港航施工中基槽開挖設備與技術應用

黃書云

(中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510290)

1 工程概況

廣東東部沿海某港航建設中在基槽開挖施工中一共挖了27.9×104m3的泥，平均每天的挖泥強度是784 m3，計算公式為27900/427/0.833=784 m3。在工程中配置了一艘抓斗挖泥船，其抓斗規格為11～13 m3，一艘泥駁，其規格為1000 m3，平均每天的挖泥強度為3000 m3，這些機械的配置可以滿足工程開挖量的要求。護岸基槽的開挖量可達到80000 m3，采用上述所提到的泥駁進行運輸，一艘規格為400 t的定位船負責運輸置換砂進行拋填。

本工程基槽開挖施工現場的主要巖層為風化巖，需向下開挖23 m才能達到設計中的基槽深度，基槽開挖時使用抓斗挖泥船，若在施工中運到開挖困難的地層，則使用炸礁的辦法，本工程中需進行基槽炸礁的工程量可達到4419 m3。

在港航工程建設中，基坑開挖和港池疏浚施工的效果直接影響著整個工程施工質量[1]。之所以這樣說，主要是由于以下幾個原因：一是處理好這兩項施工可以方便填埋水下的各種管道，二是可以減少工程施工周圍的環境污染。鑒于上述內容，研究基槽開挖和港池疏浚施工技術的要點是相當重要的。本文以上述工程為例，圍繞基槽開挖施工中的開挖設備與技術應用展開探討。

2 工程施工特點

本工程施工基槽開挖量相對較大，而且工期短、任務重，此外受到的工程干擾也較大。

(1)本工程的基槽開挖量相對較大。基槽開挖量影響著施工現場周圍水域的水體質量，換言之，本工程的開挖量對周圍的水域影響較大，淤泥堆積嚴重，據施工過程檢測發現，每天施工區的淤泥堆積量可達到0.1 m左右。

(2)工期短，任務重，時間緊迫。在設計中每項工程的施工期限為180 d，后方挖泥期限為153 d，因而清除淤泥的時間間隔較長且時間短。鑒于上述原因，本工程施工的緊迫感和靈活性能較為明顯。

(3)工程干擾大，要求高質量的工程效果。在基槽挖泥施工中要始終將超深距離控制在50 cm，將超寬距離控制在150 cm，直到挖到中粗砂為止。在后方開挖時，超深控制距離不變，但超寬控制距離需縮短50 cm。在這一環節淤泥質土層和淤泥層不能出現在施工過程中，進行清淤之后，其厚度需保持在0.3 m以內。

3 基槽開挖與港池疏浚施工技術

3.1 基槽挖泥施工

本工程中涉及到的施工區域水深范圍可達到2～25 m，若在過程中單純地使用絞吸船施工，很難達到設計的開挖標準，考慮到本次工程的施工期限，每月的開挖淤泥量需達到95000 m3。因此決定在施工中增加一艘抓斗挖泥船，其規格為11～13 m3。除此之外，又添置了一輛泥駁船，其規格為1000 m3，負責將開挖的淤泥量運輸至后方，廢棄不用。二次吹填時使用的絞吸挖泥船其型號為1450型，直到將其吹填到設計的回填高度方可停止施工。

具體的施工操作流程為：施工準備→抓斗船布錨大致就位→抓斗船GPS定位、就位→抓斗船開始施工挖泥→泥駁靠抓斗船準備裝泥→泥駁靠抓斗船裝泥→抓斗船挖泥裝駁→泥駁離抓斗船往倒泥區。

(1)基槽開挖過程，使用的作業機械為抓斗船，其規格為11～13 m3。本工程施工過程中碼頭前沿50 m的范圍之外安排了一艘小型絞吸船，這樣做的目的是防止基槽回淤的過程受到港池疏浚的影響，之后將港池向下疏浚到18 m。考慮到工程中風化巖在施工期間有可能出現地質軟化的風險，因而在基槽開挖完成之后馬上組織相關的專業人員從事基床的拋石。抓斗船遵循由西到東的工作順序展開施工，其具體的開挖標準如下：100 m即分段開挖所需達到的長度，1.2～1.5 m是分層開挖所需達到的深度范圍。分條的寬度設置需根據船型，一般說來需將其變化的范圍維持在8～15 m，在具體的施工中每兩條之間需要有重合的部位，其范圍控制在2 m以上。

