項(xiàng)目前期疏浚工程量估算方法探討

張富玲

摘 要：目前疏浚工程量計(jì)算方式普遍采用軟件計(jì)算，尤其在可視化三維軟件CIVIL3D的流行應(yīng)用后，多數(shù)工程項(xiàng)目會(huì)建議采用該軟件進(jìn)行分土層的計(jì)算。然而，當(dāng)工程地質(zhì)變化較大而可利用計(jì)算的鉆孔信息缺乏時(shí)，該軟件存在的弊端凸顯，因此需要改變思路，用最常規(guī)的方法達(dá)到最優(yōu)的效果。本文給出的計(jì)算方法可為同類工程項(xiàng)目的疏浚量估算提供參考。

關(guān)鍵詞：國(guó)外工程;前期設(shè)計(jì)階段;巖面變化;疏浚工程;常規(guī)方法

中圖分類號(hào)：U617? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）04-0120-04

隨著國(guó)內(nèi)港口工程業(yè)務(wù)量不斷萎縮，積極開拓海外工程市場(chǎng)勢(shì)在必行，然而海外工程從意向談判到實(shí)際落地，需要經(jīng)歷一個(gè)較長(zhǎng)的周期，因此項(xiàng)目在真正開展詳細(xì)設(shè)計(jì)前需要經(jīng)歷較長(zhǎng)的前期設(shè)計(jì)階段。

受限于前期設(shè)計(jì)階段業(yè)主資金及報(bào)批等因素影響，前期方案設(shè)計(jì)階段無(wú)法大規(guī)模全面開展勘察測(cè)量等工作。對(duì)于地層變化不明顯的區(qū)域，因地層變化導(dǎo)致的疏浚工程量不會(huì)因鉆孔的疏密出現(xiàn)較大誤差;而對(duì)于地層變化較大的區(qū)域，疏浚工程量計(jì)算結(jié)果會(huì)因?yàn)楹笃阢@孔的加密出現(xiàn)較大誤差。針對(duì)上述情況，如何在前期設(shè)計(jì)階段準(zhǔn)確計(jì)算疏浚工程量是設(shè)計(jì)人員應(yīng)該考慮的問(wèn)題。

目前計(jì)算疏浚量主流軟件是飛時(shí)達(dá)和CIVIL3D，國(guó)外咨工認(rèn)可度較高的是采用CIVIL3D計(jì)算，該軟件在計(jì)算過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)模型創(chuàng)建，精確計(jì)算不同土質(zhì)類型的工程量。然而對(duì)于某些地層變化明顯的項(xiàng)目工程，尤其是巖石面變化較大的工程而言，鉆孔的不足導(dǎo)致在創(chuàng)建三維地質(zhì)模型時(shí)不能準(zhǔn)確反映真實(shí)地層變化，因此計(jì)算得到的疏浚工程量不被國(guó)外咨工及業(yè)主接受。因此，如何在鉆孔數(shù)量不足并且預(yù)算有限的情況下盡可能準(zhǔn)確地計(jì)算疏浚量是本文待探討的問(wèn)題。

本文基于國(guó)外某工程設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的疏浚量計(jì)算問(wèn)題展開論述，為其他同類型項(xiàng)目工程提供參考。

1項(xiàng)目概況

工程位于非洲某區(qū)域，擬建設(shè)集裝箱碼頭最大可?？看蜑檩d重量165000DWT（14000TEU）的超巴拿馬型集裝箱船，碼頭前沿深度按照-17m設(shè)計(jì)，內(nèi)航道及回旋圓設(shè)計(jì)底高程取-17.6m，外航道取-18.4m。項(xiàng)目簡(jiǎn)圖如圖1所示。

2項(xiàng)目初期勘探的溝通協(xié)調(diào)

根據(jù)業(yè)主提供資料及初期地勘資料得知，回旋水域及航道區(qū)域巖面掩埋較深，疏浚過(guò)程不涉及巖石炸礁等問(wèn)題，因此針對(duì)該區(qū)域的疏浚與國(guó)外業(yè)主間不存在分歧情況，故本文不做過(guò)多介紹。

