航道疏浚工程的絞吸式施工方法

趙文戩 占軍

摘 要：本文以某航道疏浚工程實(shí)例為研究對(duì)象，分別從邊坡逐層開挖、挖深施工、挖寬施工與泥漿濃度處理等方面，對(duì)絞吸式施工方法在該工程項(xiàng)目中的應(yīng)用進(jìn)行研究。實(shí)踐可知，在航道疏浚工程中，通過絞吸式施工方法的應(yīng)用可以提高航道疏浚工程的效率與質(zhì)量，對(duì)促進(jìn)航道事業(yè)的發(fā)展有積極作用。

關(guān)鍵詞：航道疏浚;絞吸式;施工方法

中圖分類號(hào)：U616? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2019）09-0091-02

1 工程概況

某地區(qū)的港口航道在日常運(yùn)行中可以容納30萬噸級(jí)的船舶進(jìn)行運(yùn)輸，整個(gè)地區(qū)的底部槽寬已經(jīng)達(dá)到157～199m，并且各個(gè)地區(qū)的寬度存在一定的差距，外形為喇叭形。從具體的測量數(shù)據(jù)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，該航道中的邊坡比例為1：7，疏浚前水體深度達(dá)到5～7.5m，疏浚完成之后，該位置的水深已經(jīng)達(dá)到如下的要求：水面下11.5m，其中允許超深度0.4m。該航道工程中的土體主要組成結(jié)構(gòu)為淤泥，同時(shí)還存在有一定比例的粘土、亞黏土等。整個(gè)航道的水文環(huán)境復(fù)雜度較高，潮汐現(xiàn)象極為明顯，年平均低潮位與高潮位為：+1.28m和+4.61m，最高潮位達(dá)到+6.6m。整個(gè)地區(qū)主要為砂質(zhì)土混合淤泥質(zhì)土，土體頂端位置比較松軟，底部也存在沉積時(shí)間較長的堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)，含沙量會(huì)隨著季節(jié)的變化而發(fā)生一定的變化，一般為冬季比較多而夏季較少，根據(jù)海浪的影響也會(huì)發(fā)生一定的變化。

2 邊坡開挖的施工方法

2.1 邊坡逐層開挖

經(jīng)過采用逐層臺(tái)階法來進(jìn)行邊坡結(jié)構(gòu)的開挖施工，在挖掘施工階段，頂層邊角位置上的泥砂容易受到很多外部作用力的影響，比如重力、水浮力等等而出現(xiàn)滑落、塌陷等問題，最終形成一個(gè)固定的邊坡結(jié)構(gòu)，詳見下圖1。

（1）分層的依據(jù)。根據(jù)整個(gè)工程中的土體、絞吸船的鉸刀性能可以進(jìn)行不同地區(qū)的分層設(shè)置，同時(shí)存在軟質(zhì)、硬質(zhì)泥土，前者厚度較大，而后者厚度較小。最下邊的位置上因?yàn)槌练e量過大，與上一層進(jìn)行對(duì)比分析，整個(gè)地區(qū)的質(zhì)地都比較堅(jiān)硬，需要盡量的減薄處理。根據(jù)潮水的變動(dòng)情況來進(jìn)行泥土開挖施工，在高潮時(shí)開展頂層泥土開挖施工，低潮時(shí)則進(jìn)行下層泥土開挖施工，以消除塌方問題。按照鉸刀的不同性質(zhì)來劃分層次，一般為鉸刀直徑的1～2倍。通常情況下，上層軟土結(jié)構(gòu)部分的厚度可以達(dá)到2～3m，下層硬質(zhì)泥土為1～1.5m。本次使用的絞吸船鉸刀直徑為2.8m，工程的開挖深度為5m，采用三層開挖施工方式，表層厚度為3～5m的土層需要分成兩層結(jié)構(gòu)來施工，厚度需要盡量保持均勻性[1]。

