基槽開挖技術與質量控制措施研究

秦艷彬 中交廣州航道局有限公司

基槽開挖是整個施工過程中最關鍵的一步，施工質量與施工效果密切相關，充分體現(xiàn)了開挖技術在施工中的重要作用。

1.工程概況

深圳機場三跑道擴建工程場地陸域形成及軟基處理工程內容包括：外海堤、跑道區(qū)、滑行道、土面區(qū)、水面區(qū)、場區(qū)圍堰、穿越道及繞行滑行道等七大功能區(qū)的陸域形成及地基處理。其中，新建第三跑道規(guī)劃長度3600m、寬度45m，呈南北走向，距離二跑道外海堤200m，廣深沿江高速300～350m；跑道區(qū)基槽開挖范圍：長度3650m，底寬77m，面積28.10萬m2。基槽開挖底寬度77m，兩側1:5放坡，開挖深度3.17～14.11m，基槽開挖以土質控制為主，標高控制為輔，設計開挖量為232萬m3。基槽開挖的平面位置圖如圖1所示。

圖1 基槽開挖的平面位置圖

跑道區(qū)基槽開挖典型斷面圖見圖2。

圖2 三跑道基槽開挖典型斷面圖

2.基槽開挖施工的特點

2.1 工序聯(lián)系緊密

跑道區(qū)基槽開挖主要包括清理淤泥（三類土）、少量黏土及硬質材料（一、二類土）等，施工工序與基槽中粗砂回填工序、滑行道區(qū)中細砂回填工序、緩沖帶中細砂回填工序、以及土面區(qū)納泥和真空預壓工序緊密聯(lián)系，不能隨意調整施工順序。每一道工序都要按照規(guī)范的程序進行，從而保證各部門、各單位的協(xié)同工作，各施工工序銜接順暢，保障項目總體工期。

2.2 施工要求高

基槽開挖對施工質量要求高，所有的施工活動都要保證基槽的深度和寬度能滿足相關規(guī)范及設計要求，特別是超深和超寬兩個指標。根據(jù)《港口、航運工程規(guī)程》及《疏浚與吹填工程施工規(guī)范》（JTS207-2012）要求，基槽寬度不能高于1m的預設標準，深度不能大于0.5m，施工過程中挖出的淤泥不能存放在基槽內，淤泥需放置在其他位置[1]。當基槽開挖到-7.0m高程及以下區(qū)域，開挖土質除淤泥外，存在約0.5m厚的黏土夾層及其他硬質土。此時，仍應嚴格控制開挖的深度和寬度。在硬質土開挖過程中，明確提出基礎槽寬度不宜大于預設參數(shù)1.5m，深度不宜大于0.5m。

2.3 施工工期短

因跑道區(qū)基槽開挖是跑道區(qū)施工的第一道工序，后續(xù)多個施工工序與之銜接，需要在較短的時間內完成疏浚施工，整個施工過程的周期較短。且通常情況下，港航工程相關的基槽開挖（包括防波堤、外海堤、跑道區(qū)、圍堰等基槽開挖）需要大量開挖工作，使得基槽開挖的工期更加緊迫。因此，相關施工人員需要與各部門協(xié)調，以加強整體施工質量和效率，確保在規(guī)定時間內完成基槽開挖。

2.4 施工工程量大

港口、航運工程的基槽開挖施工通常具有工期短、疏浚量大的特點。施工單位為了在規(guī)定的時間內完成施工，基槽開挖后若不能及時回填基槽，會造成回積淤泥，需要進行槽底清淤開挖，進一步增加基槽開挖的工作量。

2.5 疏浚土處理難度大

基槽開挖的疏浚土按照環(huán)評報告要求，需外拋至大萬山等規(guī)定海域或上岸處理。因外拋泥駁作業(yè)周期長，而項目工期緊張，為紓解項目納泥困境，經設計變更，將部分開挖疏浚土調整為場內納泥，土面區(qū)可收納約160萬方疏浚土，采用抓斗船+泥駁+轉吹泵船、或小型絞吸船+擋水圍堰+箱閘式排水口等施工工藝處理開挖后的疏浚土，同時可一定程度上節(jié)約施工成本。

