◎ 王志松 珠海港開發建設有限公司
近年來,隨著我國港口航道工程數量的增多,航道疏浚工作發揮著愈發重要的作用,是提升港口航道使用效率、滿足日益提高水路運輸需求、有效應對復雜航道水文環境的重要舉措。與此同時,在航道疏浚工作開展期間,在技術、管理、理念意識等方面存在著一定的不足,限制了航道疏浚工作水準及效率的提升。在這一工程背景下,對航道疏浚工作問題的深入研究和妥善解決,是十分必要的,本文就此開展研究。
航道疏浚是由工作人員操縱挖泥船等工程設備,定期在通行航道中開展水下清除泥沙作業、并把泥沙轉運至指定區域進行處理的一種綜合性活動,通過清理淤積泥沙來恢復航道通行能力,避免因底部淤泥層過厚而影響到過往船舶通行情況或是出現船舶傾覆等安全事故。目前,普遍采取抓斗式挖泥或是耙吸式吸泥兩種航道疏浚工作方式,不同方式的航道疏浚速度、效果與適用條件存在明顯差異,工作人員應結合航道情況、疏浚任務要求來選擇恰當工作方式。
航道疏浚目標有著多元化特征,同時設立增強河流排洪能力、增加碼頭港區容量、疏浚土再生利用、鋪設跨海/過河管道、養護海灘等目標,工作人員需要圍繞各項目標來制定航道疏浚方案,務必做到統籌兼顧。第一,增強河流排洪能力,通過挖掘、清理底部淤泥和巖石土體來增加航道水深,正常情況下航道負責通行往來船舶、滿足水運交通需求,當出現洪澇災害時,則以航道作為重要的排洪通道,航道水深越大,則航道排洪能力越強[1]。第二,增加碼頭港區容量,在原有航道工程規模有限、無法滿足港口擴建要求時,則開展航道疏浚工作,通過清除水體下部巖石、土質,為全新航道與港池的興建提供足夠場地空間,進而起到增加碼頭與港區極限吞吐量的作用。第三,疏浚土再生利用,強調工作人員在疏浚方案中明確疏浚土的具體用途,可選擇將疏浚土作為建筑原料進行加工制造,或是將疏浚土用于陸地回填。第四,鋪設管道,工作人員在航道底部挖土開槽,在槽內鋪設輸油管、通信光纖等管道,待管道鋪設完畢、通過質量檢驗后,再將槽體回填,即可同步完成管道水底鋪設與航道疏浚任務。第五,海灘養護,多數航道工程普遍位于我國各座港口城市與旅游風景區域內,在工作人員操縱挖泥船挖除水底淤泥的同時,還應采取吹沙等方式來養護周邊海灘,起到提高海灘觀賞價值、維持海灘良好狀態的作用。
在傳統航道疏浚技術體系中,以航道挖槽吸淤技術為主,控制挖泥船等設備在航道底部開挖槽體與吸采淤泥等疏浚土體,以此來增加航道水深、改善航道水流條件。根據實際情況來看,在航道疏浚工作開展期間,時常出現碼頭墻后排水不暢、沉箱懸空、碼頭沉降、管線偏位等質量通病,進而影響到航道疏浚效果。這類問題反復出現的根源在于,現有航道疏浚技術種類單一,工作人員難以通過技術手段來有效預防、應對各項質量問題的出現。
例如,在航道淤泥處理方面,采取單一的堆場堆放法,在現場周邊規劃一處臨時堆場,將挖設的淤泥就近運至堆場內進行長期堆放,使淤泥隨著時間推移而自然風化降解,其具有降解周期長、堆場規模大、堆場不易選址的局限性,不適用于大型航道疏浚工程。在管線鋪設方面,因缺乏有效的管線探測技術,工作人員很難檢測所鋪設管線埋深值、位置的偏差值是否在允許范圍內,草草回填槽體,會因管線偏位、錯位而重復進行管線鋪設作業,造成降低航道疏浚效率,進而增加工作量[2]。
航道疏浚工程普遍會遇到現場水流條件復雜的難點,這類航道與海洋區域相接觸,水流條件將受到海面風浪等諸多因素影響,存在不確定性,如水流流速驟然變化等。從航道疏浚工作角度來看,在復雜水流條件情況下開展疏浚工作時,常出現風浪難以控制、施工船偏位等問題,最終影響航道疏浚效率、疏浚質量與作業安全,嚴重時還會導致船舶翻船等安全事故,或是造成工期延誤。
