急流河段工程中轉(zhuǎn)運(yùn)技術(shù)的應(yīng)用

陸少鋒 ,覃才勇 ,梁進(jìn) ,楊超，陳其龍

（1.廣西新港灣工程有限公司，廣西 南寧 530200；2.廣西壯族自治區(qū)水下破巖工程研究中心，廣西 南寧 530200；3.桂林理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541004；4.廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530023）

施工期風(fēng)力達(dá)到5 級以上時，平板駁靠泊及臨時碼頭難度增大，表現(xiàn)為風(fēng)力增大后，靠泊路線無法精準(zhǔn)掌控，易造成船機(jī)碰撞損壞。勉強(qiáng)靠泊后，由于大風(fēng)形成的涌浪，即使在平板駁拋設(shè)尾錨情況下，平板駁穩(wěn)定性不足易造成船體搖晃，增加轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備作業(yè)難度，施工作業(yè)安全條件降低。對于急流河段工程施工技術(shù)，已有眾多專家、學(xué)者對其進(jìn)行了研究和改進(jìn)。

梁進(jìn)等[1]通過實(shí)踐總結(jié)研發(fā)一套急流灘鉆機(jī)船鉆孔爆破施工關(guān)鍵技術(shù)，綜合應(yīng)用模塊化組合船體、七錨纜船舶定位、套管垂直導(dǎo)向系統(tǒng)、平行雙滾筒錨機(jī)、起爆網(wǎng)路等炸礁施工關(guān)鍵技術(shù)，使施工船在任意航區(qū)調(diào)遣施工；范懷斌等[2]改變傳統(tǒng)的船體建造方法，采用拼裝船后進(jìn)行施工可減少工程船儲備量，有效避免部分工程船無法進(jìn)入作業(yè)區(qū)域而停航；范懷斌等[3]通過使用鉆機(jī)垂直導(dǎo)向技術(shù)，在急流條件下保持了鉆機(jī)套管升降系統(tǒng)操作穩(wěn)定；姚方明等[4]設(shè)計(jì)出船艏兩錨纜“八”字形布置，解決工程船在急流環(huán)境下易移位、施工困難的問題；李松濤等[5]對施工工藝復(fù)雜的情況，提出采用平板駁輔助耙吸挖泥船施工工藝，通過將平板駁與耙吸船進(jìn)行綁靠，使平板駁成為耙吸挖泥船與碼頭水工建筑物之間的緩沖；王洪貴等[6]針對駁船滾動裝卸重大件貨物過程中的船舶浮態(tài)控制問題，根據(jù)潮汐、貨物、車輛、駁船和碼頭等各方面的實(shí)際情況，分析駁船滾動裝卸重大件貨物的方式，給出計(jì)算辦法，參照相關(guān)規(guī)范和運(yùn)輸實(shí)踐的要求，設(shè)計(jì)滾動裝貨方案；王雪剛等[7]針對灣區(qū)淺水域淺吃水半潛駁運(yùn)輸海底沉管管節(jié)的方案，借助水動力勢流理論，探討淺吃水半潛駁在淺水域駁運(yùn)沉管管節(jié)的運(yùn)動響應(yīng)；張江南等[8]針對國外某河口港區(qū)吞吐量日益增長、乘潮窗口期有限、通航需求較高和通航環(huán)境復(fù)雜的矛盾,采用仿真試驗(yàn)方法進(jìn)行航道通過能力分析。

本文在已有研究成果的基礎(chǔ)上，依托欽州港大欖坪作業(yè)區(qū)工程現(xiàn)場情況，提出了將礁石料向深水位置推填形成臨時低潮位靠船平臺，將臨時靠船點(diǎn)設(shè)置在深水側(cè)利用高潮位乘潮施工，平板駁在圍堰一側(cè)實(shí)施側(cè)面拋填，加快圍堰的修筑。經(jīng)實(shí)際工程驗(yàn)證效果較好，以期為類似工程整治提供參考。