3.施工技術

3.1 基槽開挖準備

基槽開挖以土質控制為主，標高控制為輔。目前，跑道區(qū)基槽開挖已完成B/C/D/E/F，完成長度約為1850m，完成方量約為95萬m3。現(xiàn)已安排一艘抓斗在G區(qū)北側進行施工，另一艘抓斗在G區(qū)南側進行，兩邊同時進行為供砂提供工作面。根據(jù)現(xiàn)場施工情況以及后續(xù)卸泥能力，進行匹配抓斗船。同時，根據(jù)施工進度要求，及時改進施工工藝，可考慮引進絞吸船進行轉吹。現(xiàn)場施工平面布置如圖3所示。

圖3 基槽開挖平面布置圖

3.2 基槽開挖流程

基槽開挖的工藝流程圖如圖4所示。

圖4 施工工藝流程圖

3.3 基槽開挖施工方法

（1）項目施工即使人員根據(jù)設計平面控制參數(shù)，編制挖泥專項施工方案，編輯挖泥施工專業(yè)文件，審核無誤后輸入挖泥船電子圖形控制系統(tǒng)，并在施工現(xiàn)場建立相應的水文觀測站，根據(jù)水文觀測的實施潮位，指導挖泥船施工，并將實時潮位數(shù)據(jù)提供給測量船。

（2）本工程采用6方的抓斗挖泥船，另外配備1000t自航駁進行拋泥作業(yè)。設備選擇條件根據(jù)基槽的土質、工程量、挖掘深度、土層厚度、疏浚深度、船舶性能等綜合因素進行分析選擇。

（3）基槽開挖采用水平分段，豎向分層，縱向分條的方式進行施工，單個分段的長度大概控制在50-60m范圍內，挖泥船平行基槽分條開挖時，采用從上而下有序開挖的方式，每層開挖厚度2m，寬度10m，每條基槽開挖重疊寬度不小于2m。根據(jù)施工斷面的形狀和實施潮位變化情況調整抓斗船的下斗深度。

（4）根據(jù)抓斗船的導航、平面坐標、定深控制系統(tǒng)來控制平面位置和開挖深度，開挖原則按照“下超上欠，超欠平衡”進行，開挖基槽的槽面不得留下淺點。

（5）由于基槽的泥質變化會影響開挖深度、坡度等控制，所以在施工過程中做好開挖泥質記錄，尤其是對泥質特性，若發(fā)現(xiàn)泥質條件與勘察設計不符，及時反饋至監(jiān)理工程師和設計單位，對基槽開挖影響較大的，應暫時停止開挖，研究下一步處理方案后再繼續(xù)開挖。

（6）開挖中基槽應進行逐段驗收，每段驗收之后為后續(xù)工程提供施工。驗收前應先進行檢測，采用RTKDGPS與數(shù)字化測深系統(tǒng)結合，測量若發(fā)現(xiàn)基槽開挖斷面有淺點，采用抓斗船進行清除，達到驗收標準要求為止。檢測應該進行開挖前測量和開挖后測量，對比開挖效果，繪制2×2的測點地形圖，5m繪制一個斷面地形圖，供工程實時使用。開挖驗收標準以高程和土質控制結合。

3.4 疏浚土處理

為減少疏浚土外運，減少砂料用量，根據(jù)最新的設計優(yōu)化，已將跑道區(qū)西側B-4、C-4、D-4、E-4、G-4、H-4和J-4區(qū)作為基槽開挖疏浚土回填區(qū)。標高0.0m以下的疏浚土回填使用水上挖掘機施工，基槽開挖的疏浚土通過1000t平板駁運至回填區(qū)，水上挖掘機靠泊平板駁船，豎起定位樁后將船艙中的疏浚土回填至指定區(qū)域，標高0.0m至+2.0m部分擬采用絞吸船吹填或鉤機泵船轉吹的施工方法[2]。