在港池區(qū)域，業(yè)主提供鉆孔平面如下圖2顯示，鉆孔資料顯示，在鉆孔SP2、SC3和SP3位置區(qū)域處，存在明顯的淺埋巖層，巖面標(biāo)高在-7m至-12m之間;在鉆孔FE1～FE16所在區(qū)域存在顯著的淺埋巖層，其埋深標(biāo)高在-6m至-12m之間;尤其在鉆孔FE8所在位置，因其為局部高起的山丘，此處的巖面在該區(qū)域陡然高起，按照FE8揭示的信息，巖面高達(dá)+6.6m，由此可見(jiàn)該區(qū)域的巖面起伏顯著。

因鉆孔勘探年限時(shí)間較久，為準(zhǔn)確計(jì)算本區(qū)域各類土層的工程量，根據(jù)業(yè)主提供資料，經(jīng)與外方溝通協(xié)調(diào)后，決定在該區(qū)域重新開展勘察測(cè)量工作。根據(jù)規(guī)范要求，工可階段的鉆孔間距應(yīng)為200～500m，當(dāng)工程地質(zhì)為巖基時(shí)，勘探點(diǎn)宜局部加密，但因工期和成本費(fèi)用的限制，在沒(méi)有鉆孔區(qū)域按照工可階段鉆孔間距進(jìn)行布置，在業(yè)主提供鉆孔區(qū)域需結(jié)合業(yè)主提供鉆孔信息進(jìn)行統(tǒng)一評(píng)估計(jì)算疏浚工程量。

此外，為了探查整個(gè)疏浚區(qū)域的地質(zhì)情況，在整個(gè)疏浚區(qū)域進(jìn)行地球物理勘探（物探）分析。港池內(nèi)初期鉆探及物探布置如圖3所示。

綜合分析現(xiàn)有地質(zhì)資料，淺埋硬質(zhì)巖層主要分布在以下區(qū)域，見(jiàn)圖4。本疏浚區(qū)域存在的各種巖石種類如下：①全風(fēng)化混合巖（標(biāo)貫30～40擊，可挖掘）;②強(qiáng)風(fēng)化混合巖（標(biāo)貫160～180擊，可挖掘）;③中風(fēng)化混合巖（單軸抗壓強(qiáng)度在60MPa以上，需炸礁）;④微風(fēng)化混合巖（單軸抗壓強(qiáng)度在90MPa以上，需炸礁）。

3疏浚工程量地質(zhì)資料選取

因現(xiàn)有地質(zhì)資料中部分鉆孔的信息不全或與周邊鉆孔存在較大差異，無(wú)法用于準(zhǔn)確判斷巖面的分布情況，因此，在計(jì)算港池疏浚和基槽開挖的巖石疏浚量時(shí)，未采用以下鉆孔資料：

（1）鉆孔FE1、FE2和FE9～16：現(xiàn)有資料中沒(méi)有孔口標(biāo)高信息，無(wú)法準(zhǔn)確判斷各土層的標(biāo)高。

（2）鉆孔FE5和FE6：孔底標(biāo)高過(guò)淺（僅-15.0m左右），無(wú)法準(zhǔn)確揭示巖石分布。

（3）鉆孔FE8：與新增鉆孔09距離較近，且位于港池疏浚區(qū)域以外。

（4）鉆孔SP2：僅揭示在-10.26～-13.26m存在巖石夾層，但周邊已有鉆孔（21、AB-02、SC3、QY-01）均揭示該區(qū)域存在連續(xù)分布的巖層，其與周邊鉆孔差異顯著。

基于上述理由，在計(jì)算港池疏浚和基槽開挖施工過(guò)程中的巖石疏浚量，選取以下地質(zhì)資料：

4疏浚工程量計(jì)算方法探討

當(dāng)采用CIVIL3D創(chuàng)建三維地質(zhì)模型時(shí)，需要依托地質(zhì)模塊創(chuàng)建地質(zhì)模型數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)導(dǎo)入軟件地質(zhì)鉆孔信息數(shù)據(jù)生成三維地質(zhì)模型。鉆孔信息主要包含鉆孔坐標(biāo)及各土層的相對(duì)標(biāo)高等信息，因此如果采用該軟件進(jìn)行疏浚量的計(jì)算，為了保障計(jì)算結(jié)果的相對(duì)準(zhǔn)確性，因鉆探時(shí)間及鉆探設(shè)備等外部因素，業(yè)主提供鉆孔不建議采用參與計(jì)算，因此在模型創(chuàng)建過(guò)程鉆孔09將與鉆孔SP3進(jìn)行直線連接。在跟業(yè)主方進(jìn)行溝通過(guò)程中，業(yè)主方認(rèn)為采用軟件形成的巖面線性分布無(wú)法真實(shí)模擬實(shí)際情況，會(huì)造成較大的計(jì)算偏差，故此方法沒(méi)有被采納。