1 工程概況

本工程項(xiàng)目位于廣西欽州港的大欖坪作業(yè)區(qū)，南接大欖坪南作業(yè)區(qū)，其地理坐標(biāo)為：21°42'0.41"N、108°38'6.99"E。位于欽州灣內(nèi)金鼓江口東側(cè)，規(guī)劃的大欖坪港區(qū)的大欖坪作業(yè)區(qū)，緊鄰欽州保稅港區(qū)的西北側(cè)。本項(xiàng)目擬建一個5 萬和兩個7 萬噸級通用泊位，碼頭岸線總長757m。炸礁施工分為三個區(qū)域，分別為基槽、停泊地、回旋水域。其中基槽設(shè)計(jì)底標(biāo)高-15.6m；設(shè)計(jì)停泊地底標(biāo)高-15.0m；回旋水域設(shè)計(jì)底標(biāo)高-12.8m。根據(jù)環(huán)評報告以及海洋環(huán)保部門的要求，項(xiàng)目需采用“先圍后填”的方式，圍堰需填筑好后，才能進(jìn)行后方回填施工。前期平板船利用臨時圍堰作為上料平臺，受潮水限制比較大，低潮時平板船無法靠岸轉(zhuǎn)運(yùn)。根據(jù)招投標(biāo)及圖紙要求，吹填區(qū)面積252275m2，吹填區(qū)為不規(guī)則形狀，回填完成面標(biāo)高為+4.75m，回填方量為139.1 萬m3。

2 施工作業(yè)主要影響因素

2.1 風(fēng)力因素

大風(fēng)天氣，實(shí)測風(fēng)力達(dá)到5 級后，平板駁靠泊挖泥船及臨時碼頭難度增大，主要體現(xiàn)為風(fēng)力增大后，靠泊路線無法精準(zhǔn)掌控，易造成船機(jī)碰撞損壞。勉強(qiáng)靠泊后，由于大風(fēng)形成的涌浪，即使在平板駁拋設(shè)尾錨情況下，平板駁穩(wěn)定性不足引起船體搖晃，增加轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備作業(yè)難度，施工作業(yè)安全條件降低。

2.2 潮差因素

根據(jù)潮差的特點(diǎn)，臨時碼頭分為4 個靠泊點(diǎn)，分為兩高兩低，能實(shí)現(xiàn)高低潮同時作業(yè)兩條平板駁。實(shí)際施工過程由于潮位的變化不規(guī)則，導(dǎo)致在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，平板駁轉(zhuǎn)運(yùn)過半需要 更換靠泊點(diǎn)，單船轉(zhuǎn)運(yùn)時間增加。臨時碼頭規(guī)劃設(shè)置為潮差2m 至5m 可正常使用，每月遇到大潮或極低潮位，則需要對靠泊碼頭高程進(jìn)行加高或者降低，單船靠泊時間增加。潮差變化過大會影響轉(zhuǎn)運(yùn)實(shí)施的效率。

2.3 回淤因素

清礁工程量較大，轉(zhuǎn)運(yùn)效率較低，無法短時間內(nèi)完成大規(guī)模面積清礁，導(dǎo)致清礁施工區(qū)內(nèi)形成回淤。其次，平板駁裝運(yùn)礁石的施工工藝，無法實(shí)現(xiàn)像泥駁裝載后的疏浚泥水混合物沉淀。平板駁裝載礁石后，疏浚泥水混合物直排如施工區(qū)，長時間累積下造成施工區(qū)回淤。回淤過大將導(dǎo)致礁石含泥過大，增加轉(zhuǎn)運(yùn)施工難度，主要體現(xiàn)為平板駁跳板、甲板以及轉(zhuǎn)運(yùn)施工道路泥水混合物增多，影響車輛行走，易出現(xiàn)打滑，特別在靠泊地和跳板連接處，由于摩擦力減小，自卸車頻繁出現(xiàn)打滑，易發(fā)生車輛失控。

2.4 水流因素

平板駁采用船尾拋錨以及跳板搭立在靠泊點(diǎn)后利用地錨掛纜形成錨定，平板駁實(shí)現(xiàn)錨定穩(wěn)固后進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)施工。流速過快則會增加靠泊難度，船頭方向不易掌握，跳板搭接位置不合適。或在錨定住后由于流速過快，會導(dǎo)致跳板脫離靠泊點(diǎn)，造成轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)輸車無法行走，平板駁需要前頂解決跳板脫離問題，造成轉(zhuǎn)運(yùn)中斷，增加單船轉(zhuǎn)運(yùn)施工時間。

