(中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 水電第一總隊(duì)，廣西 南寧 530028)

圖1 施工總平面布置示意

南澳島位于廣東省汕頭市，是廣東省唯一的海島山區(qū)縣，全島總面積109 km2。南澳島主要新建供水工程施工項(xiàng)目包括：①蓮陽(yáng)取水泵站；②澄海區(qū)供水管線(約11.64 km)；③澄海培隴至南澳島長(zhǎng)山尾海域供水管線(約6.97 km)；④南澳島供水管線(約11.31 km)；⑤北面坑凈水廠(日凈水6萬(wàn)t)；⑥配水管網(wǎng)。供水工程施工難度最大的是跨海管理鋪裝，最為關(guān)鍵的工序是海底管槽開挖，有必要對(duì)其技術(shù)進(jìn)行探討。

1 施工工作內(nèi)容及裝備選型

1.1 施工工作內(nèi)容

海底鋪管施工主要工作內(nèi)容包括：預(yù)制構(gòu)件制作、水下基礎(chǔ)槽開挖、箱涵安裝、管道熱熔連接、配重塊安裝、管道沉放安裝、溝槽回填、沉排安裝、感潮段雙絞格網(wǎng)石籠安裝。施工設(shè)備布置見圖1。

1.2 開挖設(shè)備選型

海底開挖施工常用裝備主要有耙吸挖泥船、絞吸式挖泥船、抓斗式挖泥船、斗輪式挖泥船、吸揚(yáng)式挖泥船、鏈斗式挖泥船、反鏟式挖泥船。該工程施工海域由于地質(zhì)條件復(fù)雜、開挖斷面大、成槽要求高，經(jīng)過(guò)對(duì)比并綜合考慮施工進(jìn)度和成本控制等因素，確定使用抓斗式挖泥船作為海底管槽開挖機(jī)械。抓斗式挖泥船使用廣泛，不僅適用于各種土質(zhì)，還可以抓取水下石塊及部分障礙物[1]。

根據(jù)南澳工程工期要求，施工主要裝備有敷管船、抓斗式挖泥船、交通艇等海上船泊20余艘，用于挖槽和敷管施工。詳細(xì)裝備數(shù)量和型號(hào)見表1。

表1 裝備配置數(shù)量及型號(hào)

2 施工方法

2.1 施工測(cè)量

水下溝槽開挖施工為隱蔽性工程，測(cè)量工作是保障施工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該工程施工測(cè)量工作主要包括開挖前平面高程控制測(cè)量、挖前水深測(cè)量、施工放樣、挖中槽深測(cè)量、竣工測(cè)量等。

平面坐標(biāo)系統(tǒng)采用北京1954年坐標(biāo)系，施工船舶通過(guò)DGPS定位系統(tǒng)為導(dǎo)航定位[2]。DGPS差分臺(tái)設(shè)在發(fā)包人提供的平面控制點(diǎn)上，誤差控制按照《疏浚工程施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ319-99)執(zhí)行，水下溝槽開挖邊線誤差為水下+0.6 m，岸邊+1.0 m，挖槽中心線誤差不超過(guò)±1.0 m。挖泥船開挖前在設(shè)計(jì)中心線、開口線、開挖起、訖點(diǎn)、彎道頂設(shè)立清晰標(biāo)志，包括標(biāo)桿、浮標(biāo)或燈標(biāo)等，每隔50 m設(shè)一組橫向標(biāo)志。施工標(biāo)志要定期對(duì)導(dǎo)標(biāo)精度進(jìn)行校準(zhǔn)，并符合下列各項(xiàng)規(guī)定：①在開闊水域施工時(shí)，各組標(biāo)志應(yīng)使用不同形狀標(biāo)牌間隔設(shè)置，同組標(biāo)志上應(yīng)安裝顏色相同的單面發(fā)光燈，相鄰組標(biāo)志應(yīng)以不同顏色燈光區(qū)別；②水下卸泥區(qū)應(yīng)設(shè)置浮標(biāo)、燈標(biāo)或岸標(biāo)等標(biāo)志，指示卸泥范圍和順序；③在挖泥區(qū)通往卸泥區(qū)、避風(fēng)錨地的航道上設(shè)置臨時(shí)性航標(biāo)，在航行條件差、水道狹窄處的轉(zhuǎn)向區(qū)增設(shè)轉(zhuǎn)向標(biāo)志，便于船舶緊急停泊；④DGPS接收機(jī)經(jīng)發(fā)包人和監(jiān)理工程師檢驗(yàn)合格后，供工地挖泥船和測(cè)量船使用。

挖泥船上安裝南方測(cè)繪公司生產(chǎn)的S82T型GPS接收機(jī)和供水工程電子圖形控制系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)上顯示挖泥機(jī)具的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)坐標(biāo)，指示挖泥船精確地進(jìn)行施工。

