水利工程建設(shè)中的清淤疏浚施工工藝

孔令竹

（上海交通建設(shè)總承包有限公司，上海 200136）

1 引言

水資源是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。受經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和居民生活等因素的影響，部分河湖的生活垃圾聚集、淤泥堆積現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重，不利于養(yǎng)護(hù)堤岸、河道防洪。針對(duì)河道淤積問(wèn)題，需要采取行之有效的清淤疏浚措施，因此重點(diǎn)研究清淤疏浚施工工藝具有重要意義，通過(guò)科學(xué)的施工工藝取得良好的清淤疏浚效果，并實(shí)現(xiàn)淤泥的無(wú)害化處理以及高效利用[1]。

2 工程概述

本工程位于上海市青浦區(qū)白鶴鎮(zhèn)，西起老白石路對(duì)應(yīng)水域，東至油墩港。工程實(shí)施范圍為上海市境內(nèi)蘇申港內(nèi)港線西段航道（含外青松公路橋、G1503 高速公路橋范圍），江蘇省用地范圍內(nèi)的工程內(nèi)容不在本工程范圍內(nèi)。本次疏浚航道長(zhǎng)度為4 975 m，規(guī)劃航道面寬120 m，疏浚底寬為80 m，航道底縱坡i=0。陸上開挖量約48.6 萬(wàn)m3，疏浚土方量約148.2 萬(wàn)m3，總疏浚工程量約196.8 萬(wàn)m3。疏浚土級(jí)別1 級(jí)、2 級(jí)和3 級(jí)比例分別為25%、15%和60%。疏浚斷面參數(shù)見表1。

表1 疏浚斷面參數(shù)表

3 施工工藝

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程采用陸上開挖和水下疏浚兩種方式施工。按照先陸上開挖、再水下疏浚的流程有序施工。

3.1 陸上開挖

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，較多施工段現(xiàn)狀護(hù)岸前沿邊線均位于設(shè)計(jì)航道底邊線至河道規(guī)劃藍(lán)線范圍內(nèi)，開挖面積均較大，故考慮新建護(hù)岸前沿線前方土方以及取直段土方采用陸上開挖方式施工,即常規(guī)的“挖、運(yùn)、卸”工藝，挖土采用挖掘機(jī)，運(yùn)土和卸土采用泥駁船、自卸車。

挖掘機(jī)挖土?xí)r采用“分區(qū)、分段、分塊”方式，開挖深度原則上以實(shí)際開挖情況進(jìn)行控制，具體以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以“能挖則挖”為原則操作施工。挖深后，現(xiàn)狀護(hù)岸前沿臨水處預(yù)留約3 m 寬土方(老擋墻)暫不開挖，使期自然形成水壩，待壩內(nèi)土方裝運(yùn)完成后再采用挖斗挖泥船挖除水壩。場(chǎng)內(nèi)短駁的設(shè)備配置方案為2 臺(tái)挖機(jī)和4 臺(tái)自卸車[2]。

為確保工程有序進(jìn)展，分塊開挖同時(shí)最多不超過(guò)3 塊，且塊與塊分散開挖，以確保施工期間不同時(shí)占用較長(zhǎng)航道。

本工程陸上土方運(yùn)輸分為兩種形式：

1）陸上土方使用土方車轉(zhuǎn)運(yùn)施工工藝流程：測(cè)量放線→分塊分層開挖→土方車轉(zhuǎn)運(yùn)→轉(zhuǎn)運(yùn)至土方棄置區(qū)；

2）陸上土方水上運(yùn)輸施工工藝流程：測(cè)量放線→分塊分層開挖→土方轉(zhuǎn)運(yùn)至臨時(shí)靠泊點(diǎn)→裝載至運(yùn)泥船→水上運(yùn)輸→靠泊在臨時(shí)卸泊點(diǎn)→吹泥管線吹填至土方棄置區(qū)。