2.5 降水因素

降雨后，平板駁甲板、跳板、轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)輸?shù)缆窛窕瑢?dǎo)致轉(zhuǎn)運(yùn)車輛打滑，無法載重運(yùn)輸。礁石料本身含水量較多，加上降雨，增加推土機(jī)攤鋪礁石料難度，對施工效率造成影響，同時也降低了設(shè)備使用率，易出現(xiàn)攤鋪不及時，現(xiàn)場礁石料堆積過多，攤鋪效果差等影響。

3 施工方案

根據(jù)后方陸域回填施工地形特點(diǎn)，以及施工成本的考量，項(xiàng)目實(shí)施礁石回填施工分為兩個階段。第一階段施工采用平板駁進(jìn)行裝料，用鏟車進(jìn)行水上拋填，該階段的施工需要進(jìn)行水深區(qū)域的劃分，并規(guī)劃好回填區(qū)通航水路。結(jié)合當(dāng)?shù)爻彼兓奶攸c(diǎn)，劃定不同潮位的拋填區(qū)，能最大限度地利用好各個階段的潮位，提高乘潮施工時間利用率。每月大潮期間，可利用裝載量較小的泥駁進(jìn)行拋填，可提高泥駁的施工效率，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)拋填。第二階段采用施工采用自卸車、挖掘機(jī)、推土機(jī)等設(shè)備組合進(jìn)行礁石轉(zhuǎn)運(yùn)，該階段施工需建設(shè)好臨時靠泊碼頭，臨時碼頭通航水深要求達(dá)到-5m 以上，滿足平板駁滿載航行。平板駁裝料完成靠泊臨時碼頭，由挖掘機(jī)進(jìn)行裝料，自卸車進(jìn)行運(yùn)輸至指定卸料點(diǎn)，推土機(jī)完成攤鋪施工。

3.1 臨時圍堰

進(jìn)行陸域回填施工時，必須在回填區(qū)靠海側(cè)建筑臨時圍堰，阻隔回填料涌向基槽，也為使得臨時碼頭盡快與岸上銜接，使得自卸車、推土機(jī)等設(shè)備能順利到達(dá)臨時碼頭，根據(jù)當(dāng)?shù)氐某彼兓?，圍堰頂?biāo)高為+5.0m,頂寬9 米，圍堰坡比為1:1，圍堰填筑材料采用清礁礁石。

3.2 臨時靠泊碼頭

采取平板船轉(zhuǎn)運(yùn)礁石上岸回填形成臨時碼頭，臨時碼頭需遠(yuǎn)離施工區(qū)，防止后期施工船舶對平板駁靠泊產(chǎn)生影響。利用已建圍堰作為道路，向海側(cè)推填礁石，利用塊徑較大的礁石料作為臨時碼頭坡腳壓腳塊石，防止臨時碼頭滑坡。

3.3 臨時航道

臨時航道的開挖深度，需考慮到平板駁的滿載吃水深度、型寬等船舶參數(shù)，按照臨時碼頭同時靠泊平板駁的數(shù)量，如同時靠泊兩條平板駁，臨時航道寬度應(yīng)寬于臨時碼頭長度，防止平板駁靠泊過于擁擠，或風(fēng)浪較大情況下，航道寬度不足，平板駁無法靠泊。臨時航道典型斷面圖如圖1 所示。

圖1 臨時航道典型斷面圖

3.4 深度控制

施工前在施工區(qū)域設(shè)置潮位站，配備自動潮位遙報儀和在抓斗船上安裝潮位接收器，施工船舶實(shí)時接到潮位數(shù)據(jù)。挖泥船根據(jù)所開挖范圍的分層挖深和設(shè)計(jì)挖深，加上潮位遙報儀接收器顯示的實(shí)時潮位，控制泥斗下放的挖泥深度。同時預(yù)留適當(dāng)?shù)膫溆偕疃龋ㄟ^抓斗船上的定深裝置，控制泥斗的下放深度，提高挖槽平整度。在施工中必須勤看水位、勤測水深、勤對船位，只有當(dāng)實(shí)挖深度符合設(shè)計(jì)要求時，挖泥船才可前移，施工中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）挖深控制:挖深控制一般通過船首測量水深和船臺深度指示器類控制，根據(jù)當(dāng)時潮位遙報的實(shí)時潮位數(shù)據(jù)，通過施工船上的定深裝置來控制拋斗深度，確保挖深符合施工要求。

