濱州港碼頭工程基床回淤及清淤技術(shù)研究

于濤

【摘 要】由于本工程停滯時(shí)間過長(zhǎng)，加之受其他工程影響，碼頭基床及港池范圍內(nèi)回淤嚴(yán)重，為保證后續(xù)施工，基床范圍內(nèi)利用挖泥船進(jìn)行過一次清淤，但在回淤嚴(yán)重，因此按照常規(guī)的清淤方式不能達(dá)到基床施工要求，故采用套箱法，阻止淤泥向基床淤積的方案。

【關(guān)鍵詞】基床回淤;清淤;套箱法

中圖分類號(hào)： U655.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）16-0220-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.16.097

1 工程簡(jiǎn)介

1.1 工程概況

濱州港2×3萬(wàn)噸級(jí)散雜貨碼頭主體工程包含2個(gè)3萬(wàn)噸級(jí)的散雜貨泊位，碼頭全長(zhǎng)422米，碼頭北側(cè)為50米的工作船碼頭。碼頭結(jié)構(gòu)形式為重力式方塊結(jié)構(gòu)，共需預(yù)制安裝方塊、卸荷板838塊，碼頭主體結(jié)構(gòu)基槽底標(biāo)高為-20.2m，基床拋石厚度為6.6m，前沿水深-13.6m，碼頭頂面高程為+6.0。

1.2 基槽及邊坡情況介紹

碼頭主體基槽挖泥底標(biāo)高為-20.2m，基槽底寬22.2m，前后邊坡各按照1：4自原泥面放坡至-13.6m，然后再按照1：2邊坡放坡至基槽底，挖泥工程量約為66萬(wàn)方。原泥面標(biāo)高為-4.6m，與基槽底高差達(dá)15.6m。

1.3 工程地質(zhì)和泥砂特點(diǎn)

1.3.1 工程地質(zhì)

在鉆探深度范圍內(nèi)，地基土自上而下可分為四大層，即：第一大層：①1粉土、①2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、①3淤泥質(zhì)粘土、①7粉土;第二大層：②粉細(xì)砂;第三大層：③1粉質(zhì)粘土、③2粘土、③3粉土;第四大層：④1粉質(zhì)粘土，④2粉土，④3粘土;第五大層：⑤1粘土，⑤2粉細(xì)砂。上述第一大層厚度約11.0m～16.0m，層底高程一般為-15.67m～-20.67m。上述第二大層層底高程一般為-22.51m～-26.30m，平均標(biāo)貫擊數(shù)N=43.2擊，該層作為碼頭基礎(chǔ)的持力層。

1.3.2 本區(qū)域泥砂特點(diǎn)

濱州港地處渤海灣西南部，是我國(guó)典型的淤泥粉砂質(zhì)海岸，粉砂質(zhì)海岸的泥砂特點(diǎn)是粘性小、易起動(dòng)、落淤快，而且落淤后在很短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)發(fā)生板結(jié)，在施工過程中極易造成回淤現(xiàn)象。

2 基床回淤過程介紹

2010年9月17日至9月22日連續(xù)6天海上出現(xiàn)大風(fēng)天氣，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法施工，9月23日進(jìn)行基床整平驗(yàn)收時(shí)發(fā)現(xiàn)已整平基床出現(xiàn)回淤現(xiàn)象，回淤厚度達(dá)0.7m-1.0m，隨后9月24日在監(jiān)理人員的全程旁站下施工單位對(duì)整個(gè)基床進(jìn)行了掃海測(cè)量，并派遣潛水員水下探摸驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)基床內(nèi)確實(shí)存在回淤現(xiàn)象，回淤厚度達(dá)0.7m-1.6m?；采喜坑俜e體大致分為三層，底部堅(jiān)硬，用探釬難以觸及基床石，中部稍軟，上部為浮泥。在本次回淤發(fā)生之前，也曾發(fā)生過幾次回淤現(xiàn)象，但由于海上大風(fēng)持續(xù)時(shí)間較短，并且施工單位立即采取了高壓水槍清理，未對(duì)基床造成明顯影響。截止次年施工，基床累計(jì)淤積厚度達(dá)3.5m-4.0m。

3 基床回淤的原因分析

3.1 天氣因素

9月17日-22日，濱州港海域連續(xù)6天出現(xiàn)東北風(fēng)大風(fēng)天氣，一次黃色大風(fēng)預(yù)警，21-22日兩天東北風(fēng)7-8級(jí)，陣風(fēng)9-10級(jí)，5-6級(jí)或7-8級(jí)東北風(fēng)持續(xù)數(shù)天，大風(fēng)持續(xù)作用下海域整體大量挾沙，海水中含砂量較大。

