人工深水航道維護(hù)性疏浚的施工組織及管理研究

寧紅輝

摘要： 本文以蝦峙門航道維護(hù)工程為例，從施工組織、施工管理等方面著手，介紹了工程的施工方法及工藝、質(zhì)量分析、施工設(shè)備與質(zhì)量控制，指出了施工過(guò)程中遇到的問(wèn)題，可供類似工程借鑒。

Abstract： Taking the maintenance course of Xiazhimen channel as an example， this article starts from aspects of construction organization， construction management， etc.， introduces the construction method and process， quality analysis， construction equipment and quality control， and points out the problems encountered in the construction process， which can provide reference for similar projects.

關(guān)鍵詞： 施工組織;蝦峙門航道;維護(hù)疏浚

Key words： construction organization;Xiazhimen channel;maintaining dredging

中圖分類號(hào)：U616 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）13-0014-04

0 引言

蝦峙門口外航道是進(jìn)出寧波-舟山港的主要門戶，它是國(guó)內(nèi)水深最大的一條人工航槽[1]。該航道2016年水深維護(hù)工程疏浚工程量為235.3萬(wàn)m3，按總體計(jì)劃安排投入自航耙吸船兩艘。工程施工總工期為90天，自2017年1月19日開工，于2017年3月31日工程完工。

1 工程概況

蝦峙門口外深水航槽位于蝦峙島和桃花島以東海域，東經(jīng)122°20′～122°33′、北緯29°38′～29°45′之間，建設(shè)規(guī)模為30萬(wàn)噸級(jí)船舶乘潮通行單向航道，為國(guó)內(nèi)首條人工疏浚形成的30萬(wàn)噸級(jí)深水航槽。本工程航道的設(shè)計(jì)通航水深25.3m，設(shè)計(jì)疏浚底標(biāo)高-22.5m（含備淤0.4m），航道有效寬度390m，長(zhǎng)度14.85km。疏浚范圍主要分布在樁號(hào)W2+000～W13+000，見(jiàn)圖1。

疏浚土質(zhì)為回淤土，主要為淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，疏浚斷面土方量235.3萬(wàn)m3。人工挖槽兩側(cè)各有一個(gè)拋泥區(qū)，1#區(qū)為落潮拋泥區(qū)，2#區(qū)為漲潮拋泥區(qū)，拋泥區(qū)面積分別為4km2和6km2，距人工挖槽平均運(yùn)距分別約為4.5km和7.0km。

2 施工方法及工藝

2.1 分段、分帶、分層法

本工程航道長(zhǎng)14.85km，從自航耙吸挖泥船的施工工藝和本工程實(shí)際出發(fā)，并考慮到對(duì)控制溢流時(shí)間的要求，采用分段、分帶與分層的施工方法。

施工時(shí)兩條耙吸船分段施工，大潤(rùn)8001號(hào)主要施工W0+000～W5+500段，大潤(rùn)8001號(hào)主要施工W5+500～W14+850段，要求施工一個(gè)月后基本達(dá)到-22.0m水深要求。分帶以50m左右為一帶，分層按照1m為一層進(jìn)行施工。施工分層放樣如圖2所示。

施工后期，對(duì)整段航道進(jìn)行全面掃淺。在掃淺階段，由于淺點(diǎn)比較分散，所以根據(jù)淺點(diǎn)的分布情況采用不同的耙跡線路（直線和S線相結(jié)合），靈活調(diào)整施工方法，盡量減少?gòu)U方，嚴(yán)格控制工程質(zhì)量。

2.2 裝艙溢流法

裝艙溢流法是耙吸挖泥船的主要施工方法，該施工方法的具體施工過(guò)程是挖泥船進(jìn)入指定的開挖帶后，放耙至吸口啟動(dòng)泵機(jī)，根據(jù)當(dāng)時(shí)潮位將耙頭下放至泥面，把進(jìn)艙閥打開，將泥漿裝入泥艙內(nèi);當(dāng)泥艙裝滿后仍繼續(xù)泵吸泥漿進(jìn)艙，使泥艙上層低濃度的渾水從泥艙上層溢出，根據(jù)不同土質(zhì)控制溢流時(shí)間;然后停泵起耙，把裝載的泥砂運(yùn)到指定的拋泥區(qū)拋卸。本工程盡量減少溢流時(shí)間，裝滿艙后及時(shí)進(jìn)行拋泥作業(yè)。

