通航碼頭護(hù)岸基槽挖泥施工技術(shù)研究

楊毓耀

（江西省路港工程有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

港口航道工程項(xiàng)目中包含的內(nèi)容比較多，施工技術(shù)方面的要求也比較高，其中基槽開挖就是最為重要的組成部分，這也是項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工的基礎(chǔ)。由此可見，基槽開挖是否成功，直接影響碼頭后續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及耐久性，對(duì)于整個(gè)航運(yùn)事業(yè)都會(huì)產(chǎn)生較大的影響。只有結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況選擇合適的基槽開挖施工方式，為碼頭的基礎(chǔ)施工建設(shè)提供必要的支持，還能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化與改進(jìn)，使得港口生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)更加順暢，帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。因此，加強(qiáng)護(hù)岸基槽挖泥技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，選擇符合實(shí)際需要的基槽開挖的方式，才能更好地提高港航工程的質(zhì)量水平。

1 工程概況

某港口通用碼頭工程項(xiàng)目處于我國(guó)中部地區(qū)，是周邊區(qū)域內(nèi)比較重要的散貨碼頭，為當(dāng)?shù)氐暮竭\(yùn)事業(yè)的發(fā)展提供基礎(chǔ)條件。該項(xiàng)目需要建設(shè)一個(gè)15 萬噸級(jí)的碼頭以及相應(yīng)的配套設(shè)施，水域疏浚應(yīng)符合15 萬噸級(jí)散貨船的滿載停泊要求，達(dá)到正常通航的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場(chǎng)的碼頭長(zhǎng)度為369m，采用的是高樁梁板結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)工程的施工方案要求，該工程護(hù)岸基槽挖泥工程內(nèi)容如下：一是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合適的位置上布置深層水平移位監(jiān)測(cè)點(diǎn)；二是將原空心四角方塊進(jìn)行全面拆除；三是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行護(hù)岸塊石開挖處理；四是對(duì)岸坡結(jié)構(gòu)進(jìn)行挖泥處理。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行空心四角方塊的拆除時(shí)，主要是通過陸上吊機(jī)以及水上吊機(jī)聯(lián)合的方式進(jìn)行，開挖護(hù)岸塊石以及岸坡挖泥主要應(yīng)用抓斗挖泥船進(jìn)行施工，以達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)施工的效果要求。由于該碼頭項(xiàng)目處于航運(yùn)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)位置，承載著碼頭搬遷、貨運(yùn)量轉(zhuǎn)移的重要作用，所以要進(jìn)行港口轉(zhuǎn)型升級(jí)性操作，才能更好地提升港口核心競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)地區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生重要的意義。

2 港口通航碼頭護(hù)岸基槽挖泥技術(shù)要點(diǎn)

2.1 施工方案總體思路

該工程項(xiàng)目中，將拆除之后的空心四角方塊運(yùn)輸?shù)揭?guī)定部位進(jìn)行堆放，在護(hù)坡結(jié)構(gòu)施工后再進(jìn)行處理。疏浚的土全部拋至國(guó)家海洋局批準(zhǔn)的區(qū)域，拋距在50m 左右，避免對(duì)航道造成不利的影響。護(hù)岸基槽在開挖中的土質(zhì)主要是淤泥、中粗砂、粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土等。護(hù)岸基槽開挖工作前應(yīng)該沿著底部標(biāo)高設(shè)定為-18.8m，邊坡為1∶2.5。護(hù)岸基槽開挖工作時(shí)，組織技術(shù)人員加強(qiáng)深度、寬度的控制，以免出現(xiàn)超深、超寬的情況而造成岸坡穩(wěn)定性受到影響。為了使得岸坡的穩(wěn)定性合格，在岸坡的開挖作業(yè)中，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，如果存在失穩(wěn)問題，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

2.2 施工技術(shù)工藝及方法

2.2.1 施工技術(shù)應(yīng)用

在該工程項(xiàng)目中，所應(yīng)用的設(shè)備主要是抓斗式挖泥船施工，該設(shè)備在投入使用前要進(jìn)行各方面檢查，確保各部件性能合格，符合工程的使用標(biāo)準(zhǔn)，具體工藝方案可見圖1。