3.2 泥砂特點(diǎn)

施工區(qū)域?qū)儆诘湫偷挠倌噘|(zhì)粉細(xì)砂海岸，泥沙啟動(dòng)后落淤快，易板結(jié)。連續(xù)的大風(fēng)天氣對(duì)原泥面粉細(xì)砂造成擾動(dòng)，使施工海域海水挾砂量大增。

3.3 基床特點(diǎn)

本工程基床頂面與原泥面高差為9m，當(dāng)挾砂量較大的海水運(yùn)動(dòng)至基床上部區(qū)域時(shí)，形成類似于“沉淀池”的效果，海水中大量泥砂在此區(qū)域停止運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)減速，迅速落淤在基床上。

3.4 其他影響因素

本工程施工區(qū)域處于無(wú)掩護(hù)開敞水域，受海上大風(fēng)天氣影響極其明顯，且防波堤形成后的導(dǎo)流作用導(dǎo)致潮流方向和流速的改變，使含砂量較大的海水流經(jīng)基床上部海域，帶來大量的泥砂。

4 發(fā)生回淤后采取的措施

4.1 組織專家論證

發(fā)生基床回淤后業(yè)主組織了天津水運(yùn)工程科學(xué)研究院有關(guān)專家和業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等單位的有關(guān)人員就基床回淤問題以及擬采取的清淤方案進(jìn)行了商討和論證。通過專家和各參建單位的討論，認(rèn)為中交一航局二公司提出的套箱法清淤是可行。

4.2 套箱法清淤方案介紹

為避免清淤過程中持續(xù)受到周圍區(qū)域的回淤影響，在基床周圍采取封閉套箱，阻止周圍淤泥繼續(xù)流入基床。清淤設(shè)備主要采取抽砂船、空壓機(jī)，將套箱內(nèi)的淤泥抽出，隨后在套箱內(nèi)進(jìn)行基床整平、方塊安裝等工序，安裝完成后將套箱提出放至下一施工段。

套箱為高1.2m，長(zhǎng)寬各10m的組合鋼模板，寬度與整平范圍一致，長(zhǎng)度方向上一次可安裝3塊方塊。

4.3 套箱法施工經(jīng)過

施工單位自10月7日采用20方空壓機(jī)配吸泥器進(jìn)行清淤，經(jīng)過連續(xù)4天的清淤，清淤面積15*10米，清淤量約200方，但大風(fēng)過后檢查又全部淤平，10月初至24日，期間又經(jīng)歷數(shù)次因大風(fēng)不能施工的天氣，23日掃海測(cè)量后發(fā)現(xiàn)回淤高程已自原來的-12.6米增加到-11.4米，淤積厚度達(dá)1.8-2.0m，基床上部淤積量達(dá)2萬(wàn)方，套箱法已無(wú)法完成工程量大、且淤泥不斷補(bǔ)充的清淤工作。

4.4 套箱法未能成功實(shí)施的原因

4.4.1 天氣因素影響

套箱吊運(yùn)、方塊安裝需要較好的作業(yè)條件，但進(jìn)入十月份海上大風(fēng)天氣明顯增多，有效作業(yè)時(shí)間較少，作業(yè)時(shí)間不能滿足施工的需要。

4.4.2 工期因素

由于濱州港當(dāng)?shù)卦谶M(jìn)入12月份后不具備施工條件，以施工當(dāng)時(shí)的船機(jī)投入要在兩個(gè)月的時(shí)間內(nèi)完成135塊底層方塊安裝幾乎是不可能的。因此為了便于下一年度大規(guī)模清淤，加快清淤進(jìn)度，施工單位后期基本放棄了2010年度進(jìn)行方塊安裝的計(jì)劃。

4.4.3 施工單位投入不足

施工單位過多的考慮施工成本，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械投入較少，船機(jī)設(shè)備不能滿足套箱法施工進(jìn)度的需要。

5 本年度施工中監(jiān)理采取的措施

為加快碼頭工程施工進(jìn)度和防止基床在施工期間持續(xù)遭受回淤影響，業(yè)主及監(jiān)理同意施工單位采取分次開挖的清淤方式，首先將基床石及護(hù)坦石頂部淤泥全部清理干凈，并按照設(shè)計(jì)文件要求采取1：4放坡至合理區(qū)域，隨后基床石及護(hù)坦石同時(shí)拋填，進(jìn)行基床補(bǔ)拋、夯實(shí)、整平等后續(xù)工作，待底層方塊安裝完成后再進(jìn)行前后邊坡恢復(fù)設(shè)計(jì)斷面的清淤施工，使前后邊坡淤積物一并清理干凈，并恢復(fù)設(shè)計(jì)斷面?；彩┕な潜竟こ痰闹攸c(diǎn)和難點(diǎn)，為保證碼頭基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量安全，嚴(yán)格控制清淤及后續(xù)工序施工質(zhì)量，監(jiān)理部在日常監(jiān)理工作中主要采取了以下控制措施和手段：

