鑿巖棒與絞吸船組合施工工藝在疏浚工程中的應用

譚永想

（中交廣州航道局有限公司，廣東廣州511464）

鑿巖棒與絞吸船組合施工工藝在疏浚工程中的應用

譚永想

（中交廣州航道局有限公司，廣東廣州511464）

沙特扎瓦爾疏浚吹填施工過程中遇到極硬土質，在船機設備資源有限以及當地法律法規不允許水下爆破活動的條件限制下，采用抓斗船安裝鑿巖棒與絞吸船組合施工工藝，有效解決了挖泥船開挖極硬土質的施工難題。

鑿巖棒；基槽；土質；疏浚；抓斗船；絞吸船

1 工程概況

沙特扎瓦爾疏浚吹填工程位于波斯灣，處于沙特東側海岸線的Ras Al Khair。該工程主要施工內容是：新建北防波堤、調頭圓擴寬、港池及4個泊位基槽疏浚、東防波堤部分移除，疏浚土吹填至wave-up beach區域、泊位后方等，總工期31個月，總開挖方量約2 300萬m3。

根據招標文件提供的土質與鉆孔資料，港池與基槽施工區域上層土質均為中細砂，部分表層有0.5 m厚的砂巖帽覆蓋，標貫擊數小于30擊；下層多為松散—中密細粗砂，擊數大于50擊；-16.0 m以下為風化砂巖，擊數大于100擊。

工程初期調遣沙特境內現有的1艘7025絞吸船、1艘16 m3抓斗船進場施工。

2 基槽施工遇到無法開挖的極硬土質

由于基槽區域要優先開挖，浚深至-20.0 m交付水工單位施工，泊位后方400 m回填有節點限制，工期較緊，18號泊位按照以往的施工經驗，采用絞吸船分層開挖并順利挖至-16.0 m。

絞吸船根據DGPS顯示的平面位置利用主鋼樁定位，依據施工區域水深適當下放絞刀深度，依靠邊錨拉動船頭左右擺動、鋼樁臺車前進后退控制前后位置，通過絞刀攪動和泥泵輸送將疏浚土通過排泥管線輸送至吹填區。主要工藝流程為：絞吸式挖泥船展布、駐位→挖泥船橋梁、絞刀下放至泥層適深挖泥→泥土通過泥泵、輸泥管線→泥土由輸泥管口排到指定吹填區。絞吸船從表層至底層采用階梯式縮進放坡開挖，開挖斷面見圖1。

圖1 基槽開挖放坡圖Fig.1 The slope excavation of foundation trench

最底層開挖需根據水工單位石料準備進度制定計劃，避免基槽過早完成開挖而造成回淤。基槽底層滿足開挖條件后，繼續使用絞吸船開挖，開挖至基槽最南端時出現極硬土質，絞吸船開挖時抖動嚴重，絞刀齒損耗嚴重，當天損耗絞刀齒接近50個。排泥管管頭吹出的幾乎是清水及小部分絞刀頭磨碎的結晶石。根據在沙特達曼項目施工經驗及現有土質資料，此7025絞吸船的絞刀頭進場前已更換vosta絞刀系統，具有一定破巖能力，基槽表層開挖砂巖帽時效率較好，但是開挖至基槽底層遇到這種極硬土質時完全沒有效果。

絞吸船只能退出該施工區域，測量人員進行水深檢測，安排抓斗船進入該區域施工。抓斗船從絞吸船開挖過的水深較深與土質極硬交界處開始下斗，按照以往的施工經驗采用斜斗咬入式開挖，抓斗抓上來的只有一點碎巖石，大部分是清水。技術人員現場監控、采樣、分析土質，然后安排抓斗船操作手以自由落體方式下斗，抓斗船同樣出現較大幅度抖動，雙吊鋼絲松散，嚴重時偶爾出現鋼絲出軌，抓上來的仍然是清水及小部分小塊碎巖石。抓斗船在此區域反復以上施工2 d后，再次安排測量人員進行水深測量，測量結果顯示水深并沒有變化，絞吸船完成基槽開挖的其他位置出現回淤現象。

此時工期十分緊迫，業主、水工單位要求盡快交驗18號泊位基槽，面對底層極硬土質，絞吸船與抓斗船均無法開挖。

3 施工方案及比對分析

3.1 施工方案制定

通過絞吸船、抓斗船施工軌跡記錄及施工船舶挖泥操作手反饋的挖泥情況，同時結合水深測量圖的比對、挖泥現場觀察記錄、采樣的巖石綜合分析，首先確定基槽出現極硬土質的范圍約45 m×45 m，水深約-15.0～-16.0 m，詳見圖2。

圖2 基槽出現極硬土質的范圍Fig.2 The scope ofvery hard soilin foundation trench

雖然極硬土質的范圍小，但是施工難度很大。土質資料確定為結晶砂巖和石英巖，另外，新設計開挖的基槽和港池施工區受水深限制，無法配備泥駁，加上基槽出現塌方回淤。根據施工經驗，決定采用抓斗船安裝鑿巖棒與絞吸船組合施工的方案：抓斗船安裝鑿巖棒進行鑿巖碎巖→抓斗船卸錘換斗，把鑿碎的巖石清出基槽區域→絞吸船清理抓斗船鑿巖區域→施工水深測量分析。