3 施工質(zhì)量分析

3.1 工程圖紙分析

工程開始前，詳細(xì)分析了浚前圖水深數(shù)據(jù)，利用專用軟件計(jì)算每公里段的土方量和水深分布情況，繪制表格形成圖表，根據(jù)工期要求編制了詳細(xì)的施工計(jì)劃，并制訂了施工作業(yè)指導(dǎo)書。本工程實(shí)踐再次證明，浚前圖的分析對(duì)指導(dǎo)施工起到了至關(guān)重要的作用，圖3、圖4為本工程浚前圖分析中W0+000至W14+850段每公里段的土方工程量分布情況：

從圖3、圖4可以看出，整個(gè)施工區(qū)長(zhǎng)14.85km，斷面土方主要分布在W2+000～W13+000區(qū)段，占整個(gè)斷面土方的95%以上，所以工程第一階段的施工安排在W2+000至W13+000段，先施工工程量大泥層較厚區(qū)段，為整個(gè)槽的均勻增深和后期大面積掃淺提供充分準(zhǔn)備。

3.2 航道槽中平整度分析

對(duì)各區(qū)段浚前平整度進(jìn)行分析，平整度具體計(jì)算方法如下。

4 施工設(shè)備

蝦峙門口外航道風(fēng)浪較大，施工船舶必須有足夠的抗風(fēng)浪性能;大型船舶進(jìn)出頻繁，因此要求挖泥船不得礙航;本工程疏浚量多，時(shí)間短，工作強(qiáng)度大，小型施工船難以勝任。

鑒于以上原因，由一艘8000m3自航耙吸挖泥船“大潤(rùn)8001號(hào)”和一艘7000m3自航耙吸挖泥船“興藍(lán)浚7”承擔(dān)本次疏浚任務(wù)。這兩艘耙吸船不但具有以上特點(diǎn)，而且安裝了擁有高科技含量的疏浚集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了土方計(jì)量所需的吃水裝載系統(tǒng)、DGPS導(dǎo)航功能和耙臂位置指示系統(tǒng)等設(shè)備。另外，該船按照國(guó)際航行規(guī)定安裝了先進(jìn)的 “GMDSS”設(shè)備和“AIS”系統(tǒng)，從而保證了航行和施工安全。

在本工程中，“大潤(rùn)8001號(hào)” 和“興藍(lán)浚7”兩艘耙吸船均取得了連續(xù)高產(chǎn)的好成績(jī)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每艘船平均日產(chǎn)量高達(dá)2萬(wàn)方以上，保證了工程按時(shí)完成。

5 工程質(zhì)量控制

5.1 質(zhì)量控制點(diǎn)

質(zhì)量控制點(diǎn)是施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)，本工程的質(zhì)量控制點(diǎn)包括：施工船和測(cè)量船平面精度控制;施工船耙頭深度控制;瞬時(shí)潮位精度控制;DGPS、潮位遙報(bào)儀、測(cè)深儀校驗(yàn);土方計(jì)量;測(cè)圖質(zhì)量。

5.2 平面和深度控制

平面控制采用了全球差分定位系統(tǒng)（DGPS）。開工前根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙將挖泥船計(jì)劃開挖區(qū)域輸入電腦，該系統(tǒng)接收岸臺(tái)發(fā)射的差分信號(hào)，并與定深定位系統(tǒng)連接，進(jìn)行施工平面控制。

深度控制則是通過(guò)在河泥槽潮位站安裝潮位遙報(bào)儀，實(shí)時(shí)發(fā)送瞬時(shí)潮位，施工船上安裝潮位遙報(bào)接收儀，接收潮位站發(fā)送的潮位，與定深定位系統(tǒng)相連，并根據(jù)耙臂指示系統(tǒng)，嚴(yán)格控制下耙深度。施工過(guò)程中，深度指示儀需要定期校驗(yàn)，從而保證了其準(zhǔn)確性。

