淺談港口疏浚工程施工技術(shù)難點(diǎn)

陶瑞強(qiáng)

（中港疏浚有限公司，上海 200000）

經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，為水路運(yùn)輸創(chuàng)造了良好的條件。港口疏浚工程，是港口安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，能提升航道的整體質(zhì)量，促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施升級優(yōu)化，繼而帶動物流運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展。港口疏浚施工中，耙吸挖泥船是一種大型設(shè)備，備有耙頭挖掘機(jī)具和水力吸泥裝置，可以一邊吸泥，一邊航行，提高了淤泥開挖效率。以下結(jié)合實(shí)踐，探討了港口疏浚施工技術(shù)以及耙吸挖泥船的運(yùn)用。

1 耙吸挖泥船的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 工作原理

耙吸挖泥船可以自航、自載、自卸，工作中處于航行狀態(tài)，不需要定位裝置，尤其適用于無掩護(hù)、狹長的沿海進(jìn)港航道，對其開展開挖和維護(hù)作業(yè)。耙吸挖泥船的工作原理和真空吸塵器類似：船上裝設(shè)離心泵，可從海底吸起水和泥，排入本船泥艙；當(dāng)泥艙裝滿，就去拋泥區(qū)排泥。挖泥船的艙容一般為500～1000m3，最小的能在水深3m條件下施工，最大的挖深達(dá)35m，可在風(fēng)浪較大的海上挖泥、航行及拋泥。

1.2 優(yōu)缺點(diǎn)

耙吸挖泥船的優(yōu)點(diǎn)是：船艏多裝有橫向推進(jìn)器，操縱性能良好；施工時不用錨或纜索定泊，對航行的干擾小，機(jī)動靈活性高，尤其適合在港口或通航的河道中施工。缺點(diǎn)則是：地質(zhì)較硬時挖不動，且開挖的泥沙中帶有大量水分，一定程度上影響產(chǎn)量，變相增加成本；可用于基建性疏浚、維護(hù)性疏浚，但范圍狹窄的水域施工受限，船舶航行施工需要一定水域作為旋回區(qū)域，對水深有一定要求。狹水道航行對船舶駕駛員和設(shè)備要求較高。

2 港口疏浚工程的施工技術(shù)難點(diǎn)

2.1 開挖轉(zhuǎn)存

疏浚施工中，受到地質(zhì)環(huán)境的影響，工程本身具有不可控性。例如，開挖和轉(zhuǎn)存期間，遇到高硬度石塊，或者石塊的直徑較大，很可能導(dǎo)致挖泥機(jī)受損。結(jié)合實(shí)踐，在不同底質(zhì)下施工，需要的耙齒數(shù)量或型號不同；水中含沙和泥密度越大、重量越大，航道阻塞的可能性越大；排泥管線的長度，會影響泵機(jī)效率，會影響挖泥船的運(yùn)行性能?？偟膩碚f，在硬質(zhì)土層環(huán)境下施工，受排泥管線長度的制約，會降低開挖效率，加重吸泥船的磨損情況。在淤泥土層環(huán)境下，挖泥船施工效率會有所提高。

2.2 開挖尺寸

疏浚施工中，要對開挖深度和平面進(jìn)行準(zhǔn)確控制，并且貫穿在施工作業(yè)全程。耙吸挖泥船上安裝DGPS設(shè)備，確保定位精準(zhǔn)，同時有助于控制船位。在船舶操作系統(tǒng)上安裝疏浚軟件v2.5或SCADA系統(tǒng)，可以清晰知道疏浚位置、施工效率，形成真實(shí)施工軌跡。控制開挖深度，首先要選取區(qū)域內(nèi)的潮位站、遙報儀等設(shè)備，配合人力監(jiān)測實(shí)現(xiàn)動態(tài)數(shù)據(jù)跟蹤更新。其中，超位遙報儀的工作頻率一般設(shè)定為10min/次，計算機(jī)接收信號后，由疏浚軟件進(jìn)行分析，從而確定耙頭的挖泥深度。定位設(shè)備和疏浚軟件相互配合，就能對開挖深度、疏浚范圍進(jìn)行控制。

