淺水航道疏浚施工技術探討

肖燦輝 杜謝貴

摘 要：常規(guī)航道疏浚采用大型疏浚設備施工，對于海外淺水航道疏浚缺少有效解決方案。本文以巴哈馬北阿巴科碼頭航道疏浚施工為例，介紹了采用方駁作為施工平臺，配合挖掘機進行航道疏浚施工的方法，低成本地解決了外海淺水航道疏浚施工難題，為類似項目提供借鑒。

關鍵詞：淺水航道 疏浚 方駁 施工平臺

隨著國家“一帶一路”戰(zhàn)略的推進，以及中國與加勒比島國的經(jīng)貿(mào)交往融合度的提高和合作的進一步深入，這些加勒比島國迫切希望借助中國資本和技術改善其落后交通設施。航海、港口設施的改善對這類島國的經(jīng)濟發(fā)展可謂舉足輕重，而旅游業(yè)為這類國家的支柱產(chǎn)業(yè)，其環(huán)保相關的法律法規(guī)及當?shù)鼐用竦沫h(huán)保意識較高，同時外上當?shù)厝宿k事效率低物資匱乏等因素，項目推進周期較長。很多國內(nèi)企業(yè)推進此類項目時，習慣性按照國內(nèi)常規(guī)工藝，管理理念和思維模式未能轉變，導致履約困難且施工成本居高不下。如何確保項目高效履約，還能實現(xiàn)經(jīng)濟效益為國內(nèi)企業(yè)迫切需要解決的問題。

1.工程概況

巴哈馬北阿巴科碼頭位于大阿巴科島北部，為一新建港區(qū)，設計配套設施齊全，碼頭布置為挖入式港池，岸線長度324m，面層頂標高+2.4m，前沿設計水深-4.0m。航道寬61m，長242.9m，疏浚標高為-4.0m，其中0+0～0+91.4，原地面標高為+0.6～+1.8m，分布有紅樹林和陸生植物；0+91.4～242.9，原泥面標高為-0.9m～-4.0m，全部為水域。

2.工程地質(zhì)情況、水位情況及施工難點

2.1 地質(zhì)條件

巴哈馬群島座落于兩個巨大的沉積平臺上，這兩個沉積平臺分別是大、小巴哈馬淺灘，它們主要由珊瑚礁包圍的沉積碳酸鹽沉積層組成。巴哈馬群島只是兩大沉積平臺露出于海面之上的部分。沉積層主要是由海洋生物殘骸落入海底后形成的。經(jīng)過地質(zhì)年代的變遷，這些沉積物逐漸固化形成了碳酸鹽水成巖，根據(jù)文件《巴哈馬北阿巴科碼頭地質(zhì)勘探報告》的描述，項目所處位置的巖石均為堅硬的珊瑚礁和石灰?guī)r。經(jīng)鉆孔揭露，場區(qū)勘探深度內(nèi)，表層為第四系全新統(tǒng)海相沉積層，主要由紅樹林根系及其腐植物、淤泥等組成，下覆基巖為上第三系珊瑚碎屑砂巖，以全～強風化為主，局部為中風化碎塊或短柱狀，碎屑結構、薄層狀構造，巖體比較完整，構造斷裂少，巖層產(chǎn)狀平緩。

2.2 水文氣象情況

巴哈馬常年以東風為主。從10月到4月，風向主要來自東北部，而5月至9月主要來自南部的東部，不良氣候主要為颶風。風玫瑰見圖1。

對實測水文資料的分析表明，北阿巴科地區(qū)的潮汐是半日潮。基于測得的水位，可以得出潮汐數(shù)據(jù)如下表所示。

2.3 施工難點

本項目疏浚施工難點主要表現(xiàn)在以下三點：

（1）巴哈馬經(jīng)濟以旅游和金融業(yè)為主，法律健全，環(huán)保要求極其嚴格。根據(jù)項目環(huán)評報告要求，本項目施工產(chǎn)生的渾水需經(jīng)過處理達到排放要求才能排向外海，若是采用大型船機設備進行疏浚作業(yè)，必須采取將疏浚區(qū)域與外海隔離，確保施工不破換環(huán)境。

（2）是疏浚施工區(qū)域水深只有1-4m，國內(nèi)常規(guī)疏浚設備無法作業(yè)。

（3）是同時巴哈馬工農(nóng)業(yè)極其落后，物資匱乏，當?shù)責o相關的疏浚專用設備。本項目陸域和水域疏浚方量只有5.4萬方，若從第三國調(diào)遣設備費用高，不經(jīng)濟。

2.4 方案選擇

經(jīng)過深入研究地質(zhì)水文資料和考察當?shù)厥袌黾案浇鼚u嶼的渡口航道施工方法，確定航道疏浚施工采取陸上與水上開挖相結合，以陸上為主的思路，整體施工分以下幾部分進行，詳見圖2。

陸域開挖區(qū)域：采用挖掘機配合自卸車的常規(guī)工藝施工，先開挖航道兩側放坡邊線，然后再將上部開挖至護岸頂標高，最后從靠近港池區(qū)域向外海開挖至設計標高。

水深0-3m淺水區(qū)域開挖：在航道疏浚放坡邊線1m外分別施工兩條施工便道，在水深到達3m位置分別向航道中心回填閉合形成施工圍堰。此部分開挖采用從港池側向外側推進，邊開挖邊回填圍堰區(qū)域，頂標高同護岸頂標高為+2.38m，多余料外運回填堆場。

水深超過3m區(qū)域：采用帶定位樁的方駁作為施工平臺和存料區(qū)域，采取相關的防護措施后，配合挖掘機進行航道疏浚。挖滿一船后開岸卸船，再循環(huán)作業(yè)。

