航道疏浚工程施工工藝技術性研究

王如城

摘 要：疏浚工程是目前世界各國保障航道安全暢通最常用、最有效的整治措施之一，也是開發航道、增加和維護航道尺度的主要手段。目前常用的疏浚設備有耙吸挖泥船、絞吸挖泥船、射流泵挖泥船、抓斗挖泥船、鏟斗挖泥船等。這些施工工藝各有千秋，在選取的時候，應從工程建設規模、現場水域條件、巖土可挖性及施工區的水文、氣象等綜合因素考慮。為此我們通過一個工程案例，分析航道疏浚工程中如何科學、經濟、合理地選取施工工藝。

關鍵詞：航道疏浚 施工工藝 技術性研究

古代的疏浚方法是人在船（排、筏）上用長柄斗勺挖取水中泥沙，自從18世紀出現了以蒸汽機為動力的挖泥船以后，疏浚機具取得了日新月異的發展。世界上一些大江大河的中下游和河口區多采用疏浚維持航道水深。隨著廣東省高等級航道網的逐步實施，十二五期間以西江為代表的航道擴能升級工程穩步推進，為加快我省水運事業奠定了堅實基礎。而疏浚工程則是航道擴能升級中的“利劍”，為我省的航道擴能升級工程得以順利實施創造了有利條件，也為人類利用航道資源，完善水運行業積累了寶貴經驗。

航道疏浚使用的挖泥船按其工作原理和輸泥方式可分為水力式和機械式兩大類。一般應根據工程建設規模、建設要求、現場水域條件、疏浚土質、通航環境等因素進行綜合考量后選取。科學、合理的船舶施工工藝既能充分發揮船舶的性能，又能節約生產成本、縮短工期，促進航道整治效果的不斷提高。

1.工程案例

本工程為廣東省南部沿海地區某航道，該航道按通航3 0 0 0 t級海輪標準建設，航道尺度為6.5m×120m×650m。

本次航道整治工程總里程31㎞，疏浚里程25.8㎞。疏浚設計水深7.0m（含0.5m備淤深度）。其中上游段15.8㎞設計邊坡1：8，下游銜接出海口段10㎞設計邊坡1：10，設計疏浚工程量為873.25萬m3，計算（含超寬超深）工程量為1087.82萬m3，施工期回淤量為888萬m3，計劃工期為15個月，綜合運距為35.0km。

氣象情況：地處亞熱帶海洋性季風氣候區，多年平均氣溫為22.0℃，年均降雨量為1982.7mm；全年平均有28天大風日數（風力≥6 級）；全年10～16個霧日；年平均雷暴日數為78.6 天。

水文情況：具有徑流強、潮流弱和徑流年內分配不均的兩大特點，汛期徑流量占全年徑流量總量的74～84%。

2.船舶設備的選取和施工工藝設計

2.1 工程特點分析

根據巖土工程勘察報告，該層主要為淤泥，局部為淤泥質土，飽和，流塑～軟塑，局部軟，揭露平均厚度6.70m，標準貫入擊數N<1擊，巖土分級為2級。

本次擴能升級沿現有的1000噸級航道進行拓寬挖深，施工河段具有船舶通航密度大、通航環境復雜、疏浚工程量多、工期緊，施工難度大等特點。

2.2 施工船舶選取原則

（1）施工環境復雜，應優先考慮對過往船舶影響較小的施工工藝；

（2）本次疏浚工程量大，工期要求緊，應充分考慮生產效率較好的船舶；

（3）施工船舶本身應具有一定的靈活性，易于避讓過往船舶；

（4）工程位于珠江口一帶風浪大，應選擇抗風浪能力較好的船舶；

（5）本次涉及到航槽和兩側邊坡不同部位施工，因此應充分考慮船機的性能，采取有效設備，確保工程質量。

2.3 施工設備的確定

根據本工程特點，結合各疏浚施工船機的適應范圍與能力，經綜合分析，本工程施工有以下兩種設備可供選擇：

耙吸挖泥船：具有船舶大、抗風能力強，適合于開挖狹長的航道尤其是在水域開闊的海港和河口較長距離的航道作業。具有自航、自挖、自載和自卸的性能，挖泥作業中，不需要拋錨，不需要占用大量水域或者封鎖航道，基本上不影響通航。但由于船舶大、吃水深，因而對施工區有一定的局限性。