1）基床清淤期間采取監(jiān)理巡視、旁站等手段，確保開挖至拋石頂面，檢測(cè)方式為檢查挖斗下挖深度，并在此基礎(chǔ)上要求施工單位繼續(xù)下挖拋石面20-30cm，確保將基床淤積物清理干凈。

2）基床清淤完成后及時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收，為防止回淤持續(xù)對(duì)基床造成影響，劃定50m為一檢驗(yàn)批，完成驗(yàn)收后要求施工單位及時(shí)進(jìn)行基床石和護(hù)坦石的補(bǔ)拋工作。如出現(xiàn)因大風(fēng)天氣隔日施工的情況，要求施工單位在監(jiān)理人員的旁站下派遣潛水員下水探摸基床回淤情況，若發(fā)現(xiàn)超過規(guī)范允許的回淤物，要求施工單位調(diào)遣挖泥船進(jìn)行二次清淤，確保在基床石補(bǔ)拋前基床淤積物不大于規(guī)范允許的范圍。

3）基床石補(bǔ)拋達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后及時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后要求施工單位及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)夯施工，監(jiān)理人員進(jìn)行全程旁站監(jiān)理，將殘留的少量淤積夾層擠出基床，保證新舊拋石的整體性。補(bǔ)夯完成后催促施工單位及時(shí)進(jìn)行夯實(shí)驗(yàn)收。

4）夯實(shí)驗(yàn)收合格后督促施工單位及時(shí)進(jìn)行整平施工，找平層采取拋填二片石，嚴(yán)格控制碎石層厚度。

5）整平完成后督促施工單位及時(shí)進(jìn)行方塊安裝，要求提前做好方塊的裝船、出運(yùn)工作，避免出現(xiàn)晾槽現(xiàn)象。

6）以上清淤、拋石、補(bǔ)夯、整平、方塊安裝等工序若出現(xiàn)因天氣原因隔日施工的情況，施工前均要求施工單位在監(jiān)理人員的旁站下派遣潛水員下水探摸基床回淤情況，若發(fā)現(xiàn)回淤現(xiàn)象立即采取清淤措施，確保淤積物清理干凈。

7）方塊安裝至一定高度后，督促施工單位及時(shí)進(jìn)行棱體拋填，拋填前要求施工單位將基槽前后邊坡恢復(fù)至設(shè)計(jì)斷面，待監(jiān)理驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行棱體拋填。

6 總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)

1）在類似區(qū)域施工中，面對(duì)如此大的回淤風(fēng)險(xiǎn)，是否適合建大挖深的方塊碼頭還需值得商榷。

2）濱州港當(dāng)?shù)氐暮Ｉ宵S金施工期為6-9月份，去年施工單位在此期間主要進(jìn)行了基槽挖泥施工，未能把握住海上施工良季的有利時(shí)機(jī)，今后在遇到類似的環(huán)境時(shí)，應(yīng)抓住有利作業(yè)時(shí)間并合理組織施工，加快基礎(chǔ)施工進(jìn)度，盡量縮短基床施工時(shí)間，降低回淤風(fēng)險(xiǎn)。

3）由于本工程回淤速度較快，因此在進(jìn)行分段施工時(shí)作業(yè)段不宜過長(zhǎng)，建議劃分30m-50m的施工段，及時(shí)完成每段的各個(gè)工序，并保證各工序間銜接緊密，盡可能地減少回淤對(duì)基床造成的影響。

4）在本工程的回淤處理和趕搶工期上，輕潛發(fā)揮了較大的優(yōu)勢(shì)作用，由于負(fù)重較輕，基床整平效率較高，在拋石、下料等工序順利的情況下，整平施工效率可達(dá)30m/日（基床整平寬度為10m）。

5）本工程的回淤及清淤處理方案具有一定的代表性，為今后在類似區(qū)域大規(guī)模的清淤處理提供了一種比較成熟的施工工藝。

【參考文獻(xiàn)】

[1]曹一鳴.淺談城市河道清淤施工技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017，（10）：371-371.

[2]王志祥.淺談路基清淤填石施工工藝[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012，（18）.