3.2 水下疏浚

3.2.1 施工定位

以鋼樁定位的方式對(duì)自航挖泥船定位，在取得較高定位精度的同時(shí)減小鋼樁占用的面積，留出充足的自航挖泥船作業(yè)空間。

3.2.2 開挖方法

以鋼樁定位為準(zhǔn)，分為多個(gè)長(zhǎng)度約為500 m 的施工段，再分層、分條依次開挖，每層厚度為2 m，每條寬度為10～12 m。開挖期間，用GPS 和數(shù)字化測(cè)深儀及時(shí)檢測(cè)，評(píng)價(jià)開挖質(zhì)量。分條開挖時(shí)，相鄰兩條重疊3 m 寬，避免漏挖。

施工區(qū)浚前水深不足且有自然回淤時(shí)，先開挖淺段，再逐步拓寬加深，解決挖泥船受制于施工場(chǎng)地條件的問(wèn)題。挖泥船從上游開始，逐步向下游運(yùn)行，挖泥擾動(dòng)的泥沙將被水流沖刷，進(jìn)一步提升疏浚效果。

若浚前水下土質(zhì)以硬黏性土為主并且水下地形平坦，全槽逐層向下均勻挖泥，避免壟溝的出現(xiàn)。若浚前斷面中間與兩側(cè)的水深基本一致，按照先中間、再周邊的順序開挖。

本工程施工現(xiàn)場(chǎng)有多座橋梁，開挖時(shí)嚴(yán)格控制開挖深度，尤其是兩岸堤坡腳下、橋墩、橋臺(tái)的挖深，以免因超挖而影響橋梁的結(jié)構(gòu)完整性和穩(wěn)定性。以規(guī)劃的開挖范圍為準(zhǔn)，拋設(shè)臨時(shí)浮標(biāo)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管控，使船舶能夠正常通航。

3.2.3 障礙物的處理

施工現(xiàn)場(chǎng)有沉船或其他障礙物時(shí)，在施工前做全面的勘探，確定障礙物的位置、深度、尺寸，必要時(shí)可采用磁力儀或側(cè)掃聲吶做深入的檢查，掌握障礙物的實(shí)際情況后，制訂處理方案，采取打撈、拆遷等處理方法。若通向拋泥區(qū)的航線或拋泥區(qū)內(nèi)有障礙物，需設(shè)置浮標(biāo)標(biāo)示。在清理障礙物后，需要將其轉(zhuǎn)移至指定位置，不可隨意存放，否則仍有可能影響疏?；蛘Ｍê絒3]。

3.2.4 現(xiàn)場(chǎng)控制

施工過(guò)程中，定期校核挖泥船的定位標(biāo)志，經(jīng)過(guò)暴雨、大風(fēng)等惡劣天氣后，也需校核。定位采用GPS，提高定位精度。通過(guò)GPS 或?qū)?biāo)校正船位，由挖泥船在指定的施工位置按特定的深度要求開挖。根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定挖槽邊坡的放坡寬度，將水下斷面開挖成臺(tái)階形。開挖分段、分層、分條依次進(jìn)行，相鄰兩段、兩條間充分銜接，避免漏挖。后施工地段與先施工地段的重疊寬度不少于土體厚度的1.5 倍，適度重疊可避免淺埂。根據(jù)下超上欠的原則，超欠比為1.0～1.5。

施工前，校核驗(yàn)潮儀、水尺等儀器，保證檢測(cè)精度；施工期間，定期檢查，并根據(jù)挖泥船的吃水深度及時(shí)修正。

對(duì)于因泥層厚度、水流、波浪等因素而引起的回淤現(xiàn)象，在此區(qū)域開挖時(shí)需適當(dāng)增加施工超深，根據(jù)施工初期的試挖結(jié)果控制超深量，并以實(shí)際施工情況為準(zhǔn)，靈活修正。隨著施工現(xiàn)場(chǎng)水位的變化，動(dòng)態(tài)控制挖泥船抓斗的下放深度。開挖期間，由專員及時(shí)通報(bào)水位、開挖深度各項(xiàng)觀測(cè)結(jié)果，作為開挖作業(yè)的參考。考慮到本標(biāo)段開挖期間可能有回淤現(xiàn)象，采取的開挖順序是先挖上層和回淤較小的地段，接近完工時(shí)再開挖最后一層和回淤最嚴(yán)重地段，并根據(jù)開挖至竣工的持續(xù)時(shí)間靈活控制回淤超深的預(yù)留量，確保施工后的挖槽滿足深度要求[4]。