(2)邊坡的控制是開挖過程中所要考慮的重要部分[2]。為了使得邊坡的控制更為合理，要遵循“下超上欠”的原則，而達到這一原則的基本方法是采用臺階式開挖的方式，控制基槽的開挖量，確保在開挖施工開始之后沒有淺點出現。將開挖出的淤泥運送至指定的廢棄區之后,需要根據設計要求對開挖現場回填。及時監測施工現場的數據信息，并將反饋回來的數據錄入到電子檔案中，及時調整參數，最大限度地保證工程的施工效率[3]。

(3)根據工程地質的報告所展現出來的地質信息，在本次施工中還涉及到了炸礁施工，其工程量為約4419 m3，其位置在于0+700 m處。在這一環節施工的主要設備是專門的炸礁船，在施工結束之后需利用抓斗船進行清礁工序，并運輸到指定的區域堆放處理。挖泥船的類型具體可參照圖1。

圖1 基槽挖泥

3.2 基槽開挖監控測量

欠挖和超挖情況的出現是基槽開挖中較為常見的施工問題[4]。產生這種現象的原因主要有如下幾點：①施工中所使用的挖泥船與設計中所提到的在形體上會出現細小的差別；②在實際施工的過程中，潮汐的變化情況是不可控的；③開挖縱坡的過程中，坡度的控制也存在著微小的差別。

鑒于上述原因，施工過程監測是必不可少的操作手段。一般情況下會采用聲納測距儀來測量開挖的深度，缺點在于對開挖過程的監測無法實現動態化的測量。考慮到這一原因，本工程中決定在挖泥船的底部安裝一臺水下地形掃描儀。每次當挖掘進度前進10m就對該地域的地形掃描一次，將掃描所得的數據作為聲納測量的校準基點，以便更為準確地掌握開挖實際情況。

3.3 航道疏浚作業

航道疏浚的目的是確保沉管施工的安全性能，增強運輸的安全指數，順利讓工作船開展施工操作，在開挖基槽之前這一道工序就需順利完成。此外，還需考慮到影響航道疏浚作業效果的影響因素，如季節水位的影響，以免加大疏浚的工作量。沉管施工中要做好質量的監測，在沉放管節前，需保證基槽不會被破壞。例如普通挖沙船采砂、水面船只拋錨等都會破壞基槽。

3.4 礁石爆破作業

炸礁施工是為了確保基槽開挖順利推行的必要措施[5]。一般說來，需首先清除巖層表面的附著物，再進行水下爆破，之后采用清礁處理。在爆破的過程中要保證水下沖擊波產生的力量不會威脅到施工人員的安全。

3.5 港航工程基槽開挖和港池疏浚施工質量控制

在港航工程基槽開挖和港池疏浚施工的過程中，需要做好以下幾點質量控制措施。

(1)控制基槽開挖平面，將《挖泥船電子圖形控制系統》軟件和DGPS接收機安裝在挖泥船上，在施工前將本工程的各項參數錄入該系統軟件中，便于對施工中各個階段進行控制。

(2)參照施工控制圖形傳遞出來的施工參數信息，操控挖泥船的施工人員需及時調整挖泥的控制標準，盡可能地減少淤泥的廢棄量。

(3)出現施工交接處的處理方式如下：將兩部分的開挖區域進行重疊施工，將該重合范圍控制在200cm，以免出現漏挖。及時監測施工環節，以此來保證施工的質量。

4 結語

做好基槽開挖和港池疏浚的施工是確保整個施工過程高質量完工的基石。隨著人們對環境標準的不斷提升，如何在確保環境效益的同時提高港行工程的施工效率是值得研究的問題，只有采用高科技的施工技術輔助施工，才能最大限度地創造工程價值，進而推動我國港航事業的發展與進步。