關于毛里塔尼亞某疏浚項目疏浚設備選型和施工工藝探討

程方立 中國港灣西部非洲區域公司

1.工程概況

毛里塔尼亞某港疏浚項目位于毛里塔尼塔海岸線中部，項目所在地瀕臨大西洋，業主計劃在現有港口設施基礎上新建一座集裝箱碼頭，并對泊位、調頭圓、內航道和外航道進行疏浚加深，旨在對該港優化升級，增加港口對大型商船的通航能力。該項目主要疏浚施工內容有泊位前m3疏浚、調頭圓疏浚、內航道疏浚、外航道疏浚：

（1）泊位前m3疏浚：泊位前m3疏浚區域總長513.27m、寬50m，疏浚設計標高為-14.3m CD，允許超深0.3m，設計邊坡為1∶2，設計工程量約28.6×104m3。

（2）調頭圓疏浚：調頭圓直徑為474m，疏浚設計標高為-14.3m CD，允許超深0.3m，設計工程量約89.1×104m3。

（3）內航道疏浚：內航道樁號范圍為PK300～PK900，疏浚設計標高為-14.3m CD，允許超深0.3m，設計工程量約為21.5×104m3。

（4）外航道疏浚：外航道樁號范圍為PK900～PK7806.6，疏浚設計標高為-14.7m CD，允許超深0.3m，設計工程量為156.9×104m3。

2.土質分析

根據該港前期地質勘探資料可知，港池和航道施工區域土質主要為細砂和中砂、貝殼礫巖以及粉細砂。土質分布詳情如下：

細砂和中砂：上層土質主要為砂，厚度較薄，0.3～1.4m不等，含少量有機粘土。

貝殼礫巖：灰白色，由貝殼和石灰質介質中的沙子粘結而成。除了偶爾遇到的少數貝類外，貝類都被腐蝕。巖心試樣處于蜂窩狀態，空隙又小又密。部分鉆孔顯示貝殼礫巖較硬，標準貫入擊數N最小為31擊，絕大部分貝殼礫巖層擊數N＞50擊，部分鉆孔顯示標準貫入擊數N高達90擊。該層標高范圍為-11.29～-14.41m。

粉細砂：灰白色，中等密度，均勻，石英砂，混合少量結節。在某些部分，一層薄薄的貝殼礫巖與之混合。標準貫入擊數18≤N≤25。

結合目前水深情況，疏浚標高范圍內的主要土質是貝殼礫巖，由貝殼、中砂鈣質膠結，貝殼大部分已溶蝕，偶見未溶蝕的貝殼。該土層廣泛分布，層位穩定，厚度相對較大，層厚一般在3～6m之間。通過對貝殼礫巖的巖土指標進一步分析，該貝殼礫巖屬于軟巖，具有軟化特性，疏浚巖土級別為11級。該土層疏?？刹捎么笮徒g吸挖泥船、鏟斗挖泥船和大型抓斗挖泥船，可挖性為尚可～很難。

3.施工區海況分析

通過研讀項目施工區海況資料，該港口現場波浪條件為：（1）本海區波高在2m以下的概率大約是99.9%；（2）本海區主導波型為以涌浪為主的混合浪，出現頻率達68%；（3）每年12月至翌年3月為大浪期，多以長涌波型出現，周期一般為13～18s，m3向為W和WNW；每年6、7、8月出現偏西南向浪，周期較小，一般為6s左右；目測最大周期達24.4s，大浪期周期較長；（4）本海區波浪中含有明顯的長周期波成分；（5）本海區的常浪向為NW，頻率48.64%；次常浪向為NNW，頻率36.16%；強浪向為WNW，次強浪向為W。

由海況情況可知，在無掩護的內航道和外航道區域，直接受到長周期涌浪作用，波浪氣候在每年1月至5月最為強烈，具有明顯的季節性。在季風期（1～5月），海況比較惡劣，在該種海況下，絞吸船和耙吸船預計每天將間斷性停滯8～10h。錨錠型挖泥船（抓斗船、絞吸船）只可以勉強錨泊，難以進行施工展布。為保證船機設備和人員安全，內外航道疏浚施工宜選擇在非季風期（6～12月）進行施工。

4.疏浚設備選型分析

根據土質和海況分析結果，加上本項目地處非洲大陸西北部，項目所在地瀕臨大西洋，大西洋季風期惡劣的海況對疏浚設備的施工影響較大，同時本項目下層分布廣泛的貝殼礫巖，選擇適宜的疏浚設備和施工工藝對項目安全、按時保質完成尤為重要。