3.3 安全管理措施

在施工區(qū)設(shè)置必需的信號(hào)。請(qǐng)港監(jiān)派人指導(dǎo)，設(shè)立足夠的航標(biāo)、浮標(biāo)和燈標(biāo)等，以確保船只的航行安全。施工期間遵守當(dāng)?shù)睾竭\(yùn)規(guī)定，注意避讓過(guò)往船只。施工單位與當(dāng)?shù)睾竭\(yùn)主管部門密切溝通，接受相關(guān)部門的管理。船舶操作人員嚴(yán)格遵循規(guī)章制度，按照規(guī)范開展工作，確保船舶航行、作業(yè)、停泊均在安全的前提下進(jìn)行。對(duì)于多霧地區(qū)，加強(qiáng)安全管理，根據(jù)交通運(yùn)輸部霧天航行規(guī)則進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工，禁止碰撞。參與本工程施工的運(yùn)輸船舶，應(yīng)按照船檢和海事部門有關(guān)規(guī)定，配備合格的持證船員，根據(jù)航行和施工需要準(zhǔn)備足量的助航、通信、救生等配套設(shè)備，定期盤點(diǎn)，保證各類配套設(shè)備的質(zhì)量可靠，數(shù)量充足。水下作業(yè)時(shí)，由專人在現(xiàn)場(chǎng)指揮，施工人員依據(jù)訊號(hào)規(guī)范進(jìn)行水下作業(yè)。

4 疏浚土管理

4.1 消納場(chǎng)地建設(shè)

依據(jù)消納場(chǎng)地位置，以場(chǎng)地為單位專門制定與場(chǎng)地匹配的船舶或車輛運(yùn)輸線路，必要時(shí)應(yīng)組織船舶試航；水上運(yùn)輸和土方處置上岸時(shí)，應(yīng)注意吹泥船等處置船舶?？恳?，注意對(duì)航道已有護(hù)坡、護(hù)岸的保護(hù)措施，必要時(shí)增加臨時(shí)靠船樁等保護(hù)設(shè)施，以及增加對(duì)護(hù)岸水平和沉降位移監(jiān)測(cè)的措施，相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)每日?qǐng)?bào)備監(jiān)理單位；水上吹泥船航道寬度，應(yīng)至少滿足半幅通航要求，不得阻礙航道，并且具備能滿足運(yùn)輸船回轉(zhuǎn)調(diào)頭的水域；吹泥船位置上游或下游，應(yīng)配備至少1～2 處運(yùn)輸船舶臨時(shí)?？吭O(shè)施，嚴(yán)禁船舶在既有護(hù)坡、 護(hù)岸上臨時(shí)安裝帶纜、系纜設(shè)施。

1）消納場(chǎng)所采取吹填方式的，排泥場(chǎng)圍堰斷面形式根據(jù)吹填厚度、圍堰土質(zhì)等綜合考慮，做好場(chǎng)內(nèi)尾水監(jiān)管措施，主要措施包括場(chǎng)內(nèi)黏土層防滲、防滲膜防滲等。

2）在水源保護(hù)區(qū)、周邊有重要水體或其他敏感位置的，吹填區(qū)場(chǎng)地應(yīng)設(shè)置尾水池，并增設(shè)尾水循環(huán)設(shè)備和對(duì)應(yīng)管道，實(shí)現(xiàn)尾水循環(huán)利用，減少排放量。

