淺談沿海沿江河流疏浚的施工特點和方法

佘明

淺談沿海沿江河流疏浚的施工特點和方法

佘明

江蘇地處黃海腹地，為里下河地區(qū)、淮河流域排澇、行洪通道。該地區(qū)因海水沖刷和淤積嚴(yán)重，對行洪、排澇影響較大，為此，保證河道暢通至關(guān)重要。河道疏浚施工與內(nèi)河相比，不確定因素較多，影響了挖泥船正常施工，施工質(zhì)量控制較為困難。在此種工況條件下施工，必須采取合理的施工方法，科學(xué)的組織和管理，才能保證工程施工正常、有序進(jìn)行。

一、施工準(zhǔn)備

1.船舶的選擇

沿海沿江挖泥船施工，受漲落潮影響較大，對挖泥船的選擇較為關(guān)鍵。挖泥船過小，潮水漲落落差比較大，實際挖深無法滿足；漲落潮過程中，水流流速較大，加之天氣影響，施工安全存在很大隱患。根據(jù)施工經(jīng)驗，潮汐河流挖泥船適宜以沿海施工海船為主，且生產(chǎn)能力不低于300m3/h。

2.水文氣象資料的掌握

沿海沿江挖泥船施工受外界條件影響較大。對此應(yīng)根據(jù)不斷變化的施工條件，掌握其規(guī)律性，采取科學(xué)合理的施工方法，才能充分發(fā)揮挖泥船施工效率。其中，及時、準(zhǔn)確地掌握施工地水文氣象資料尤為重要。

（1）潮汐變化

一般可通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，查詢中國海事服務(wù)網(wǎng)，準(zhǔn)確了解沿海各個港口及地段前后7天潮汐情況，以便準(zhǔn)確掌握漲落潮時間、潮位以及對應(yīng)的時間點。通過已知控制點高程，相應(yīng)換算成對應(yīng)水位高程，即能準(zhǔn)確掌握不同時間點潮水位，以便控制開挖深度。同時，根據(jù)潮汐表，可以掌握每月大潮時間點，因大潮時水流比正常漲潮流速快，當(dāng)超過規(guī)定施工流速時，應(yīng)及時停止施工，避免安全事故發(fā)生。

（2）天氣變化

通過多種渠道及時掌握天氣變化情況，從而調(diào)整施工方案，確保施工順利實施。例如：夏季受臺風(fēng)影響較大，臺風(fēng)期間，需根據(jù)天氣情況及時停工避風(fēng)；汛期施工，若雨量較大，內(nèi)河向海里泄水流量較大，流速較快，挖泥船需?？亢影秱?cè)，避開河道主流；冬季盛行西北風(fēng)，退潮時流速偏大，夏季盛行東南風(fēng)，漲潮時流速偏大。為此，挖泥船施工需根據(jù)天氣變化情況，及時調(diào)整施工方案，避開不利因素影響，充分利用有利條件，抓緊施工。

3.測量儀器的配備

潮汐河流施工因水位變化大、水流急，挖泥船施工質(zhì)量（挖深、挖寬）較難控制，必須配備DGPS、測深儀等測量儀器，以便較好地控制施工質(zhì)量。DGPS即差分全球定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)定位精度優(yōu)于1 m。其工作流程是陸地基準(zhǔn)臺與船臺的接收機(jī)共同觀測同一組衛(wèi)星（不少于4顆），由基準(zhǔn)臺求出觀測值改正數(shù)，通過數(shù)傳電臺傳輸?shù)酱_，并對船臺觀測值進(jìn)行實時修正，進(jìn)而求得船臺所在船位的坐標(biāo)，利用數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、自動繪圖功能的HYPACK軟件通過計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在電子顯示屏上顯示出設(shè)計挖泥區(qū)段輪廓線，設(shè)計挖槽邊線，絞刀挖泥運行軌跡，實時導(dǎo)航數(shù)據(jù)，同時它與測深儀相連接，可實時顯示挖槽挖深。

二、施工方法

1.施工定位與順序安排

（1）船舶定位：通常內(nèi)河河道疏浚，挖泥船宜采用順流施工。但潮汐河道每天有兩次漲落潮，因此，采用順流歷時長的潮流方向更為有利，以便減少水流對施工的影響。汛期施工，因內(nèi)河排澇泄水較多，順著泄水水流方向施工較為有利。