圍堰拆除：圍堰拆除，在確保施工安全的情況下，先使用挖掘機盡量多的挖除圍堰區(qū)域，然后采用方駁配合挖掘機挖除剩余部分及航道掃淺工作。

3.施工方法

3.1 設備選擇及防護措施

（1）開挖設備。陸上開挖施工區(qū)域采用自由設備進行。水上施工綜合考慮安全、成本和可操作性，租賃巴哈馬當?shù)噩F(xiàn)有最大的2000t無自航能力方駁作為施工平臺進行航道疏浚施工。方駁尺寸為：42.7m（L.O.A）×14.6m（型寬）×2.7m（型深），采用自帶坐樁定位。開挖設備選用自有volvoEC480DL挖掘機，最大垂直挖深7.11m，有效挖深按6.5m考慮。

（2）方駁防護。我方提供各工況及設備相關參數(shù)，由方駁廠家出具甲板防護措施。具體為方駁甲板甲板四周采取焊接H250×250型鋼進行防護，甲板開挖設備工作區(qū)采用鋪設2層硬塑紙，再澆筑20cm厚C30鋼筋混凝土作為防護層。詳見圖3所示。

（3）方駁壓艙水計算，詳見圖4所示。

水上開挖區(qū)域水深為3-4m；

高程起算基準面為：M LW S±0.00；

需確保疏浚施工在平均高潮位能進行施工，MHW+0.85m；

平均低潮位時不能擱淺，MLW+0.06m；

volvoEC480DL挖掘機有效挖深：H=6.5m；

航道設計底標高為-4.0m，按0.5m超深考慮，則航道實際開挖底標高h0=-4.5m；

（4）隔泥幕設置。采用4m寬的隔泥幕通長布設在施工區(qū)域周圍，根據(jù)項目風向特點，采用10mm對鋼絲繩按豎向3m一道進行加固，并與地錨連接以確保其穩(wěn)固，詳見圖5。

3.2 陸上開挖施工

路上施工部分先挖除+2.3m以上部分，形成工作面。施放出航道邊線，開挖塊石用于回填0-3m水深部門施工圍堰，北側施工圍堰設置在航道開挖放坡邊線1m以外區(qū)域以方便后期圍堰拆除施工。南側圍堰施工與防波堤施工相結合，借助防波堤作為航道疏浚施工南側的施工便道便道。施工圍堰平面布置詳見圖6所示。

圍堰封閉后，即可從港池側向外海倒退，邊開挖邊回填，多預料運至堆場回填。

3.3水中開挖施工

水中部分考慮采用由外內(nèi)推進，分條開挖的施工方法。每條為一個船位，每次分別開挖干舷兩側區(qū)域，根據(jù)設備性能每次開挖寬度控制在2m，開挖完成后再挪至下一個船位。為確保定位準備，采用與陸上標對標粗定位，水上GPS進行精調(diào)的定位方法，且每次移船卸料時，在干舷側水中做好標記，方便下次移船定位。挖完一條后，立即采用測深儀測深，杜絕少挖或漏挖情況。

航道開挖完成后，根據(jù)測深數(shù)據(jù)進行清淺，采用航道開挖設備進行掃淺，通過多次測深及方駁配合挖掘機開挖，直至所有淺點清理完成。

4.方案評估

（1）將采用塊石回填施工圍堰，盡量采用陸上開挖的方案能有效提高功效。在深水超過2m區(qū)域實際施工過程，因回填料粒徑小，回填區(qū)域受漲落潮影響會出現(xiàn)塌方情況而對功效造成一定影響。靠近海岸線位置存在0.1～0.3m厚度的淤泥層，采用回填再開發(fā)的方法導致部分開挖料混雜淤泥不能用于回填施工。

（2）采用方駁作為水上施工平臺，配合挖掘機進行疏浚施工，很好地解決了淺水航道疏浚難題，也存在定位調(diào)整時間的問題，尤其是進行掃淺作業(yè)時，但總體淶水經(jīng)濟效益可觀。

（3）水下開挖邊線控制是難點，施工中盡量做到一次開挖到位，并盡量超挖，避免因便道拆除后再清淺點造成成本增加。

（4）通過對隔泥幕的改造，有效延長了其使用周期，整個施工過程中未出現(xiàn)環(huán)境污染問題。

5.結束語

隨著國家“一帶一路”戰(zhàn)略的實施，中國與其他類似巴哈馬的群島國家合作的深入推廣，類似國家受制國家經(jīng)濟及財政狀況，此類中小規(guī)模項目也越來越多。這就更需要我們綜合考慮如何在這些資源匱乏，大型施工設備調(diào)遣困難、且費用高的國家經(jīng)濟高效地完成項目履約的問題。通過實踐證明，對淺水航道進行分區(qū)作業(yè)，最大限度采用陸上開挖，有效提供了施工效率。采取租用當?shù)胤今g，并采取相關的防護措施作為水上工作平臺，配合挖掘機進行疏浚施工。有效利用自有設備，解決了淺水航道疏浚難題，不但經(jīng)濟效益可觀，還有效地確保了航道疏浚進度和質(zhì)量，為淺水航道疏浚施工積累了寶貴經(jīng)驗，也為類似海外工程項目提供借鑒和指導。

參考文獻：

[1]蔣毅.淺談環(huán)保理念下港口航道疏浚工程[J].城市建筑.2013（12）：163-163.

[2]覃仁，秦國剛，林靖翔，漓江淺水反鏟挖泥船總體設計研究[J].中國水運（下半月）， 2015（12）：13-15.

[3]閔宇勛.挖掘機在疏浚內(nèi)河航道硬土質(zhì)淺灘中的應用[J]，水運工程，2007（8），95-97.