圖1 抓斗式挖泥船施工工藝流程圖

2.2.2 施工方法及質(zhì)量控制

在現(xiàn)場(chǎng)施工的定位環(huán)節(jié)，主要是通過抓斗式挖泥船進(jìn)行定位，通過應(yīng)用錨纜與鋼板樁定位的方式進(jìn)行施工。定位環(huán)節(jié)所應(yīng)用的主纜是兩根，前進(jìn)纜一根，邊纜左右各一根，如果河流的速度比較快，還要另外設(shè)置兩根邊纜，以達(dá)到施工穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位，從而使得挖泥船能夠在施工范圍內(nèi)正常地移動(dòng)。施工時(shí)挖泥船靠船舶航線一側(cè)，錨纜上需要設(shè)置過江沉鏈，確保船舶運(yùn)行時(shí)達(dá)到安全性標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.3 施工深度控制方法

其一，在現(xiàn)場(chǎng)施工中技術(shù)人員根據(jù)目前的潮位、設(shè)計(jì)底部標(biāo)高進(jìn)行換算后，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，再通過使用抓斗深度指示儀將所采集后的數(shù)據(jù)信息顯示在屏幕上。其二，通過在提升的鋼纜中進(jìn)行標(biāo)記，根據(jù)目前的潮位參數(shù)，可以具體進(jìn)行挖泥深度控制。其三，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用分層分條的施工方式進(jìn)行控制，以確保深度滿足要求。

2.2.4 為確保工程效果合格，加強(qiáng)分條、分層的控制

（1）現(xiàn)場(chǎng)分條施工時(shí)，根據(jù)投入后的施工船體的寬度尺寸確定分條的寬度，通常在15.0～17.0m，每?jī)蓷l之間應(yīng)該設(shè)置必要的重疊部分，一般是2.0m，斗和斗之間也必須達(dá)到重疊的效果。此外，對(duì)深水區(qū)域進(jìn)行開挖施工中，抓斗容易受到潮流流速方面的影響，極易出現(xiàn)“漂斗”的問題，所以現(xiàn)場(chǎng)開挖環(huán)節(jié)應(yīng)綜合分析抓斗所發(fā)生的漂移問題并進(jìn)行檢測(cè)，確定下斗的位置，以符合施工標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，分條現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)必須綜合分析自然潮流、風(fēng)向等因素，從而可以更好地保證船舶有序施工。在施工階段根據(jù)已經(jīng)確定的分區(qū)施工標(biāo)準(zhǔn)，各施工區(qū)域內(nèi)逐條施工，并且保證相鄰兩條的重疊寬度超過2m，防止存在漏挖的問題，否則將會(huì)對(duì)后續(xù)的施工造成較高的難度。

（2）分層現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)必須考慮到施工水域的情況，根據(jù)2.5～3.0m 的深度采取分層開挖方式作業(yè)施工。按照現(xiàn)場(chǎng)施工標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行定位、移船、作業(yè)的施工。現(xiàn)場(chǎng)施工展開平面性控制，通過使用船上配置的全球定位系統(tǒng)DGPS 以及電子圖形控制系統(tǒng)，完成系統(tǒng)全面控制。在現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)前，組織技術(shù)人員編寫施工計(jì)劃，并將計(jì)劃內(nèi)容傳輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi)。工作人員通過計(jì)算機(jī)顯示的施工挖泥圖形展開操作控制，防止發(fā)生漏挖的情況。施工船舶定位、移船控制均是利用船舶中安裝的DGPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行位置控制，達(dá)到精度控制的效果。抓斗挖泥船設(shè)置有兩根主纜與兩根艉纜，都要設(shè)計(jì)為“交叉八字”形拋錨的定位方式。現(xiàn)場(chǎng)施工所應(yīng)用的船舶都需要通過主、艉纜以及邊纜完成定位。施工船舶按照工藝方案的要求進(jìn)行，每個(gè)環(huán)節(jié)都有專人進(jìn)行控制，經(jīng)過檢查符合要求才能繼續(xù)施工，以免影響施工效果和質(zhì)量。