抓斗挖泥船：對土質的適應能力較強，可調節斗速來挖掘除巖石之外的各種土質，挖槽底部比較平整、挖深誤差較小，容易控制超寬，尤其是對于航槽邊坡施工特別適宜。其主要缺點是施工中需拋錨及移位太多，伸展范圍大而干擾通航。

施工設備的確定：河床底質以淤泥為主，河道寬度約2 k m，水深在1.4m～6.0m之間，平均挖深約3.5m。耙吸船效率高，綜合單價要比抓斗船節約21.3%。因此本項目疏浚主要采用2300 m3自航耙吸挖泥船；由于自航耙吸船對航槽邊坡適應性較差，本次航槽修坡采用8m3抓斗挖泥船配1000 m3泥駁進行施工。

2.4施工方法及工藝安排

本次疏浚物全部運往35㎞處的中山市某工業園進行吹填。施工主要在潮汐河流中進行，疏浚工程宜抓住枯水期進行施工。疏浚土主要為淤泥、淤泥質土。其施工順序為施工準備→施工放樣→疏浚施工→運輸→吹填作業。具體施工安排如下。

（1）采用2300m3自航耙吸挖泥船開挖，并運往棄土區對開水域，再由1000 m3/h吹泥船吹填至棄土區內（若耙吸船自帶岸排泥泵的可直接由耙吸船吹填至棄土區內）。

（2）航槽邊坡的修坡挖泥采用8 m3抓斗船開挖，由1000 m3泥駁運至棄土區對開水域，再由1000 m3/h吹泥船吹填至棄土區內。

3.分析船舶施工的生產指標和效率

3.1 施工船舶的時間利用率

影響船舶時間利用率的因素主要為自然條件與施工干擾。自然條件為風、大霧、潮汐三個方面：地處珠江口，全年平均有28天大風日數（風力≥6 級）；年均霧日13天，對工程實施有影響的大霧日約8天；該河段具有徑流強、潮流弱的特點，不宜在每年的6～9月洪山季節施工；施工干擾方面：本次沿原1000噸級航道進行擴寬挖深，因此過往船舶是影響本次施工的主要因素。

結合工程實際情況，經計算得2300m3自航耙吸挖泥船在 1 級工況下實踐利用率為 70%，單日工時16.8小時；抓斗挖泥船最高工況為7級，時間利用率 60%，工時 14.4 小時。

3.2 挖泥船生產效率的影響因素

疏浚設備的生產效率跟設備性能、疏浚土質、工程具體要求和施工河段的自然條件息息相關。現場施工的條件和土質直接關系到疏浚設備運轉時間小時生產率，本次疏浚土質以淤泥質土為主，則耙吸船挖泥的航速可控制在2～6㎞/h之間。此外泥艙容量、調頭時間、循環運轉時間等均會對生產率造成一定的影響。

根據產量估算公式進行計算，單艘2300m3自航耙吸船的月生產效率為11.5萬m3/月，8m3抓斗船的生產效率為400m3/h。結合疏浚工程量、工程所在區域的自然環境、通航情況等因素，計劃工期為15個月。

4.施工方法及工藝流程

結合工程特點，本項目施工順序宜從下游往上游疏浚。其中航道槽底由耙吸船開挖，航道邊坡由抓斗船、耙吸船結合開挖，后期掃淺由耙吸船承擔施工任務。

耙吸挖泥船采用裝艙法施工，根據各施工段的開挖層厚和開挖長度，采用分段、分層及往返挖泥相結合的施工工藝；抓斗挖泥船采用分條、分段、分層的施工工藝，施工時船前后布八字錨或采用鋼樁定們，通過調整錨鏈或鋼樁臺車來移動船體，自航泥駁靠于抓斗船旁，挖出的泥土卸放靠在一旁的泥駁艙內，泥駁裝滿后啟航運至吹泥船施工區域。

5.結語

總的來說，航道疏浚涉及范圍廣，工期較長，影響因素較多，在選取施工工藝時，不宜機械式套取某種施工工藝。應結合工程規模、施工區域環境等進行綜合考慮，科學合理的施工設備及工藝對工程質量和效率均有重要作用。

參考文獻：

[1]疏浚與吹填工程設計規范，人民交通出版社， JTS 181-5-2012.

[2]陸立紅.航道疏浚工程中船舶施工工藝[J].中國水運， 2009， 9 （2）： 2930.

[3]疏浚與吹填工程施工規范，人民交通出版社，JTS207-2012.