（2）浮管固定：受漲落潮影響，水流較大，當(dāng)浮管與水流交角較大，加之操作上稍有不當(dāng)，易造成管道局部橡膠軟管形成“死彎”，被迫停工。為此，浮管固定較為困難，需下管子錨。一般情況下，管子錨每個50～60m下設(shè)一處，且相鄰兩處應(yīng)對稱，以便形成“大S”型。當(dāng)浮筒管較長時，船后200～300m對稱下設(shè)，其他部分盡量保持直線。施工過程中，需經(jīng)常檢查管子錨纜繩松緊程度，以便不影響挖泥船向前移動。

根據(jù)施工經(jīng)驗，水上浮筒管道過長時，受水流、天氣以及人為操作影響，易造成“死彎”。同時，還可能對河道交通造成影響。因此，當(dāng)水上排距較長時，可將浮管去掉浮體或采用岸管連接，沿河岸線坡面沉設(shè)，水上浮筒保持200～300m即可，以減小對施工的影響。

（3）施工順序：漲落潮時，因河道中間深，兩側(cè)淺，河道中部為主流，水流流速較大。為此，分條施工中，宜先施工兩側(cè)，后施工中間。中間施工時，要避開大潮時間，以減少對施工的影響。疏浚施工原則為“遠(yuǎn)距近排，近距遠(yuǎn)排”，以減少施工排距。沿海沿江地區(qū)土質(zhì)多為淤積土和砂土，吹填至排泥場不宜堆積成堆。為此，施工中可根據(jù)排泥區(qū)位置，劃分相應(yīng)施工段，將出泥口固定于排距最遠(yuǎn)的排泥區(qū)一側(cè)，順河道依次開挖，以減少施工展布時間。

2.分條開挖

開挖的區(qū)域?qū)挾却笥谕谀啻淮巫畲笸趯挄r，需進(jìn)行分條施工。一次最大挖寬值確定方法，一般為鋼樁定位船長的1.1～1.2倍，或船左右擺寬夾角80°。施工條劃分過大（超過最大挖寬）則無法正常施工，且影響船舶安全；劃分過小，又影響了施工效率。一般情況，每條的劃分應(yīng)按挖泥船的經(jīng)濟(jì)挖寬（船長的1.0倍或船左右擺寬夾角60°）確定，同時考慮相鄰兩條線重疊開挖2～3m，以免出現(xiàn)欠挖、漏挖現(xiàn)象。根據(jù)施工經(jīng)驗，當(dāng)開挖土層厚度小于2m時，考慮到施工效率，減少換樁次數(shù)，增加挖槽寬度，可采用雙樁開挖。一般每條劃分寬度應(yīng)為單樁開挖的1.1倍。

3.分層開挖

（1）灘地開挖：沿海河道灘地較多，低潮時水平面與泥面落差較大，挖泥船施工過程中，因土層較高易坍塌，會造成絞刀頭悶車、堵塞吸口，影響施工效率。嚴(yán)重時因坍塌土層較厚，瞬間下壓絞刀，會使船體失去平衡，造成定位樁折斷。因此，施工過程中必須分層開挖。根據(jù)潮汐變化，潮水較大時開挖上層土，潮水較小時開挖下層土。同時，灘地上若圩埂、土堆等高過灘面2m以上，可采用機(jī)械攤平，以利于挖泥船施工，提高施工效率。

（2）河道開挖：若受潮水影響，挖泥船最大挖深滿足不了挖槽水深要求，可在高潮時挖上層土，低潮挖下層土；同時，因潮水中泥沙含量較大，易形成淤積，造成普遍欠挖。因此，相比較而言，開挖土層較厚時，施工過程中設(shè)計底標(biāo)高應(yīng)向上留置一層，施工后期再一次性開挖到位。

4.沉管施工

當(dāng)排泥區(qū)與開挖區(qū)位于河道兩側(cè)（以河道中心線為界）時，且有過往船只通行，需下設(shè)沉管。潮汐河道與內(nèi)河相比，潮水水流較大，對沉管布設(shè)影響較大。同時，水流易造成沉管移動，影響挖泥船正常施工。一般情況下，沉管下設(shè)角度與水流方向夾角為45°～60°，以減少水流對管道的沖擊力；河道兩側(cè)河底角處需下管子錨，防止開機(jī)管道內(nèi)氣體造成沉管上浮；與沉管相連河岸側(cè)需埋設(shè)地錨，帶八字纜，防止管道下移或左右擺動。

