港外航道整治工程及航道驟淤防治技術

尹煦

港外航道整治工程及航道驟淤防治技術

尹煦

Gang wai hang dao zheng zhi gong cheng ji hang dao zhou yu fang zhi ji shu

航道驟淤防治技術是海岸港口建設的一個難題，目前還沒有相對成熟的技術和理論。為了達到施工要求，還需要進一步對施工防治技術進行探討。本文以實際工程為例，對航道整治以及航道驟淤防治進行了探討，并提出了協同管理的管理措施。實踐證明，此項技術減淤效果顯著，保證了航道通航要求。

一、工程概況

本工程主要施工內容為新建擋沙堤，其中，南堤1760m，北堤1240m，總長合計30000m。均為拋石斜坡式防波堤結構，護面塊體為2t、4t、6t、8t扭王字塊不等。本工程設計拋石頂標高均為高潮臨水界面，陸上施工需要趕低潮作業。同時，陸上施工便道容易被潮涌破壞。本工程所處海域底標高較淺，不利于大型船舶作業，水上拋石和兩側護底塊石拋石均需要拋石船趕高潮作業或者轉由500t拋石船拋填施工。

二、工程難點

1.由于本工程海上施工條件比較差，經常會遇到大風、突風天氣，而且工程所處位置為沒有掩護設施的外海，有非常多的安全隱患，施工安全管理難度比較大。

2.本工程所在區域南、北兩側均無庇護，南、北風均會對施工造成影響。水上拋石時不能太高，同時護面塊體防護需及時跟進。

3.工程所在區域陸側工程項目較多，尤其是原道路改造會對施工交通產生影響；同時，節假日周邊民眾到海邊旅游人員較多，私家車數量多，交通壓力較大。

4.需要同時開展港口生產、工程施工、航道疏浚等工作，各個工作之間會產生比較大的干擾，協調任務比較重。

三、航道驟淤的有效防治

1.有效利用風波能理論

創建航道淤泥預報警體系，該體系的能量傳播形式為“風能—波能—泥沙運動—航道淤積”。經過認真分析實測資料，可以使航道驟淤量被快速精準地測量出來，從而為港口航道的疏浚及通航提供有效的根據。依據航道淤積的隨機特性、風浪的隨機特性，分析研究了10年以上的淤積資料和連續風浪信息，從而使統計概率曲線得到了較好的繪制，使不同程度的淤積量得到明顯顯示，從而形成了航道淤積隨機預報理論統計信息。

2.設置消能緩沖區，使用新型防沙堤結構

（1）對泥沙驟淤重現期的定義進行了確定，并在設計標準中進行了使用。以工程的實際特點為依托，科學的制定了外航道的通航標準和驟淤防治策略。在工程設計時，以淤泥粉沙質海岸的淤積特征為基礎，第一次將泥沙驟淤重現期提了出來，從而為今后制定驟淤防治標準、預測粉沙質海岸航道泥沙驟淤情況打下良好的基礎。

（2）在布置整治工程的防沙堤平面的時候，首次提出的布置形式為設置消能緩沖區，給港口的長遠發展保留了充足的空間。在總平面布置的時候，為了滿足港口遠期發展需求、改善流場、消減波能、安全通航以及防沙減淤，使用的布置模式為藕節型防沙堤，將寬2km、長4km的消能緩沖區設置在新建的兩道防沙堤的中間位置。使用

的布置模式為國內第一次提出的防沙堤消能緩沖區模式，從而使綜合防沙堤布置成為了獨創的最新模式。

（3）在對淤泥粉沙質港口航道進行治理的時候，使用了最新的防沙堤結構模式。在設計防沙堤結構的時候，由于施工現場的積水比較深，加之工程施工區域沒有足夠的石料，對過去的拋石斜坡堤結構進行了改造，將其上部結構進行更新，使用了倒L型胸墻和日字型塊體，從而使防沙堤的擋沙效果得到明顯提高，使工程造價和塊石使用數量得到了降低，給工程施工帶來了很多的便利。

