項目前期疏浚工程量估算方法探討

張富玲

摘 要：目前疏浚工程量計算方式普遍采用軟件計算，尤其在可視化三維軟件CIVIL3D的流行應用后，多數工程項目會建議采用該軟件進行分土層的計算。然而，當工程地質變化較大而可利用計算的鉆孔信息缺乏時，該軟件存在的弊端凸顯，因此需要改變思路，用最常規的方法達到最優的效果。本文給出的計算方法可為同類工程項目的疏浚量估算提供參考。

關鍵詞：國外工程;前期設計階段;巖面變化;疏浚工程;常規方法

中圖分類號：U617? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）04-0120-04

隨著國內港口工程業務量不斷萎縮，積極開拓海外工程市場勢在必行，然而海外工程從意向談判到實際落地，需要經歷一個較長的周期，因此項目在真正開展詳細設計前需要經歷較長的前期設計階段。

受限于前期設計階段業主資金及報批等因素影響，前期方案設計階段無法大規模全面開展勘察測量等工作。對于地層變化不明顯的區域，因地層變化導致的疏浚工程量不會因鉆孔的疏密出現較大誤差;而對于地層變化較大的區域，疏浚工程量計算結果會因為后期鉆孔的加密出現較大誤差。針對上述情況，如何在前期設計階段準確計算疏浚工程量是設計人員應該考慮的問題。

目前計算疏浚量主流軟件是飛時達和CIVIL3D，國外咨工認可度較高的是采用CIVIL3D計算，該軟件在計算過程中可實現三維地質模型創建，精確計算不同土質類型的工程量。然而對于某些地層變化明顯的項目工程，尤其是巖石面變化較大的工程而言，鉆孔的不足導致在創建三維地質模型時不能準確反映真實地層變化，因此計算得到的疏浚工程量不被國外咨工及業主接受。因此，如何在鉆孔數量不足并且預算有限的情況下盡可能準確地計算疏浚量是本文待探討的問題。

本文基于國外某工程設計過程中遇到的疏浚量計算問題展開論述，為其他同類型項目工程提供參考。

1項目概況

工程位于非洲某區域，擬建設集裝箱碼頭最大可停靠船型為載重量165000DWT（14000TEU）的超巴拿馬型集裝箱船，碼頭前沿深度按照-17m設計，內航道及回旋圓設計底高程取-17.6m，外航道取-18.4m。項目簡圖如圖1所示。

2項目初期勘探的溝通協調

根據業主提供資料及初期地勘資料得知，回旋水域及航道區域巖面掩埋較深，疏浚過程不涉及巖石炸礁等問題，因此針對該區域的疏浚與國外業主間不存在分歧情況，故本文不做過多介紹。

在港池區域，業主提供鉆孔平面如下圖2顯示，鉆孔資料顯示，在鉆孔SP2、SC3和SP3位置區域處，存在明顯的淺埋巖層，巖面標高在-7m至-12m之間;在鉆孔FE1～FE16所在區域存在顯著的淺埋巖層，其埋深標高在-6m至-12m之間;尤其在鉆孔FE8所在位置，因其為局部高起的山丘，此處的巖面在該區域陡然高起，按照FE8揭示的信息，巖面高達+6.6m，由此可見該區域的巖面起伏顯著。

因鉆孔勘探年限時間較久，為準確計算本區域各類土層的工程量，根據業主提供資料，經與外方溝通協調后，決定在該區域重新開展勘察測量工作。根據規范要求，工可階段的鉆孔間距應為200～500m，當工程地質為巖基時，勘探點宜局部加密，但因工期和成本費用的限制，在沒有鉆孔區域按照工可階段鉆孔間距進行布置，在業主提供鉆孔區域需結合業主提供鉆孔信息進行統一評估計算疏浚工程量。

此外，為了探查整個疏浚區域的地質情況，在整個疏浚區域進行地球物理勘探（物探）分析。港池內初期鉆探及物探布置如圖3所示。

綜合分析現有地質資料，淺埋硬質巖層主要分布在以下區域，見圖4。本疏浚區域存在的各種巖石種類如下：①全風化混合巖（標貫30～40擊，可挖掘）;②強風化混合巖（標貫160～180擊，可挖掘）;③中風化混合巖（單軸抗壓強度在60MPa以上，需炸礁）;④微風化混合巖（單軸抗壓強度在90MPa以上，需炸礁）。

