岸線總長32.7 千米，水域面積336 平方千米，陸地面積131 平方千米。天津港由五個(gè)港口組成：由北疆港區(qū)、南疆港區(qū)、東疆港區(qū)、臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)南部區(qū)域、南港港區(qū)東部區(qū)域。天津港與全球180 多個(gè)國家和地區(qū)的500 多個(gè)港口、120 條集裝箱航線和550 多條航班建立了貿(mào)易關(guān)系。

2 港口航道疏浚工程的難點(diǎn)與對(duì)策

2.1 環(huán)保要求影響施工

在港口航道疏浚工程開展過程中，環(huán)境保護(hù)不容忽視，尤其是施工過程中產(chǎn)生的大量油污和廢氣[1]。如果環(huán)境問題得不到有效解決，將直接影響施工環(huán)境。因此，施工過程中應(yīng)考慮所有其他施工因素，如污泥清除避免撒漏等問題，減少環(huán)境污染。施工期間產(chǎn)生的廢水收集在相關(guān)船舶上，并運(yùn)至廢水處理廠將其集中處理。而產(chǎn)生的污染物則需要根據(jù)當(dāng)?shù)睾Ｊ虏块T的規(guī)定運(yùn)送到相應(yīng)單位進(jìn)行回收。在疏浚工程施工期間，避免大規(guī)模底泥重懸浮，降低對(duì)海洋生物的影響，提高環(huán)境保護(hù)意識(shí)。下表1 為港口航道疏浚工程的環(huán)保技術(shù)要求。

表1 環(huán)保疏浚技術(shù)的特點(diǎn)

2.2 進(jìn)出船舶對(duì)施工影響偏大

港口與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)。在港口航道疏浚工程施工過程中，必須保證港口作業(yè)的正常運(yùn)行[2]。在這種情況下，進(jìn)出港口的船舶將不可避免地對(duì)施工產(chǎn)生影響。為了避免發(fā)生上述相關(guān)問題，需要做好相應(yīng)的協(xié)調(diào)工作，降低船舶到港和離港的影響。同時(shí)做好安全檢查工作，合理利用控制措施，執(zhí)行海上交通安全管理制度，最大程度降低船舶風(fēng)險(xiǎn)。另外，實(shí)施VTS、瞭望等方法，完善日常管理措施，提前通知相關(guān)船舶做好避讓工作；將施工計(jì)劃及時(shí)上傳給相關(guān)部門，使施工過程和部門反饋結(jié)果更好融合，基于港口運(yùn)營情況優(yōu)化關(guān)口管理環(huán)節(jié)，相關(guān)人員需要合理安排施工傳播，保障港口的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 疏浚工程量偏大

航道疏浚工作內(nèi)容繁雜、工作量大，所以在開展航道疏浚施工前，工作人員需要根據(jù)港口交通情況組織各個(gè)時(shí)段施工船舶的數(shù)量和順序，保障施工質(zhì)量和施工效率，避免港口航道疏浚工程對(duì)于港口造成影響。而天津港北航道疏浚工程不僅工作量大，并且還具有工期緊的特點(diǎn)[3]。因此，需要根據(jù)疏浚工程的具體內(nèi)容來合理選擇施工設(shè)備。為了保證疏浚工程順利開展，需要充分考慮拋泥距離長、風(fēng)量大等問題，所以選擇性能最好、處理能力強(qiáng)、裝載艙容量大的設(shè)備，提高疏浚工程施工效率，適應(yīng)大量的施工作業(yè)。為滿足工程質(zhì)量要求，也可根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行調(diào)整。例如，在自動(dòng)卸船施工過程中，為了提高效率，可以增加快速移動(dòng)的錨浮筒，以防止船舶在施工過程中移動(dòng)，降低施工效率。

3 港口航道疏浚工程施工技術(shù)分析

3.1 測(cè)量放線

全站儀通常用于陸上控制測(cè)量及斷面樁放樣。對(duì)于水下測(cè)量，使用水尊重儀、測(cè)繩等。在驗(yàn)證過程中，其他監(jiān)視和測(cè)量儀器應(yīng)在使用前進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。主要測(cè)量儀器見表2。

表2 航道疏浚工程使用的測(cè)量儀器

3.2 試挖工作

完成前期準(zhǔn)備工作之后，先開展河道試挖工作。開挖前，應(yīng)收集河流土壤樣本，并詳細(xì)分析河流土壤樣本的密度、化學(xué)成分和其他數(shù)據(jù)參數(shù)。同時(shí)，專業(yè)人員準(zhǔn)備研究河流并進(jìn)行初步預(yù)測(cè)研究，以評(píng)估疏浚工程的影響。數(shù)據(jù)收集和早期預(yù)測(cè)分析用于疏浚工程的早期規(guī)劃，以及施工期間的優(yōu)化和調(diào)整。圖2 為挖泥船挖泥施工示意圖。

圖2 抓斗船挖泥施工示意圖

3.3 泥土處理

3.3.1 吹填法

吹填法主要用于將挖出的土運(yùn)至填土區(qū)進(jìn)行綜合處理。主要目的是防止土壤流回航道，以避免出現(xiàn)污染、堵塞等問題。而實(shí)施吹填法進(jìn)行泥土處理時(shí)，施工場(chǎng)地的選擇非常重要。在沒有接力泵的情況下，應(yīng)根據(jù)相關(guān)管道和挖泥船的高度確定最合適的土方工程，如垃圾填埋場(chǎng)和廢坑等。相關(guān)區(qū)域周圍的施工溝渠應(yīng)確保相關(guān)活動(dòng)的順利進(jìn)行，并為完成后續(xù)排水實(shí)現(xiàn)吹填施工[4]。圖3 所示為吹填法施工流程。