3.防波擋沙堤布置

（1）側向口門布置

南、北防波堤采用環抱形式交錯布置，口門軸線方位東偏南60°，口門寬度100m，圈圍水域面積約1.26km3。

南堤總長1350m，堤頭水深-2.7m。起始段長427m，軸線角度57°~237°；軸線水深至-2.2m附近轉向弧線段，弧線半徑500m，弧線段長度757m；弧線段與堤頭之間的直線段長度166m，軸線角度148°~328°。

北堤總長837m，堤頭水深-2.7m。起始段長213m，軸線角度124°~304°；軸線水深至-3.6m附近轉向弧線段，弧線半徑1000m，弧線段長度458m；弧線段與堤頭之間的直線段長度166m，軸線角度148°~328°。

工程區漲潮流主要為東南方向，擋沙堤建設后開口向南，漲潮流需繞過防波堤進入港內，并在港內形成逆時針回流，整個漲潮期間，港內均有回流存在，隨著漲潮流的加強，港內回流的范圍也不斷增大。

建設后，其泥沙淤積和含沙量的分布均變現為由口門向西北方向逐漸減小的趨勢；同時近岸區北側（離口門較近）的含沙量約大于南側近岸（離口門較遠）。

（2）正門口擋砂堤布置

工程建設后，漲潮水體通過口門進入港內后，成扇形分散，且流速由口門至近岸逐漸減小，在港內沒有形成回流，港外高含沙量水體進入港內后不斷沿程落淤。在口門處淤積量較大約為0.9m（3個月）；至中部淤積量減小至0.5m（三個月）；近岸區為0.01~0.03m（3個月），含沙量也由口門向近岸逐漸減小，口門附近為0.9kg/m3；中部減小至0.55kg/m3，至近岸區含量不足0.1kg/m3。

基于以上原因，在此方案的基礎上，對平面布置方案進行了調整。在南、北防波堤采用側向口門大環抱布置，口門軸線方位東偏南41°，口門寬度150m，圈圍水域面積約1.89km2。南堤總長1656m，堤頭水深-3.8m。起始段長585m，軸線角度57°~237°；軸線水深至-2.4m附近逆時針旋轉連接弧線段，弧線段半徑2000m，弧線段長1071m。北堤總長1525m，堤頭水深-3.7m。起始段長90m，軸線角度82°~262°；軸線水深至0.1m附近順時針旋轉連接弧線段，弧線段半徑1500m，弧線段長1435m。

優化建設后，漲潮時受北堤的影響，在口門外側形成順時針回流，水流進入港內后受南堤的挑流影響又形成以逆時針回流，在口門區段形成雙回流漲潮期間港外高含沙量水體進入港內后，主要淤積在口門附近，回流影響范圍內（二區、三區）3個月的淤積量為0.8~0.9m；隨港內泥沙沿程落淤，向港池內部，水體含沙量逐漸減小，淤積幅度也越來越小，至近岸六區、七區，三個月的淤積幅度為0.02~0.04m。含沙量的分布也呈由口門至近岸逐漸減小的趨勢，口門處一區~三區的含沙量約為0.8~1.0kg/m3，至港池中部五區，含沙量降至0.5kg/m3；至近岸區含沙量為0.2kg/m3左右（如下圖所示）。

優化后淤積計算分區及淤積分布圖

四、防治航道淤積的成果

在進行工程施工的時候，外航道治理可以起到較好的減淤防沙作用，當工程建設完成以后，減淤防沙的效果會非常明顯，每年的減淤量可以達到900多萬立方米。通航條件得到了較好的改變，提升了外航道抵抗驟淤的水平，使航道的淤積強度被大大減低了，使淤積量得到了顯著的減少。外航道治理工程施工結束以后，從根本上改變了航道淤泥的挖掘性能，使疏浚效率得到了明顯的提高，促使港口建設邁進了嶄新的發展階段，使水運任務的完成得到了有效的保障。

五、結論

港外航道治理使企業的經濟效益得到了明顯提高，給企業帶來的主要經濟效益包括使企業的銷售利潤增加了，使鐵路運輸的費用得到了有效控制，使疏浚費用得到了有效的降低。平均每年可以節省疏浚費用 2.1億元，節約鐵路運輸費用20.31億元，增加了銷售利潤。

（作者單位：中交一航局第二工程有限公司）