現代航道疏浚工程工期時間緊張,工藝流程繁瑣,船舶作業數量多,需要同時在航道疏浚區域內布置相應的作業船舶開展交叉作業,如挖泥船、交通船、測量船等,一旦現場組織管理不當,會出現船舶碰撞情況,輕則干擾航道疏浚工作開展,重則出現船舶翻船、人員落水等安全事故。同時,在部分航道疏浚工程中還存在工作人員缺乏安全培訓、安全防護設備種類不全、安全規章內容模糊等多項問題,實際安全監管效果并不理想。以人員培訓為例,在崗前培訓環節以航道疏浚工作內容、流程步驟與技術要點作為主要培訓內容,安全技能、安全知識的培訓比重較低,部分工作人員的生產安全觀念淡薄,在工作期間出現船舶翻船等安全事故時因未掌握安全技能而造成不必要的人身傷害。
由于大型航道疏浚工程的工期時間較長,為滿足水運交通需求,需要在航道疏浚期間放行特定數量船舶通行航道,避免造成水運交通癱瘓、港口長期堵塞的后果。然而,在船舶進出航道期間,會對航道疏浚工作開展造成一定程度的影響,并在復雜水流條件、海面風浪等因素影響下,偶爾出現交通船舶與工作船舶相互碰撞等問題,最終造成疏浚周期時間延長、疏浚工作風險系數提高的后果。
在航道工程投運使用期間,受到不法企業向航道違規排放工業污水等因素影響,部分航道都存在水體內源污染問題,污染種類包括富營養化、有機污染、水體惡臭等。如果這類問題未得到有效處理,隨著時間推移,將持續加劇水域環境污染程度與擴散污染范圍,造成嚴重損失。同時,在航道疏浚工作期間,由于淤泥處理不當、缺乏環保技術措施,并未有效解決航道水體內源污染問題,并形成全新的污染源。在可持續發展背景下,航道疏浚工作違背了構建環境友好型社會、人與自然和諧共處的發展理念。
為切實滿足航道疏浚工作需要,應對現有航道疏浚技術體系進行完善補充,重點完善碼頭加固、淤泥處理、管線探測等技術手段,具體如下。
第一,碼頭加固。考慮到航道疏浚期間可能會破壞碼頭結構狀態,引發碼頭裂縫、鋼筋露出等質量通病出現。因此,工作人員需要準確判斷碼頭破壞程度,采取相應的修復加固技術。例如,在碼頭結構形成寬度不超過1mm的裂縫時,判定為B級損壞程度,工作人員應鑿除碼頭破損部位的混凝土,清理表面殘渣碎塊,在表面均勻涂刷環氧樹脂等臨界處理劑與鋪貼碳纖維布,隨后均勻涂刷復合物砂漿并靜置養護一段時間即可[3]。
第二,淤泥處理。原有海洋傾倒、堆場堆放處理方式有著明顯局限性,不適用于大型航道疏浚工程,可選用路域吹填、淤泥熱處理、物理轉化等處理方式,實現無害化處理目標。其中,路域吹填是將淤泥土進行預處理后運輸至指定區域建造吹填區,可用于再造農業和工業用地。淤泥熱處理是將淤泥加熱至一定溫度后蒸發水分、獲取泥沙,再使用泥沙來制造建筑材料,如將泥沙高溫燒結來制造陶粒、磚塊。物理轉化是將淤泥在干燥場地內放置一段時間,憑借現場氣溫與太陽光進行自然晾曬,待淤泥中所含多余水分蒸發殆盡后,將淤泥用于填土材料或是建筑原材料。
第三,管線探測。為準確掌握航道底部管線鋪設和開槽情況,工作人員需要應用到V型探槽、電磁感應、地質雷達等技術手段。以V型探槽技術為例,適用于探測深槽開挖深度,工作人員操縱施工船在航道底部挖設深槽,根據槽體形狀成坡,保持探槽長度與管線敷設長度的一致狀態。后續運用L=2MH公式來計算探槽開挖深度,L為槽體開挖深度、M為槽體坍塌自然坡比、H為槽體開挖設計標高和原泥面標高間距值[4]。