（2）水位修正控制:抓斗船施工前，在施工區(qū)域附近安裝潮位遙報儀和設(shè)立水尺，隨時掌握水位變化，及時調(diào)整抓斗的挖深。

（3）備淤深度確定:應(yīng)根據(jù)施工區(qū)回淤規(guī)律，控制好恰當(dāng)?shù)膫溆偎睢?/p>

（4）充泥控制:挖軟土?xí)r，當(dāng)抓斗切割泥土達(dá)到最大充泥量，即為最佳挖泥厚度。如超過最大充泥量，抓斗吊起過程中會有一部分泥土掉入已挖部位，造成淺點(diǎn)。為此應(yīng)增加抓斗重疊，使沖泥量適度。另外，也可控制抓斗寬度來控制充泥量。

（5）前移距控制:為了防止在前進(jìn)方向漏挖，造成疏浚深度不足，一般取抓斗張開寬度的0.6—0.7 倍作為前移距。在前移（進(jìn)關(guān)）之前必須檢測實(shí)挖部位水深，當(dāng)深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時，方可前移。

3.5 礁石轉(zhuǎn)運(yùn)回填流程

礁石由抓斗船抓取裝入平板駁，由平板駁運(yùn)輸至臨時碼頭，在通過挖掘機(jī)、裝載機(jī)、自卸車轉(zhuǎn)運(yùn)至后方陸域進(jìn)行回填施工。為控制施工質(zhì)量，挖泥船清渣或疏浚采用分條開挖的施工方法。分條寬度根據(jù)挖泥船實(shí)際挖寬能力確定，浚13 船每格尺寸為6*4 米，灘11 船組為6*3 米。施工中，根據(jù)每個疏?；蚯宀陞^(qū)域的實(shí)際范圍劃定條數(shù)，每兩條之間保證有一定的重疊部分（1～2米），斗與斗之間亦要重疊，以避免漏挖。挖泥船超挖控制在0.4 米以內(nèi)，挖深控制由鏟斗斗臂上的刻度控制。實(shí)際施工中，若開挖層厚度大于3 米，還應(yīng)進(jìn)行分層開挖，即采用分條分層相結(jié)合的方法進(jìn)行，疏?；蚯逶m宜按先上游，后下游的順序進(jìn)行。在施工過程中安排專人進(jìn)行探水，以檢驗(yàn)開挖效果。

3.6 棄碴

對停泊地及調(diào)頭地進(jìn)行清淤，采用耙吸船、挖泥船相結(jié)合的形式進(jìn)行施工。首先第一步調(diào)入耙吸船將施工范圍大面積進(jìn)行反復(fù)耙吸開挖，2 至3 天必須自檢測量跟進(jìn)，對開挖已經(jīng)達(dá)到標(biāo)高的區(qū)域圈出，讓耙吸船更有針對性地對淺區(qū)進(jìn)行開挖，挖起的石渣裝在泥駁內(nèi)，由泥駁運(yùn)輸?shù)街付⊕伳鄥^(qū)進(jìn)行拋卸，并根據(jù)該區(qū)域的水深輔以測深儀監(jiān)測拋渣情況，避免局部堆積或出現(xiàn)超過設(shè)計(jì)標(biāo)高的情況。

4 結(jié)語

（1）類似項(xiàng)目設(shè)置臨時圍堰時應(yīng)預(yù)留后期圍堰合攏后持續(xù)乘潮拋填的位置，不再單一地選擇礁石上岸轉(zhuǎn)運(yùn)，在轉(zhuǎn)運(yùn)效率低的時候可以選擇繼續(xù)水上拋填，減少平板船滿料等待轉(zhuǎn)運(yùn)的情況，做到既不影響清礁及回填進(jìn)度，也可以提高平板船的利用率。

（2）后續(xù)類似項(xiàng)目應(yīng)充分考慮臨時碼頭修筑的時機(jī)，充分做好覆蓋層開挖、炸礁等施工的安排，及時修筑臨時碼頭，具備大規(guī)模轉(zhuǎn)運(yùn)礁石上岸的條件。