3疏浚工程量地質資料選取

因現有地質資料中部分鉆孔的信息不全或與周邊鉆孔存在較大差異，無法用于準確判斷巖面的分布情況，因此，在計算港池疏浚和基槽開挖的巖石疏浚量時，未采用以下鉆孔資料：

（1）鉆孔FE1、FE2和FE9～16：現有資料中沒有孔口標高信息，無法準確判斷各土層的標高。

（2）鉆孔FE5和FE6：孔底標高過淺（僅-15.0m左右），無法準確揭示巖石分布。

（3）鉆孔FE8：與新增鉆孔09距離較近，且位于港池疏浚區域以外。

（4）鉆孔SP2：僅揭示在-10.26～-13.26m存在巖石夾層，但周邊已有鉆孔（21、AB-02、SC3、QY-01）均揭示該區域存在連續分布的巖層，其與周邊鉆孔差異顯著。

基于上述理由，在計算港池疏浚和基槽開挖施工過程中的巖石疏浚量，選取以下地質資料：

4疏浚工程量計算方法探討

當采用CIVIL3D創建三維地質模型時，需要依托地質模塊創建地質模型數據庫，通過導入軟件地質鉆孔信息數據生成三維地質模型。鉆孔信息主要包含鉆孔坐標及各土層的相對標高等信息，因此如果采用該軟件進行疏浚量的計算，為了保障計算結果的相對準確性，因鉆探時間及鉆探設備等外部因素，業主提供鉆孔不建議采用參與計算，因此在模型創建過程鉆孔09將與鉆孔SP3進行直線連接。在跟業主方進行溝通過程中，業主方認為采用軟件形成的巖面線性分布無法真實模擬實際情況，會造成較大的計算偏差，故此方法沒有被采納。

為此設計組對該區域計算工程量進行相關探討，提出了兩種常規疏浚工程量計算方法：①先計算總的疏浚量，將不同鉆孔的不同土層厚度進行疊加計算，按照不同土層所占總土層比重得出各土層疏浚工程量;②按照分塊法進行巖石量的計算，即根據已有地質資料揭示的巖面情況，通過綜合分析，在鉆孔之間劃定分界線，將疏浚區域分成多個區塊，每個區塊內存在一個鉆孔，區塊內的巖石疏浚量依據所在鉆孔的土層厚度乘以區塊面積進行計算。

經與專家及業主方討論后，業主方認為區塊計算方法更能在有限的條件下盡可能精確計算疏浚工程量，因此本項目最終決定采用該方法進行巖石疏浚量的計算。本項目中區塊劃分基本原則為以鉆孔間的中點連線為界，將疏浚區域分成多個區塊。但是若鉆孔與物探揭示信息存在較大巖面起伏時，如鉆孔11和QY-01位于明顯的局部巖面低洼區，兩個鉆孔揭示的巖面信息不能完整代表周邊的巖面分布情況，因此需結合物探信息綜合分析巖面分布再進行計算分塊。

根據物探資料及現有鉆孔資料對港池區域進行區塊劃分，劃分的區塊如圖5所示，各區塊及對應控制鉆孔如表2、3所示。

5巖石疏浚工程量計算結果

針對本項目工程，邊坡疏浚坡度按照中～微風化混合巖1：1，強風化～全風化混合巖1：1.5的坡度進行計算，按照分塊法計算得到的巖石疏浚量如下表4所示。

除采用該分塊法進行計算以外，為規避項目真正落地產生的炸礁風險，因此設計組也采用軟件進行了相關驗證計算，兩種計算方法的對比如表5所示。

通過對比分析，兩種計算方法存在較大差距的原因在于：采用軟件計算時因鉆孔數據問題，僅采用現階段新鉆孔進行三維地質模型計算，鉆孔數量無法完全反應真實巖層信息。分塊計算過程因不需考慮鉆孔標高問題，只需考慮不同種類巖石厚度等信息，因此該計算方法不僅規避了三維軟件模型計算中自身的缺點，同時一定程度上盡可能精確地計算出疏浚區域巖石量，從而減小了承包商的風險。

6結論

對于前期工程項目，當疏浚工程區域巖面變化較大而又沒有辦法加密鉆孔時，要想盡可能得到較為精確的巖石疏浚量，采用常規計算方法有時會得到比三維軟件計算更為可靠的結果，從而為工程造價提供更有力的保障，規避未來疏浚施工中的不必要風險。

參考文獻：

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