三、質(zhì)量控制

1.邊坡控制

疏浚工程施工中邊坡開挖最常用的方法是采用臺階法，臺階分得越多，開挖后邊坡線越接近實際設(shè)計邊坡。每個臺階需根據(jù)挖泥船絞刀直徑、土質(zhì)等情況確定分層厚度。潮汐河流邊坡土質(zhì)多為淤積土、砂土，較松散，易開挖，常采用定點、定吸施工方法。為此，施工過程中如絞刀至臺階邊緣停滯時間偏長，或受水位變化大，出現(xiàn)不能準(zhǔn)確判斷挖深，對臺階邊緣線具體位置判斷不準(zhǔn)確等情況，易造成邊坡超挖、坡面塌陷等質(zhì)量問題，影響河道邊坡穩(wěn)定性。為此，邊坡開挖質(zhì)量控制是關(guān)鍵。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，通過以下幾種施工方法，可較好控制邊坡質(zhì)量。

（1）機(jī)械修坡：切灘施工中，在具備挖掘機(jī)作業(yè)條件下，可采用明挖的方法，對河道邊坡進(jìn)行開挖、修整至低潮潮水位；在不具備陸上機(jī)械施工的條件下，可采用抓斗挖泥船修整邊坡。在最大挖深允許的情況下，修整至河底角；或根據(jù)挖泥船施工分層厚度，留置最后一層或最小限度的層數(shù)。

（2）臺階劃分及施工順序：與常規(guī)臺階劃分相反，臺階分得越少越好。一般分層厚度可為絞刀直徑0.7～0.9倍；施工順序可先開挖非邊坡部分泥層，然后再集中力量開挖分層的臺階。

（3）施工定位、放樣：在施工工況條件允許的情況下，按視線標(biāo)桿法控制與船載GPS配合定位施工，挖槽直線段按50m間距放出斷面河道上口線、河底角線及臺階邊緣線，并分條標(biāo)桿作明確區(qū)分。

（4）跟蹤測量：對已成型邊坡及時進(jìn)行測量、比照，對出現(xiàn)的問題及時進(jìn)行分析，從而優(yōu)化、調(diào)整施工方法，采取相應(yīng)的施工措施。施工過程中可用測深儀配GPS，或全站儀配測深儀，對開挖成型的坡面進(jìn)行跟蹤測量，繪制坡面線與設(shè)計線，進(jìn)行比較、分析，發(fā)現(xiàn)問題要及時調(diào)整施工方法。

2.回淤控制

（1）切灘施工：切灘土層較高，易坍塌，造成挖泥船后方挖槽回淤。受潮水影響，回淤量較大。根據(jù)統(tǒng)計，回淤量一般在40～50cm。施工過程中，可根據(jù)潮汐變化，采取高潮挖上層土，低潮再挖下層土的分層施工方法，減小因坍塌造成的回淤。同時，挖深控制應(yīng)保持超深不低于50cm。

（2）河道施工：江蘇沿海地區(qū)漲落潮過程中，潮水往往伴有大量泥沙，易造成河道淤積。河道中心部分因水流急，不宜沉積，超深可控制在不低于60～80cm；河道兩側(cè)因水流相對較緩，易沉積，超深可控制在不低于80～100cm；彎道部分回淤量較大，可根據(jù)回淤情況，控制超挖深度。若遇較硬土層，挖泥船施工困難，挖深不易超深過多，可留置最后一層土，一次性施工到位，以減少泥沙沉淀時間。

（3）分段驗收：潮汐河流施工回淤較大，可根據(jù)施工情況，采取以分部工程或區(qū)段劃分為單位，并在完成后及時組織測量、驗收工作，即分段施工分段驗收，減少回淤造成的質(zhì)量問題。

四、結(jié)語

潮汐河流泥沙疏浚受漲落潮影響較大，在施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全等方面較難控制。對此應(yīng)在施工準(zhǔn)備、施工方法及質(zhì)量控制等方面著手，認(rèn)真分析挖泥船在潮汐河流施工中所面臨的問題，采取相應(yīng)的施工措施，以確保挖泥船正常施工，并滿足相應(yīng)的規(guī)范要求

（作者單位：江蘇省水利建設(shè)工程有限公司 225002）