施工方案制定后，從沙特境內的鄰近工地調遣50 t重的筆狀鑿巖棒（5 m×1 m×0.5 m）至扎瓦爾工程現場，抓斗船卸斗裝上鑿巖棒，有針對性地對此區域開展鑿巖、碎巖施工，見圖3。

圖3 抓斗船安裝鑿巖棒施工Fig.3 Construction of installing the rock breaking hummer in grab dredger

圖4 鑿巖后清除碎巖Fig.4 Clean the detritus after rock breaking

3.2 施工工藝

抓斗船鑿巖施工時，測量人員通過GPS定位并保證鑿巖區域的準確性，另外根據抓斗船船寬18 m，鑿巖棒寬0.5 m，抓斗開斗寬6.5 m等參數，抓斗船施工布線按7 m間距并重疊2 m，鑿巖鑿擊點布設時按2 m的間距，安裝潮位遙報接收儀，為抓斗船提供實時準確的潮位數據，鑿巖棒鋼絲標識刻度。

抓斗船技術人員按照施工導航電腦的背景圖范圍以及施工布線進行鑿巖，鑿巖棒每次均提出水面10 m左右做自由落體運動鑿擊該區域巖石，采用排斗、加密鑿擊次數的方式，達到碎巖的效果后再移船鑿擊下一個點位。

因為鑿巖棒下錘鑿巖比抓斗挖泥作業時自由落體運動頻率高很多，鑿巖棒必須采取安全措施，加裝保險鋼絲繩，避免鋼絲繩斷裂時鑿巖棒掉入基槽。

派遣技術人員常駐抓斗船，觀察記錄鑿巖棒施工過程中水深減去潮差是否加深，收集最新動態資料，觀察鑿巖棒磨損情況，隨時更新施工文件等。

抓斗船完成此區域的鑿巖覆蓋后，且鑿巖棒鑿擊水深加深明顯，則安排抓斗船卸除鑿巖棒更換抓斗，清除鑿碎的大塊巖石。

3.3 清除碎巖

抓斗船卸除鑿巖棒更換抓斗后，施工效果明顯，每次抓上來的均為鑿碎的大塊巖石（圖4）。

按照施工導航電腦背景圖及施工布線，抓斗船將此區域的大塊碎巖移出基槽，測量人員進行水深測量并更新絞吸船施工文件。絞吸船進入此區域施工，清除剩余碎巖及基槽回淤的泥漿后，再次進行水深測量。通過施工現場分析和水深測量圖比對，該施工方法效果明顯，水深從原來的-15.0 m、-16.0 m加深至-18.0 m、-19.0 m、-20.0 m，最后完成基槽開挖并順利交驗。

4 結語

鑿巖棒施工工藝在類似的疏浚工程中使用會越來越多，在某些工程地質復雜情況下也可以采用鑿巖棒進行施工區域的土質探摸，掌握更多更準確的土質資料。本次疏浚過程中遇到極硬土質，在船機設備資源有限以及沙特當地法律不允許水下爆破活動的條件限制下，采用了抓斗船使用鑿巖棒鑿巖與絞吸船組合的施工方法，有效解決了施工難題，加快了工程進度的同時減少絞吸船的磨損，對類似的疏浚工程具有借鑒作用。

[1]中交天津航道局有限公司.疏浚工程學[K].1997. CCCC Tianjin Dredging Co.,Ltd.Dredging engineering[K].1997.

[2]中交天津航道局有限公司.疏浚技術[K].1997. CCCC Tianjin Dredging Co.,Ltd.Dredging technology[K].1997.

[3]JTJ/T 320—96，疏浚巖土分類標準[S]. JTJ/T 320—96,Dredging soilclassification standards[S].

[4]中交上海航道局有限公司.疏浚工程手冊[K].1994. CCCC Shanghai Dredging Co.,Ltd.Dredging engineering manual [K].1994.

Application of rock breaking hummer and cutter suction dredger combination technology in dredging project

TAN Yong-xiang
（CCCC Guangzhou Dredging Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 511464,China）

In the process ofdredging and filling construction in Ras Az Zawr,Saudi Arabia,it found very hard soil,the dredger machine equipment with limited resources,and local laws and regulations has not allowed the underwater blasting,we applied the rock breaking hummer and cutter suction dredger combination technology in dredging project,it can effectively solve the dredger construction problems facing very hard soil.

rock breaking hummer;foundation trench;soil;dredging;grab dredger;cutter suction dredger

U616.21

B

2095-7874（2015）12-0050-03

10.7640/zggwjs201512012

2015-06-22

譚永想（1989—），男，廣東江門市人，助理工程師，工程測量技術專業，從事港航工程管理及工程測量工作。

E-mail：540282605@qq.com