4.1 疏浚設備對海況適應性分析

根據《疏浚與吹填工程設計規范》（JTS 181-5-2012），基于本項目疏浚工作受大西洋季風期惡劣海況影響的客觀情況，建議選擇毛里塔尼亞非季風期（每年6～12月）對港池和航道進行疏浚施工。根據前期收集的海況資料，有效波高一般在2m內，艙容9000m3以上耙吸船、裝機總功率＞10000kW的絞吸船和斗容＞20m3的抓斗船具備非季風外航道的施工可行性。

4.2 疏浚設備對土質的適挖性分析

根據《疏浚與吹填設計規范》，基于根據本項目土質分布情況分析，本項目疏浚區下層普遍存在貝殼礫巖，且厚度相對較大，層厚一般在3～6m之間。通過對貝殼礫巖的巖土指標進一步分析，該貝殼礫巖屬于軟巖，具有軟化特性，疏浚巖土級別為11級。

根據疏浚巖土可挖性和港池航道疏浚區設計疏浚標高要求，耙吸船和抓斗船普遍不適合直接開挖巖石類土，且8m3以上斗容抓斗船開挖11級巖土可挖性表現為很難，而絞刀功率＞1000kW的絞吸船具備施工可挖性且設計開挖深度滿足設計要求，因此可選擇絞刀功率＞1000kW的大型絞吸船進行貝殼礫巖土質疏浚施工。

5.施工工藝研判

基于上述海況、土質和設備選型分析，對于疏浚區大范圍的貝殼礫巖，特別是無掩護條件的航道貝殼礫巖，適宜采用的施工時段和疏浚工藝為：在非季風期（每年6～12月）采用大型絞吸船進行破巖施工，破巖后選擇適宜疏浚設備進行航道清礁外拋施工。

通過查閱《疏浚和吹填設計規范》，不同類型的疏浚設備對預處理后的巖石破碎程度D95要求不同：

對于抓斗船，預處理后的破碎程度要求最低，小型抓斗要求破碎后的D 95≤700 m m 即可，大型抓斗要求破碎后的D95≤1500mm即可；對于絞吸船，對于預處理后的巖石破碎程度要求較高，排泥管徑＞800mm的，破碎程度D95≤300mm，排泥管徑≤800 m m的，破碎程度D95≤250mm；對于耙吸船，對于預處理后的巖石破碎程度與絞吸船排泥管徑＞800m m的要求一致：D95≤300mm，但在破碎程度要求一致的情況下耙吸船抗風浪能力更好，對航道通航干擾小。

結合本項目施工區的特點，在無掩護的內、外航道區域，絞吸船破巖后的清礁施工適宜采用抗風浪能力強且對通航干擾小的大型耙吸船。

絞吸船先破巖，耙吸船再清礁的施工工藝流程為：非季風期絞吸船拋錨展布駐位→下放絞刀進行分層破巖→分層破巖區多波束水深檢測→滿足巖石破碎程度要求后，耙吸船清礁施工→滿足設計深度要求→破巖清礁施工完成。

6.破巖清礁施工注意要點

6.1 選擇在非季風期進行破巖施工

根據上述施工區海況分析，季風期間長周期有效波高較大的涌浪對無掩護航道疏浚區能否進行破巖施工起決定性作用，必須在非季風期安排絞吸船破巖施工，以保證破巖施工安全高效地開展。

6.2 加強破巖效果監控

耙吸船清礁外拋施工對破巖效果要求較高，需達到巖石破碎程度D95≤300mm，巖石破碎程度越高越好。故加強日常絞吸船破巖過程監控至關重要，直接關系到耙吸船能否順利開展破巖后的清礁作業，也關系到耙吸船疏浚設備管路是否受到嚴重磨損。破巖后需輔以多波束掃海測量以檢測巖石破碎程度和水深是否達到要求。

7.結語

本文以毛里塔尼亞某疏浚項目為例，通過對項目土質和海況進行研讀分析，結合常規疏浚設備對自然海況適應性和對不同疏浚土質的適挖性情況，對毛里塔尼亞某疏浚項目無掩護航道疏浚區的貝殼礫巖土質的疏浚設備選型和施工工藝進行探討，可為類似項目的實施提供參考。