5.3 平整度控制

測(cè)量隊(duì)定期或根據(jù)施工需要進(jìn)行水深測(cè)量，以便質(zhì)量管理人員和挖泥操作人員及時(shí)掌握工程質(zhì)量和進(jìn)度。質(zhì)量管理人員及時(shí)分析測(cè)圖，以調(diào)整施工方法、工藝，確保工程質(zhì)量和進(jìn)度。特別是施工后期開挖下層時(shí)，加密施工檢測(cè)，測(cè)量數(shù)據(jù)直接輸入到挖泥船電腦中，淺區(qū)采用不同的顏色標(biāo)示，挖泥船根據(jù)淺區(qū)位置利用DGPS導(dǎo)航準(zhǔn)確上線施工，保證施工平整度。

6 施工過(guò)程解決的問(wèn)題

6.1 海區(qū)常年涌浪大，施工后期掃淺精度不易把握

該海區(qū)以混合浪為主，且涌浪成分明顯占優(yōu)，而且常年出現(xiàn)，施工期間正處冬、春季節(jié)，經(jīng)常遭遇冷空氣及大風(fēng)天氣，風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)、東北風(fēng)時(shí)對(duì)工程影響最大，風(fēng)向與航道方向夾角大，疊加潮流作用后，涌浪大，施工后期掃淺的精度不易把握，易產(chǎn)生廢方。給測(cè)量工作、船舶施工特別是后期掃淺帶來(lái)較大困難?，F(xiàn)場(chǎng)組織經(jīng)驗(yàn)豐富的操耙手，根據(jù)實(shí)際情況認(rèn)真操作，有效提高了掃淺精度。

6.2 口外航道水流急，施工準(zhǔn)確上線困難

蝦峙門口外航道水流很急，且水流方向與航道中心線夾角較大，挖泥船在挖槽內(nèi)的船艏方向與航道中心線最大夾角可達(dá)到40多度，給施工的準(zhǔn)確上線造成很大困難。經(jīng)過(guò)對(duì)航道水流的分析，安排對(duì)此施工有經(jīng)驗(yàn)的船長(zhǎng)，克服這一問(wèn)題。

6.3 船舶通航密度大，影響船舶的施工和安全

船舶通航密度較大，而且外輪占一定比例，在溝通、避讓方面增加了很大難度;另外，過(guò)往船只中小船、漁船違章航行現(xiàn)象頻繁，影響了船舶的施工和安全。施工船舶安排好瞭望，加強(qiáng)與過(guò)往船舶的聯(lián)系，確保了施工過(guò)程中無(wú)安全事故發(fā)生。

7 施工經(jīng)驗(yàn)分析

通過(guò)蝦峙門航道維護(hù)工程的實(shí)踐，有如下經(jīng)驗(yàn)：

①本工程正確的設(shè)備選擇，為工程的安全、優(yōu)質(zhì)、提前完成提供了前提條件。“大潤(rùn)8001號(hào)”和“興藍(lán)浚7”兩艘耙吸船不僅能克服蝦峙門口外航道復(fù)雜、惡劣的環(huán)境條件，而且安裝了擁有高科技含量的疏浚集成系統(tǒng)指導(dǎo)施工，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)高產(chǎn)。

②工程施工采用了合理的分層、分段、分帶方法，保證了整個(gè)施工區(qū)同步、均勻增深。而且在施工過(guò)程中，根據(jù)不同階段、不同條件及不同需要，不斷改進(jìn)施工方法，提高了船舶的施工效率。

③施工船舶在工程施工過(guò)程中，不僅充分利用了計(jì)算機(jī)疏浚輔助決策系統(tǒng)指導(dǎo)施工，而且對(duì)系統(tǒng)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行了仔細(xì)的分析，得出了船速、泵機(jī)轉(zhuǎn)速、波浪補(bǔ)償器壓力、主動(dòng)耙頭活動(dòng)罩角度等參數(shù)與泥漿濃度之間的關(guān)系，從而能夠準(zhǔn)確控制，獲得了較高的施工效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾建峰，徐元，姚金元.蝦峙門口外30萬(wàn)噸級(jí)人工航道試通航觀測(cè)研究[J].水運(yùn)工程，2012（12）：68-73.

[2]長(zhǎng)江南京以下深水航道工程加快推進(jìn)[J].水運(yùn)工程，2014（04）.

[3]劉杰，程海峰，王元葉，李為華.長(zhǎng)江口12.5m深水航道大風(fēng)浪后浮泥變化分析[J].水運(yùn)工程，2013（11）.