2.2.5 挖泥船挖深控制

按照業(yè)主提供的水準(zhǔn)點(diǎn)資料信息在臨近現(xiàn)場(chǎng)施工位置設(shè)置高程觀測(cè)點(diǎn)，并布置固定的水位站，通過自動(dòng)遙報(bào)儀開展自動(dòng)化潮位的觀測(cè)，每個(gè)施工船舶都必須通過接收儀來獲取潮位的數(shù)據(jù)信息，做好下斗深度的控制。在船舶小排上用白色油漆進(jìn)行下斗深度的標(biāo)記，最小刻度是10cm，從斗齒的部位開始向下進(jìn)行測(cè)量，在最小的開挖深度以下1m 進(jìn)行標(biāo)記，并且刻度值的精度符合要求。下斗的深度控制執(zhí)行設(shè)計(jì)方案，通過操作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制。在開挖現(xiàn)場(chǎng)施工后，通過船舶中安裝的測(cè)深儀聯(lián)合進(jìn)行挖深檢測(cè)，保證數(shù)據(jù)獲取真實(shí)、準(zhǔn)確，不會(huì)給工程的質(zhì)量造成任何的影響。

2.2.6 港口通航碼頭護(hù)岸基槽邊坡施工

現(xiàn)場(chǎng)邊坡施工極為重要，技術(shù)人員對(duì)邊坡有足夠的了解，這是影響工程施工總體效果的關(guān)鍵，必須加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理。在邊坡開挖的同時(shí)，應(yīng)用小型抓斗展開施工作業(yè)，增加水深測(cè)量的頻率，防止出現(xiàn)欠挖、超挖的問題，以符合設(shè)計(jì)方案的標(biāo)準(zhǔn)。各個(gè)挖泥船執(zhí)行設(shè)計(jì)方案開展邊坡的施工，使得邊坡的坡度不能小于設(shè)計(jì)坡比。邊坡開挖作業(yè)的階段，現(xiàn)場(chǎng)施工情況比較復(fù)雜，很多情況下都會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)邊坡的結(jié)構(gòu)受到影響，所以施工中必須加強(qiáng)管控。為了確保工程的質(zhì)量和穩(wěn)定合格，滿足施工要求，應(yīng)做好如下工作：其一，對(duì)于超寬部位上的水深進(jìn)行控制，符合設(shè)計(jì)方案標(biāo)準(zhǔn)。其二，現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用多階梯的開挖施工方式，每一層開挖施工的厚度都要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的挖泥船的特點(diǎn)展開控制，從而防止各層出現(xiàn)塌落量增大的情況。其三，現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)嚴(yán)格落實(shí)工程進(jìn)度的控制，并增加水深檢測(cè)的頻率和密度，由技術(shù)人員通過掌握水下地形測(cè)量圖、記錄施工剩余量的方式，了解岸坡是否存在不穩(wěn)定的情況，以便及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，防止影響工程的安全和穩(wěn)定。

2.2.7 港口通航碼頭護(hù)岸基槽挖泥清淺

應(yīng)用抓斗式挖泥船展開清淺作業(yè)，嚴(yán)格控制護(hù)岸基槽開挖標(biāo)高，按照底標(biāo)高、土層進(jìn)行雙向控制，以符合工程的要求。施工現(xiàn)場(chǎng)見圖2。

圖2 施工現(xiàn)場(chǎng)

2.2.8 港口通航碼頭護(hù)岸基槽拋泥

自航泥駁在裝滿泥之后，行駛到規(guī)定的部位上進(jìn)行卸載，并進(jìn)行拋泥作業(yè)，該環(huán)節(jié)必須常開AIS，以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果。