（2）科學(xué)設(shè)定邊坡比。在工程實(shí)踐中，根據(jù)該航道所在的地質(zhì)位置，充分分析土體條件、氣候環(huán)境、水文狀態(tài)等因素來明確疏浚邊坡比例參數(shù)，從而可以確保在疏浚結(jié)束后邊坡達(dá)到穩(wěn)定性和安全性的需要，此時(shí)有效地消除回淤的問題，從而可以延長其使用壽命。在進(jìn)行邊坡比例參數(shù)確定時(shí)，要結(jié)合含水量、含砂量、摩擦力、粘聚力等因素來確定，保證其滿足實(shí)際需要即可。整個(gè)航道區(qū)域中分布著大量的淤泥質(zhì)砂，粘度比較差且以顆粒狀為主要的結(jié)構(gòu)形式，并且內(nèi)部分布著大量的水分，砂土之間的摩擦力比較小，這就造成滑塌系數(shù)比較大。根據(jù)《疏浚施工規(guī)范》的具體要求，該類砂土可以用來進(jìn)行邊坡比的擴(kuò)大處理，一般可以將其確定為1：5～1：10的比例跨度，相反，如果縮小二者之間的比例差距，就會(huì)導(dǎo)致其泥沙滑塌傾角會(huì)比較大，進(jìn)而導(dǎo)致泥沙在使用中出現(xiàn)不斷的滑塌問題，逐層疊加，影響比較嚴(yán)重，詳細(xì)可見下圖2[2]。

（3）挖掘施工。在邊坡開挖環(huán)節(jié)，應(yīng)該充分考慮到航道兩側(cè)的淤泥狀態(tài)，通常情況下可以直接形成坡體結(jié)構(gòu)，可以按照實(shí)際情況來選擇使用分層、階梯的開挖施工方式，并不需要從階梯的一側(cè)進(jìn)行開挖施工;相反，應(yīng)該按照一定距離要求進(jìn)行開挖施工，并且應(yīng)該合理地控制開挖施工速度，否則將會(huì)直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)部分的施工難以滿足要求。

（4）補(bǔ)充挖掘。邊坡開挖施工的過程中最容易出現(xiàn)橫向開挖不到位的情況，詳細(xì)可見下圖3所示。此時(shí)可以通過采用補(bǔ)挖的方式來消除橫向開挖深度過大或者不到位的問題存在，也可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)標(biāo)桿線在邊坡的位置，給開挖施工提供良好的基礎(chǔ)條件[3]。

2.2 挖深

（1）挖深量。開挖深度應(yīng)該按照如下的公式來確定：挖深量=水位+設(shè)計(jì)挖深+超深量。航道疏浚施工開始后，水體深度在達(dá)到-11.5m時(shí)，普通砂質(zhì)土在開挖施工中因?yàn)橹苯邮艿睫D(zhuǎn)動(dòng)力、水體浮力的影響而導(dǎo)致其漂浮泥砂的回淤層厚度較大，通常會(huì)達(dá)到0.3～0.4m，又因?yàn)檎麄€(gè)航道中的砂土性質(zhì)比較特殊，所以在已經(jīng)有的航道深度上進(jìn)行超挖施工，具體的開挖深度應(yīng)該達(dá)到 0.4m。

（2）鉸刀深度的調(diào)節(jié)。整個(gè)航道結(jié)構(gòu)部分在經(jīng)過長期的海浪沖刷以及潮水水位的影響，鉸刀深度也會(huì)發(fā)生一定的變化，尤其是在強(qiáng)風(fēng)、大量沖擊的條件下會(huì)導(dǎo)致鉸刀出現(xiàn)深度無法控制的問題，此時(shí)應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況來合理地確定鉸刀深度尺寸。在風(fēng)平浪靜的條件下，需要立即開始鉸刀深度的測量，然后準(zhǔn)確地測定風(fēng)浪高潮時(shí)的浪峰與浪谷的鉸刀深度尺寸，將二者進(jìn)行平均值計(jì)算，然后與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中要求的深度尺寸進(jìn)行對(duì)比，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行必要的調(diào)整[4]。

（3）鉸刀深度校核測試。鉸刀深度尺寸直接影響整個(gè)地區(qū)的開挖深度，開挖深度的平穩(wěn)性對(duì)于施工工藝水平有著直接的影響。在具體的疏浚施工前要進(jìn)行準(zhǔn)確地測試絞吸船的鉸刀深度尺寸，從而可以按照設(shè)計(jì)方案的要求來準(zhǔn)確地判定深度尺寸。在施工中可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行鉸刀深度差數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確確定。根據(jù)施工工藝的要求，橋架在施工中可以通過卷揚(yáng)機(jī)的方式來進(jìn)行鋼絲繩的傳輸和下放，具體工作原理如下：纜繩可以直接固定到吊架滑輪，另一側(cè)通過固定在鉸刀架的首端滑輪進(jìn)行下放，采取必要的操作之后進(jìn)行深度的測量，然后對(duì)于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定深度參數(shù)，檢查二者是否存在偏差過大的問題。