4.基槽開挖質量與安全控制措施

4.1 質量控制措施

（1）平行基槽的開挖，嚴格按照分條分幅、分段分層的要求進行，船舶進場后，開挖前應進行試挖工作，測試開挖深度和船舶設備控制是否匹配[3]。

（2）基槽清淤以土質控制為主，以標高控制為輔，在施工過程，挖至設計土層后對槽底土質和標高進行現(xiàn)場校核。

（3）抓斗挖泥船定位采用雙GPS或RTK，確保平面位置準確；施工船進場施工前，選擇天氣條件、周邊環(huán)境較為合適的工作日，將施工船所使用的GPS或RTK與控制點比對進行校準，確保GPS或RTK的精度符合施工要求。

（4）對于基槽開挖寬度應嚴格控制，嚴禁超寬，施工過程中按照規(guī)范要求及時繪制基槽分段、分條的施工平面圖，特殊區(qū)域應加密繪制，保證基槽開挖精度，減少廢棄土方。

（5）為防止漏挖，抓斗船挖泥按條與條之間搭接2m、段與段之間搭接5m重疊施工。

（6）定期對挖泥船定深控制系統(tǒng)、深度顯示器進行校準；防止漏挖、超挖。

（7）基槽開挖完成驗收時，采用高程和土質雙控進行驗收。在達到設計標高后對基槽底土質進行取樣檢查，應與勘察樣本進行核對。核對是否滿足設計要求的達到硬土層，滿足要求后形成工作面立即安排基槽填砂，避免基槽回淤。

（8）基槽開挖先進行上層施工，分層的最后一層待已開挖區(qū)段可形成填砂工作面以后統(tǒng)一開挖，分區(qū)段驗收后立即開始填砂作業(yè)，避免基槽回淤。若驗收時間和填砂作業(yè)時間間隔7天以上，對該區(qū)段重新進行復測，若有回淤，應重新進行清淤驗收合格后，方可進行回填砂施工。

（9）基槽開挖過程中了解基槽開挖情況，及時進行施工過程檢測，繪制施工過程基槽開挖斷面圖。根據(jù)施工過程檢測結果及時調整施工電子文件，指導施工船舶優(yōu)質高效運行。

4.2 施工安全控制措施

（1）根據(jù)有關要求取得水上和水下作業(yè)許可證，只有取得作業(yè)許可證才可以進行正式的施工活動。水上施工人員應加強安全防護措施，必須穿上救生衣。在施工現(xiàn)場放置交通警示船，第一時間掌握施工區(qū)域附近的航行情況，合理調度往返船舶，實現(xiàn)所有船舶的航行暢通，保證施工現(xiàn)場的正常運行[4]。

（2）船舶在錨泊時，需要放置錨泊指示器，用于通知其他施工船舶，防止誤入其他施工現(xiàn)場的情況。

（3）在施工船舶的配置中，要增設廢油艙，除了配置長度300m以上的油欄外，將船舶在施工過程中產生的廢油倒入廢油艙，一定不能排入水中，否則會對水環(huán)境造成嚴重污染，造成水質影響甚至威脅海洋生物健康。如果發(fā)生漏油，應先用油欄進行圍護，再完全拆除，以控制不良影響的發(fā)生。

（4）潛水管鋪設在水下，具有很強的隱蔽性。為防止過往船只誤碰，敷設位置應設置明顯的定位標志。

（5）浮管的安裝在一定程度上會影響船舶的平穩(wěn)航行。為了合理有效地解決這一問題，不允許安裝過長的浮管。并準確控制浮管的位置，不能在重要航道下設置；浮管敷設后，按40m—50m的距離放置夜間指示燈，通知過往船只，防止夜間航行時船只與浮管相撞。

5.結束語

本文針對濱海地區(qū)機場跑道的基槽開挖進行分析，結合其工程地質概況、海洋特征屬性、施工環(huán)境等不同的特點，提出了抓斗船的施工技術要點和施工質量控制措施，并對施工過程中的安全控制措施予以補充，為類似港口、疏浚項目提供了可供借鑒的經驗。