2.3 潮汐作用

疏浚施工中，不可避免會受到潮汐作用的影響，導(dǎo)致施工環(huán)境更加復(fù)雜。傳統(tǒng)施工方案下，潮汐帶來外力作用，可能導(dǎo)致施工船位偏移；而且會沖擊航道，形成回淤影響施工效果，造成工期延長。對于潮汐問題，一方面，一般建設(shè)防波堤減小影響；另一方面，航道設(shè)計和潮汐盡量平行。

3 港口疏浚工程的施工技術(shù)關(guān)鍵

3.1 選擇工藝方案

耙吸挖泥船疏浚港口，首先要選擇合理的施工方案，目前主要有溢流或旁通施工法、裝艙施工法、吹填施工法三種：（1）溢流或旁通施工法是吸起泥漿后，利用管路直接拋到舷外，提高挖泥時間。降低對過往船只航行影響，可能會對附近的港池、航道水域造成淤積，對水域造成污染。（2）裝艙施工法的作業(yè)流程是：上線→放耙→啟泵吸泥裝艙→溢流→停泵收耙→航行→拋泥→返航→再上線，是耙吸挖泥船最主要、最常見的施工方法。（3）吹填施工法適用于取沙區(qū)較遠(yuǎn)、隔江取沙、挖吹結(jié)合作業(yè)，且吹距較短的情況。作業(yè)流程是：挖泥裝艙（取沙）→航行→靠泊專用吹填固定區(qū)域→接岸管線（或接浮管）→將泥漿沙吹到拋填區(qū)。

3.2 明確開挖尺寸

挖槽施工環(huán)節(jié)，技術(shù)要點(diǎn)有兩個：一是確定挖槽尺寸，滿足實(shí)際工程設(shè)計要求和標(biāo)準(zhǔn)。為避免漏挖，應(yīng)做好周圍挖槽之間的重疊施工，降低槽梗發(fā)生率。挖掘過程中，及時進(jìn)行測量，確保航道施工截面合理進(jìn)度，并對實(shí)際挖泥船走線進(jìn)行調(diào)整，發(fā)現(xiàn)漏挖及時參考截面圖挖槽施工作業(yè)。二是確定挖槽深度。先組織試挖，明確挖槽項(xiàng)目的深度，考慮到可能產(chǎn)生的回淤、漏挖、超挖等情況；然后分析測繪圖，選擇合適的施工工藝。

3.3 控制開挖順序

耙吸挖泥船疏浚作業(yè)時，應(yīng)堅持一定的開挖順序：（1）先淺后深。逐步加大水深，挖槽水深基本相近，然后同步增深。（2）先上游后下游。單向水流區(qū)域內(nèi)，先開挖上游，利用水流的沖刷作用，促使擾動的泥沙向下游移動，從而提高效率。（3）先中間后兩側(cè)。水流的流向和航道軸線平行，先開挖中間，貫通后形成深槽水，能增強(qiáng)沖刷作用，節(jié)省人力物力。（4）先兩側(cè)后中間。水流的流向和航道軸線有一定夾角，而且一側(cè)邊線的土質(zhì)較差，容易回淤至槽中，此時可以先開挖這一側(cè)邊線。（5）進(jìn)退挖泥法。如果挖槽較短，或開挖局部淺點(diǎn)，或水域受限不容易調(diào)頭，可將耙頭提高至安全高度，然后倒退至起挖點(diǎn)以外，再次進(jìn)來下耙繼續(xù)開挖，防止吸泥船倒退時疏浚設(shè)備受損。

3.4 應(yīng)對潮汐風(fēng)流

挖泥船開挖作業(yè)中的航行速度慢，載重較輕會受到風(fēng)力影響，載重較重會受到水流影響。為了應(yīng)對潮汐風(fēng)流的影響，保證不偏離預(yù)定的航跡線，應(yīng)根據(jù)風(fēng)力和水流的速度，修正壓差角和船首方向，注意橫槽時避讓，防止壓耙。