3）在尾水檢測(cè)結(jié)果滿足DB 31/199—2018《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求后，才可排放尾水。排泥場(chǎng)地邊界處設(shè)置連續(xù)封閉的圍護(hù)設(shè)施，管理施工現(xiàn)場(chǎng)，不妨礙正常交通秩序。且必須保證圍護(hù)設(shè)施的完好、整潔，必須保持施工現(xiàn)場(chǎng)與外界的有效隔離；杜絕無(wú)圍護(hù)施工，杜絕使用殘缺圍護(hù)。圍擋的高度以2 m 為宜，采用耐火性質(zhì)的硬質(zhì)材料。由專員對(duì)排泥現(xiàn)場(chǎng)采取封閉式管理措施，使員工在指定范圍內(nèi)施工，并要求與施工無(wú)關(guān)的人員均不可進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。

4.2 信息化管理

1）建立基于北斗定位系統(tǒng)的信息化監(jiān)管系統(tǒng)：系統(tǒng)具備作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，船舶高精度實(shí)時(shí)定位及歷史軌跡查詢，運(yùn)輸線路電子圍欄，電子工單和工程量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)等功能，對(duì)疏浚、運(yùn)輸、裝卸等作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行全覆蓋、全天候的監(jiān)管。

2）軟件：項(xiàng)目參加各方可以直接通過(guò)電腦網(wǎng)頁(yè)登入平臺(tái)，平臺(tái)融合天地圖、衛(wèi)星圖及疏浚施工平面圖，功能模塊包含系統(tǒng)管理模塊、監(jiān)控管理模塊、船舶管理模塊、日?qǐng)?bào)管理模塊、可視化展示模塊等，實(shí)現(xiàn)疏浚船舶的數(shù)字化管理。在各類功能模塊的配合下，管理人員能夠及時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)施工信息，采取針對(duì)性的管理措施。

3）硬件：疏浚施工區(qū)、卸點(diǎn)排泥場(chǎng)安裝視頻監(jiān)控設(shè)備，接入信息化平臺(tái)，可獲取疏浚土裝卸等重點(diǎn)環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控和歷史記錄；疏浚挖泥船、運(yùn)輸船、安裝亞米級(jí)高精度北斗定位設(shè)備，可獲取挖泥船、運(yùn)輸船實(shí)時(shí)船位、航速信息和歷史軌跡。

4）電子圍欄功能：根據(jù)疏浚土運(yùn)輸方案，將運(yùn)輸船既定航線逐艘錄入，劃定電子圍欄，設(shè)置圍欄報(bào)警功能，當(dāng)船舶偏離既定航線即觸碰電子圍欄觸發(fā)平臺(tái)報(bào)警提示。

5）自動(dòng)航線記錄和電子工單功能：通過(guò)劃定挖泥船作業(yè)區(qū)和吹泥點(diǎn)，運(yùn)輸船舶裝載完成離開挖泥船作業(yè)區(qū)和進(jìn)入吹泥點(diǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)記錄，完成一次定點(diǎn)定航線記錄。通過(guò)對(duì)航行軌跡查詢，可以獲取該航次疏浚土對(duì)應(yīng)的疏浚斷面及對(duì)應(yīng)卸點(diǎn)，解決疏浚土定點(diǎn)定向的信息化監(jiān)管，大大提高疏浚土的可追溯性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，清淤疏浚是優(yōu)化水利工程使用狀態(tài)的重要方式，工程人員應(yīng)根據(jù)淤泥無(wú)害化處理、資源利用最大化的要求制訂清淤疏浚方案，配套挖泥船及輔助設(shè)備，依據(jù)規(guī)范在指定范圍內(nèi)進(jìn)行清淤疏浚。經(jīng)過(guò)本文的分析，提出水利工程清淤疏浚施工工藝的應(yīng)用要點(diǎn)，希望所提內(nèi)容對(duì)同仁有參考作用。