為此設(shè)計(jì)組對(duì)該區(qū)域計(jì)算工程量進(jìn)行相關(guān)探討，提出了兩種常規(guī)疏浚工程量計(jì)算方法：①先計(jì)算總的疏浚量，將不同鉆孔的不同土層厚度進(jìn)行疊加計(jì)算，按照不同土層所占總土層比重得出各土層疏浚工程量;②按照分塊法進(jìn)行巖石量的計(jì)算，即根據(jù)已有地質(zhì)資料揭示的巖面情況，通過(guò)綜合分析，在鉆孔之間劃定分界線，將疏浚區(qū)域分成多個(gè)區(qū)塊，每個(gè)區(qū)塊內(nèi)存在一個(gè)鉆孔，區(qū)塊內(nèi)的巖石疏浚量依據(jù)所在鉆孔的土層厚度乘以區(qū)塊面積進(jìn)行計(jì)算。

經(jīng)與專家及業(yè)主方討論后，業(yè)主方認(rèn)為區(qū)塊計(jì)算方法更能在有限的條件下盡可能精確計(jì)算疏浚工程量，因此本項(xiàng)目最終決定采用該方法進(jìn)行巖石疏浚量的計(jì)算。本項(xiàng)目中區(qū)塊劃分基本原則為以鉆孔間的中點(diǎn)連線為界，將疏浚區(qū)域分成多個(gè)區(qū)塊。但是若鉆孔與物探揭示信息存在較大巖面起伏時(shí)，如鉆孔11和QY-01位于明顯的局部巖面低洼區(qū)，兩個(gè)鉆孔揭示的巖面信息不能完整代表周邊的巖面分布情況，因此需結(jié)合物探信息綜合分析巖面分布再進(jìn)行計(jì)算分塊。

根據(jù)物探資料及現(xiàn)有鉆孔資料對(duì)港池區(qū)域進(jìn)行區(qū)塊劃分，劃分的區(qū)塊如圖5所示，各區(qū)塊及對(duì)應(yīng)控制鉆孔如表2、3所示。

5巖石疏浚工程量計(jì)算結(jié)果

針對(duì)本項(xiàng)目工程，邊坡疏浚坡度按照中～微風(fēng)化混合巖1：1，強(qiáng)風(fēng)化～全風(fēng)化混合巖1：1.5的坡度進(jìn)行計(jì)算，按照分塊法計(jì)算得到的巖石疏浚量如下表4所示。

除采用該分塊法進(jìn)行計(jì)算以外，為規(guī)避項(xiàng)目真正落地產(chǎn)生的炸礁風(fēng)險(xiǎn)，因此設(shè)計(jì)組也采用軟件進(jìn)行了相關(guān)驗(yàn)證計(jì)算，兩種計(jì)算方法的對(duì)比如表5所示。

通過(guò)對(duì)比分析，兩種計(jì)算方法存在較大差距的原因在于：采用軟件計(jì)算時(shí)因鉆孔數(shù)據(jù)問(wèn)題，僅采用現(xiàn)階段新鉆孔進(jìn)行三維地質(zhì)模型計(jì)算，鉆孔數(shù)量無(wú)法完全反應(yīng)真實(shí)巖層信息。分塊計(jì)算過(guò)程因不需考慮鉆孔標(biāo)高問(wèn)題，只需考慮不同種類巖石厚度等信息，因此該計(jì)算方法不僅規(guī)避了三維軟件模型計(jì)算中自身的缺點(diǎn)，同時(shí)一定程度上盡可能精確地計(jì)算出疏浚區(qū)域巖石量，從而減小了承包商的風(fēng)險(xiǎn)。

6結(jié)論

對(duì)于前期工程項(xiàng)目，當(dāng)疏浚工程區(qū)域巖面變化較大而又沒(méi)有辦法加密鉆孔時(shí)，要想盡可能得到較為精確的巖石疏浚量，采用常規(guī)計(jì)算方法有時(shí)會(huì)得到比三維軟件計(jì)算更為可靠的結(jié)果，從而為工程造價(jià)提供更有力的保障，規(guī)避未來(lái)疏浚施工中的不必要風(fēng)險(xiǎn)。

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