圖3 吹填法施工流程

3.3.2 邊拋法

使用邊拋法來處理泥土需要用到挖泥船和長懸臂架。而為了保證兩種設(shè)備之間協(xié)調(diào)，可以在渠道的一部分放置泥漿，方便回收含有大量顆粒的沙質(zhì)土。當(dāng)泥漿泵吸收泥漿時(shí)，泥漿進(jìn)入泥漿艙，相應(yīng)的安全閥位于泥漿罐兩端附近。通過溢流口方便向水內(nèi)排輸，這一方式還可以集中泥土，方便統(tǒng)一處理，節(jié)省大量時(shí)間，提高工作效率。同時(shí)，邊拋法可以有效防止含有大顆粒的土壤進(jìn)入污泥池。

3.3.3 水下拋泥法

挖槽盡量選擇水流速度較快、容積較小的區(qū)域，避免選擇淤泥較多的區(qū)域。為了確保填埋區(qū)內(nèi)的風(fēng)浪和水體不影響填埋活動(dòng)，拋泥場(chǎng)可以選擇相鄰區(qū)域的填埋場(chǎng)，以縮短拋泥距離，減少風(fēng)浪的影響。確定所選拋泥區(qū)域的深度和面積，以確保其不會(huì)干擾拋泥船的正常操作[6]。

3.4 圍堰施工

圍堰施工前應(yīng)進(jìn)行測(cè)量，提出施工方案。圍堰完工后，可以進(jìn)行疏浚、開挖和處理。一般來說，圍堰施工期間，可以充分利用施工現(xiàn)場(chǎng)的砂礫石、全風(fēng)化泥巖等作為施工材料進(jìn)行施工。當(dāng)在戧堤封閉之后，砂礫石也可以作為填筑材料；圍堰中容易被沖刷的階段主要使用大塊料進(jìn)行表面防護(hù)。所以，圍堰的基礎(chǔ)施工流程為：現(xiàn)場(chǎng)處理→ 圍堰填筑→ 圍堰加高→表面處理。在形成戧堤之后，對(duì)于覆蓋層進(jìn)行清除，然后在基巖下方50cm 處開挖[7]。為保證圍堰工程的施工質(zhì)量，在50m標(biāo)準(zhǔn)位置進(jìn)行分段施工，鋪筑厚度為70～80cm。鋪筑工作結(jié)束后開展碾壓處理。該階段的施工流程為：基巖開挖→排水與清理→填筑圍堰與碾壓→進(jìn)行第二層填筑。在圍堰施工期間，必須要嚴(yán)格控制圍堰材料的含水量，通過澆筑、碾壓試驗(yàn)等可以確定最佳含水量。結(jié)束圍堰高度施工之后，需要及時(shí)檢查圍堰的止水效果。如果存在局部泄漏情況，應(yīng)進(jìn)行特殊處理。

3.5 挖槽施工

3.5.1 挖槽尺寸的確定

在港口航道疏浚施工期間，應(yīng)控制相應(yīng)的開挖尺寸，確保其符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。開挖期間應(yīng)避免非開挖。而開挖挖槽過程中，保證挖槽重疊，寬度應(yīng)保持在5m左右。為了避免施工期間發(fā)生管溝問題，需要一邊開挖一邊測(cè)量，保障相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。開挖方向應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的渠道斷面進(jìn)行調(diào)整。如果有滲漏，可根據(jù)渠道位置進(jìn)行開挖[8]。

3.5.2 挖槽深度的確定

航道疏浚和開挖前，必須進(jìn)行開挖試驗(yàn)，以確定開挖工程的具體深度，保證實(shí)際開挖工程符合設(shè)計(jì)和實(shí)施要求。而試挖環(huán)節(jié)中，避免回於、漏挖問題是主要解決的問題。因此，施工人員應(yīng)充分考慮開挖過程中不同情況的可能性。有必要仔細(xì)研究和分析類似的地圖，以確定在進(jìn)行一定分析后，深部結(jié)構(gòu)是否可用于采礦。此外，施工單位應(yīng)根據(jù)工程建設(shè)的實(shí)際情況和自下而上施工的原則，對(duì)施工進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控。

4 總結(jié)

綜上所述，港口航道疏浚工程施工難度大，施工條件復(fù)雜。為了保障港口航道疏浚工程的質(zhì)量，相關(guān)人員應(yīng)在掌握關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，完善施工技術(shù)管理計(jì)劃，正確管理施工環(huán)境和施工過程，以更好地滿足工程質(zhì)量要求，避免出現(xiàn)質(zhì)量問題。疏浚工程施工前，需要基于施工要求和周圍海域環(huán)境，制定科學(xué)合理的施工方案。此外，在港口航道疏浚工程施工過程中，應(yīng)特別注意海洋環(huán)境保護(hù)，避免危害海洋環(huán)境。合理應(yīng)用疏浚施工工藝，根據(jù)港口航道運(yùn)營情況及時(shí)調(diào)整施工。在疏浚工程施工過程中，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)工作人員和設(shè)備的配置，保障施工順利開展，確保航道疏浚工程的最終質(zhì)量可以滿足要求。