4 案例分析

4.1 工程概況

某離岸式碼頭港池疏浚項(xiàng)目，疏浚設(shè)計底深—16，具有深度大、工期緊、淺水區(qū)多的特點(diǎn)。疏浚區(qū)域的南側(cè)是陸地，西側(cè)是禁止通航區(qū)，北側(cè)是錨地。整個疏浚區(qū)域長度為11840m，寬度平均400m，疏浚面積達(dá)到473.6萬m2。結(jié)合勘察結(jié)果，疏浚區(qū)土質(zhì)主要為粉質(zhì)黏土，沒有硬土層；水深集中在12～13m，施工區(qū)域航道兩側(cè)為淺區(qū)，基本不受外海風(fēng)浪影響；航道入口處潮汐流的最大速度為6節(jié)，方向?yàn)?25°?；谝陨蠗l件，可以使用大型耙吸式挖泥船疏浚作業(yè)。

4.2 施工方案

配備多艘大型耙吸式挖泥船，艙容量為1萬m3左右，為了滿足施工中的吃水深度，施工技術(shù)方案設(shè)計如下：

第一，抽艙旁通施工。將船舶泥艙殘留的混合物排空，降低船舶空載吃水；疏浚土經(jīng)泥泵吸入后不進(jìn)艙，直接排出舷外；淺層泥沙擴(kuò)散至挖槽以外的水域，保持船舶吃水不變；利用潮差，耙吸挖泥船可進(jìn)行邊坡水域施工。規(guī)避壓耙風(fēng)險點(diǎn)。

第二，裝艙施工。該工程中使用的挖泥船，其泥門結(jié)構(gòu)是錐形，當(dāng)船尾吃水＞船首吃水時，打開距離溢流筒最遠(yuǎn)的一組進(jìn)艙閥，延長泥漿流動距離，增加沉淀時間，增加沉淀效果。

第三，采用疏浚集成控制系統(tǒng)、動力定位和動態(tài)航跡（DPDT），共同制定船舶的走行方向。結(jié)合疏浚區(qū)的水深圖，船舶所處的潮位高度、潮流方向，制定施工方法、疏浚走線和調(diào)整挖泥時間。耙吸挖泥船在航行過程中，密切觀察風(fēng)力和水流壓力造成的船舶風(fēng)流合壓差，避免造成壓耙、走線不到位、擱淺等事故。

4.3 施工效果

以上施工方法的配合，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)疏浚作業(yè)：（1）水深為7m及以上的區(qū)域，吸泥船能全天候進(jìn)行疏浚作業(yè)；（2）結(jié)合潮位變化，打開前泥門裝艙施工，潮位較高時在邊坡施工。（3）采用抽艙旁通施工法，可以在水深不足的區(qū)域進(jìn)行疏浚作業(yè)；（4）利用大潮及表層淤泥被擾動后的塌方和流動效應(yīng)，能在水深最淺的區(qū)域進(jìn)行疏浚作業(yè)。本工程中，大型耙吸式挖泥船嚴(yán)格按照預(yù)定的施工方案作業(yè)。

5 結(jié)語

綜上所述，港口疏浚多見于港口新建、擴(kuò)建和維護(hù)工程，耙吸挖泥船是主要設(shè)備，具有自航、自載、自卸的特點(diǎn)。港口疏浚施工中，技術(shù)難點(diǎn)主要有開挖轉(zhuǎn)存、開挖尺寸和潮汐作用，為了解決這些難題，實(shí)際施工應(yīng)合理選擇工藝方案，明確開挖尺寸，控制開挖順序，積極應(yīng)對潮汐風(fēng)流，確保疏浚作業(yè)按照計劃高效執(zhí)行，滿足施工標(biāo)準(zhǔn)要求。