為有效改善水流條件、便于后續航道疏浚工作開展,工作人員應提前做好實地查勘工作,了解工程現場航道通航條件與水流條件,根據實際情況來落實水流改善措施。例如,當航道疏浚工程位于年變化量較小的淺灘、內河區域時,工作人員提前開挖其他岔道、采取精挖或是清淤筑壩結合方式來處理急流節段航道,即可明顯改善水流條件。而在航道底部分布諸多巖石土體時,工作人員則需要大體掌握巖石土體的體積大小與分布情況,按照從大到小順序將巖石土體進行沉積處理,使其成為航道河床組成部分,并在滲水流作用下沖走剩余細小顆粒,避免因航道底部分布大體積巖石而出現渦流、旋流等問題。
為保證航道疏浚工作安全,最大程度預防、減少各類安全事故的出現,工作單位必須加強安全管理力度,具體從責任落實、安全保障、現場安全巡查三方面著手。
(1)責任落實。建立安全責任制度,根據工程情況設立安全生產目標,將目標分解為若干分支目標后分配給具體工作人員,并在疏浚工作開展前與工作人員簽訂安全生產責任書,明確工作人員的安全責任、工作內容。如此,在航道疏浚期間因人為因素形成安全隱患、出現安全事故時,根據責任落實情況向相關責任人進行追責懲處,以此端正工作人員態度。
(2)安全保障。航道疏浚安全管理是一項綜合性過程,管理效果將受到多方面因素影響。因此,為順利實現安全生產目標,應在人員、設備、技術、管理等方面采取多項安全保障措施。例如,在人員保障方面,在崗前開展安全教育培訓工作,幫助工作人員了解安全知識、掌握安全技能、明確安全管理方案的實施方法。在管理保障方面,對安全管理制度進行完善補充,明確標注各項違章行為和突發安全事故的應對方法,并編制面向各類安全事故的應急處理預案。
(3)現場安全巡查。在航道疏浚工作開展期間,管理人員定期前往現場進行巡查,重點檢查各類船舶間隔距離是否滿足安全要求、安全防護設備種類齊全與否、是否存在私自篡改工藝流程等安全違章行為。隨后,立即糾正違章行為、懲處相關責任人、分析安全隱患形成原因與采取改進措施,避免同類問題反復出現。
為減小航道疏浚工作與過往船舶通行航道二者造成的影響,工作單位應在海事部門配合下,做好通航管理工作,有效組織現場施工作業開展與船舶通航。一方面,根據航道疏浚工作開展需要,提前在現場規劃疏浚作業區域與船舶通航區域,在兩處區域交界處預留一定寬度的安全水域,避免作業船舶與普通船舶交會。另一方面,采取臨時交通管制措施,禁止過往船舶在特定時間段通行航道,對各個時間段內允許通行船舶的數量、噸位、航行線路與位置進行明確規定,避免過多船舶同時涌入航道。
為改善航道水域生態環境,在航道疏浚期間,需要積極應用環保疏浚技術,最大程度減小疏?;顒訉Ξ數丨h境造成的影響破壞。例如,在航道底部淤泥疏浚環節,應用新推出的帶水疏挖技術來取代傳統干床疏挖技術。帶水疏挖是在帶水條件下疏挖航道底部淤泥,配備改造環保鉸刀來控制底泥沉積物狀態,預防沉積物出現懸揚問題。根據技術應用情況來看,帶水疏挖技術的疏浚精度保持在5-10cm水準,傳統干床疏挖技術的疏浚精度僅為50cm,基本不會在航道疏浚期間因底泥污染物向外釋放而出現水體污染問題[5]。此外,也可選擇應用原位鈍化技術,工作人員提前向航道底部投加鈍化劑,鈍化劑與底泥接觸后產生一系列化學反應,使底泥在航道底部固化,再將固化后的底泥進行挖掘、處理,以此來解決底泥污染物擴散問題。
綜上所述,為保證航道疏浚工作得以有序開展,取得理想的航道工程綜合效益,工作單位必須明確航道疏浚工作目標,立足實際問題來落實健全航道疏浚技術體系、改善水流條件、加強安全管理力度、改善通航環境與應用環保疏浚技術等措施,以此順利實現航道疏浚目標,為我國水路運輸行業發展保駕護航。