2.3 測(cè)量控制

2.3.1 施工測(cè)量

現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)可以隨時(shí)進(jìn)行測(cè)量，掌握現(xiàn)場(chǎng)的施工情況，避免出現(xiàn)質(zhì)量問題或者安全事故。該工作通常是由具備資質(zhì)的第三方單位對(duì)碼頭原泥面進(jìn)行測(cè)量，在測(cè)量數(shù)據(jù)的結(jié)果之下開展挖泥量的測(cè)量，這樣可以確保挖泥作業(yè)達(dá)到精度的要求。每一層的開挖厚度都要控制，通常以不超過2m 為合格的標(biāo)準(zhǔn)，并且按照20m 間隔距離展開分條處理。將挖泥船行駛到規(guī)定施工地點(diǎn)，調(diào)整前移的方向，以拋泥的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，與基槽保持35～45°的夾角，還要進(jìn)行船尾橫移方向的控制，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做出改進(jìn)和調(diào)整，避免給工程的質(zhì)量造成影響。在邊坡開挖階段，加強(qiáng)坡度比的控制，應(yīng)按照1∶2 的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，每一層的各個(gè)節(jié)段高度差在2m 左右，單條開挖的寬度為5m。以船中心線作為基準(zhǔn)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)開挖寬度的劃分，分解為4 個(gè)等份，并做好現(xiàn)場(chǎng)施工記錄工作。挖泥現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的階段，根據(jù)先邊坡、后基槽的順序進(jìn)行施工，單邊超出規(guī)定開挖區(qū)域1.5m 內(nèi)，且超深不足0.4m。將抓斗的寬度作為控制的基準(zhǔn)，最佳的狀態(tài)是確保抓斗填滿且不會(huì)發(fā)生溢出的問題。在開挖作業(yè)的環(huán)節(jié)，組織專業(yè)技術(shù)人員記錄現(xiàn)場(chǎng)的施工參數(shù)，并快速掌握現(xiàn)場(chǎng)的挖泥量數(shù)據(jù)信息，且將這一部分的內(nèi)容繪制在平面圖中。開挖工作施工之后進(jìn)行清礁作業(yè)，然后把土樣、挖泥數(shù)據(jù)上傳給管理部門進(jìn)行審核，檢查符合標(biāo)準(zhǔn)后即可實(shí)施基床拋石施工，盡量縮短中間的間歇時(shí)間，防止基槽裸露的時(shí)間過長(zhǎng)而引發(fā)回淤的問題。

2.3.2 GPS 定位

在港口現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中，對(duì)工程的工期要求較高，需要提高施工速度，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的節(jié)奏比較快，有大量的船只進(jìn)出現(xiàn)場(chǎng)，加上現(xiàn)場(chǎng)的沿岸區(qū)域內(nèi)分布著比較多的建筑物，如果只是應(yīng)用傳統(tǒng)的定位方式難以滿足正常施工的需要，極大地影響工程的質(zhì)量和效率。在這種情況下，該工程項(xiàng)目引入GPS 全球定位技術(shù)。首先在規(guī)定的部位上進(jìn)行平面控制點(diǎn)的設(shè)置，然后將GPS 查分臺(tái)布置到各個(gè)測(cè)量點(diǎn)位上。布置GPS 定位系統(tǒng)之后，組織專業(yè)的人員加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢查和驗(yàn)收，并上報(bào)監(jiān)理工程師復(fù)核，全部合格后才能投入使用，提高定位精度水平。

2.3.3 挖泥情況監(jiān)控

為了能夠使得船機(jī)定位達(dá)到高精度的標(biāo)準(zhǔn)要求，在該港口通航碼頭施工中還引入DGPS 定位儀設(shè)備，該設(shè)備在使用時(shí)與后臺(tái)的計(jì)算機(jī)連接，在后續(xù)的疏浚作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)坐標(biāo)參數(shù)的檢測(cè)，然后將獲得的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，通過系統(tǒng)軟件可以直接編制形成圖像文件，施工人員快速掌握挖深、開挖范圍等數(shù)據(jù)信息，不僅可以保證工程質(zhì)量合格，還能給后續(xù)環(huán)節(jié)的施工提供參考，以便調(diào)整施工方案。

3 結(jié)語

對(duì)于港口通航碼頭施工的環(huán)節(jié)，通過使用護(hù)岸基槽挖泥施工技術(shù)，引入現(xiàn)代化施工技術(shù)裝備，發(fā)揮先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以提升通航碼頭工程施工質(zhì)量。同時(shí)在基槽挖泥施工階段還要做好每個(gè)環(huán)節(jié)施工控制，提高施工效率，為保證碼頭通航效果提供更多支持。