2.3 挖寬

港口航道疏浚施工環(huán)節(jié)應(yīng)用絞吸船來進(jìn)行施工，其開挖施工的范圍可以達(dá)到25～100m，極限值即為100m。在進(jìn)行實(shí)際開挖施工的過程中，開挖兩側(cè)的邊坡可以根據(jù)具體的工程需要將其確定為99m。然而，因?yàn)楹降赖慕Y(jié)構(gòu)形式、地質(zhì)條件存在較高的特殊性，容易出現(xiàn)寬窄相差較大的問題，此時(shí)在底槽中心位置的挖掘深度能夠達(dá)到80m，100m[5]。

2.4 泥漿的濃度

根據(jù)工程的實(shí)際情況嚴(yán)格控制泥漿濃度、傳輸速度等參數(shù)，這是因?yàn)榈刭|(zhì)條件相差較大則濃度也會(huì)相差較大，所以要按照實(shí)際情況來確定。在疏浚施工的過程中，很多情況下的泥漿濃度參數(shù)都會(huì)大于平均值，也就是與濃度極限值比較相近。在充分的保證施工要求達(dá)標(biāo)、泥漿傳輸安全性符合要求時(shí)，可以將真空壓力調(diào)整到35～43kPa之間。泥漿濃度超出標(biāo)準(zhǔn)的要求就會(huì)導(dǎo)致真空壓過大，輸出流量也會(huì)直接下降，最終造成工程的施工效率比較低。根據(jù)真空壓力參數(shù)值、泥漿排壓等參數(shù)來合理地確定泥漿濃度，從而可以保證施工效果達(dá)標(biāo)。

3淺點(diǎn)的科學(xué)處理

3.1 潮汐淺點(diǎn)的處理

航道疏浚施工中極易存在海綿潮汐動(dòng)態(tài)作用，此時(shí)也就會(huì)出現(xiàn)淺點(diǎn)，絞吸船應(yīng)該結(jié)合潮汐水位的變化來適當(dāng)?shù)厣?，從而可以保證鉸刀深度在合理的范圍內(nèi)。這就需要施工人員時(shí)刻關(guān)注潮汐動(dòng)態(tài)變化，結(jié)合高度參數(shù)來進(jìn)行橋架的下放，同時(shí)應(yīng)該合理確定鉸刀深度尺寸，然后就能夠準(zhǔn)確地控制淺點(diǎn)。通常情況下，潮水有著一定的上升時(shí)就能夠進(jìn)行必要的鉸刀降低，反之，潮水水位下降，可以適當(dāng)?shù)靥嵘q刀，有效控制深度尺寸。

3.2 換條施工回淤淺點(diǎn)

換條施工也會(huì)導(dǎo)致回淤淺點(diǎn)，在上述操作完成之后，泥沙會(huì)自然滑塌回淤，進(jìn)而導(dǎo)致淺點(diǎn)的出現(xiàn)。在沒有充分考慮到相鄰操作時(shí)，容易出現(xiàn)條間漏挖，要預(yù)防該問題，就應(yīng)該在鉸刀回淤的方向做出適當(dāng)擺動(dòng)，一般為2～3m，以達(dá)到施工的要求。圖3為換條操作圖。

3.3 風(fēng)浪性淺點(diǎn)

航道疏浚施工中極易受到暴風(fēng)雨的影響而造成海浪過大的情況出現(xiàn)，此時(shí)對(duì)于絞吸船的檢測會(huì)產(chǎn)生一定的不良影響，那么所檢測的橋架深度尺寸也會(huì)發(fā)生一定的變化，橋架下放深度尺寸不合格，最終導(dǎo)致淺點(diǎn)問題的存在。對(duì)于風(fēng)浪淺點(diǎn)的位置可以通過開挖層的調(diào)節(jié)方式來保證其達(dá)標(biāo)。

4結(jié)論

航道疏浚是保證航道運(yùn)行效率的關(guān)鍵性措施，在實(shí)際操作中主要采用絞吸船的方式，但是需要綜合考慮到各種影響因素，嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，從而達(dá)到施工的目標(biāo)，滿足航道運(yùn)輸?shù)膶?shí)際需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳惠敏. 航道疏浚工程施工工藝[J]. 珠江水運(yùn)，2015，（14）：52-53.

[2]廖君偉. 航道疏浚工程施工措施[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017，（13）：1710-1710.

[3]黃中行. 淺談航道疏浚工程施工[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015，（17）：563-563.