在測(cè)量船上配備南方測(cè)繪公司生產(chǎn)的S82T型RTK-GPS接收機(jī)、水深測(cè)量自動(dòng)化成圖系統(tǒng)，并安裝該公司水深測(cè)量軟件為測(cè)量船精確定位，從而提高測(cè)圖質(zhì)量。

(1)高程控制系統(tǒng)。工程使用珠基高程，施工前根據(jù)發(fā)包人提供的水準(zhǔn)點(diǎn)，利用GPS與測(cè)深儀聯(lián)合作業(yè)，為挖泥船和測(cè)量船提供實(shí)時(shí)水深。

(2)挖深控制。在各挖泥船上安裝潮位遙報(bào)儀接收機(jī)，為其提供實(shí)時(shí)潮位，操作人員根據(jù)潮位及時(shí)調(diào)整抓斗下放深度，保證施工質(zhì)量。挖泥船在開挖施工區(qū)內(nèi)作業(yè)必須滿足《疏浚工程施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ319-99)要求，底高程開挖控制在+0.6 m范圍內(nèi)，底面開挖后應(yīng)較為平順，不得出現(xiàn)陡坎。

2.2 施工過(guò)程

水下溝槽開挖施工時(shí)遵照的引用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程規(guī)范主要有：《土工試驗(yàn)規(guī)程》(SD128-87)、《水利水電工程施工測(cè)量規(guī)范》(SL52-93)、《疏浚工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ334-96)、《疏浚工程施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ319-99)和《水利水電建設(shè)工程驗(yàn)收規(guī)程》(SL223-2008)。抓斗式挖泥船沿開挖邊線方向作業(yè)，開挖單元長(zhǎng)度為100 m，每個(gè)開挖時(shí)段間重疊區(qū)不小于3 m[3]，條寬按照設(shè)計(jì)開挖斷面(南澳工程條寬為 30.5～40.5 m)，開挖施工范圍自南澳島長(zhǎng)山尾登陸點(diǎn)至澄海培隴下海點(diǎn)方向。

拋石采用10 m3抓斗船進(jìn)行分層開挖，將質(zhì)地堅(jiān)硬且未風(fēng)化的石料堆放在開挖斷面兩側(cè)，待箱涵及管道安裝完畢，再將石料恢復(fù)原位。

挖泥船施工時(shí)垂直于管溝槽軸線錨泊定位，錨泊范圍需滿足該挖寬范圍區(qū)段挖泥施工需要，鋼絲繩纜拋錨時(shí)應(yīng)盡可能拋?zhàn)悖詼p少移錨次數(shù)。為使挖泥船橫移靈便，前纜一段用鋼絲纜。挖泥船下導(dǎo)輪與塹口泥層接觸，使泥斗充足，確保挖出的槽邊比較整齊，且不易脫纜。施工過(guò)程中，挖泥船橫軸線與挖槽中心線平行，卷?yè)P(yáng)機(jī)絞動(dòng)錨纜橫向移船，從槽的一側(cè)橫挖至另一側(cè)，每橫挖一次，船向前移動(dòng)一段距離。橫移速度視泥斗充泥情況而定，泥斗充泥少時(shí)，應(yīng)加大橫移速度，反之則減小。前移距離視泥層的厚度和土質(zhì)而定，泥層厚或土質(zhì)硬時(shí)，前移距離宜小，避免主機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，造成跳閘、停車。泥層薄或土質(zhì)松軟時(shí)，前移距離可適當(dāng)增大，但以泥斗裝泥不超過(guò)其斗容量為度。挖泥厚度與抓斗開口寬度和土質(zhì)有關(guān)，當(dāng)抓斗開口寬度一定以后，則完全取決于土質(zhì)，抓斗開口寬度應(yīng)以抓斗充泥滿而不外溢為限。為了提高平整度，應(yīng)根據(jù)水位控制下抓斗的深度。根據(jù)土質(zhì)控制下抓斗的間距(重疊1/4～1/3的抓斗寬度)，挖泥施工分層挖泥，避免挖泥施工時(shí)出現(xiàn)陡坡造成塌坍現(xiàn)象。

挖寬為挖泥船抓斗向兩邊甩出的寬度，每層挖泥的內(nèi)邊線通過(guò)機(jī)動(dòng)舢板泊至定位進(jìn)行控制，具體尺寸通過(guò)拉尺控制。挖泥全部結(jié)束后，逐步向外側(cè)移船，因?yàn)楦卟钶^大，最初挖泥施工時(shí)應(yīng)向上下游兩側(cè)多挖邊坡，正常挖泥時(shí)應(yīng)注意基槽高程，并盡量多重迭，避免漏挖。槽挖質(zhì)量控制需要把握幾個(gè)要點(diǎn):

(1)挖泥施工時(shí)應(yīng)及時(shí)掌握水位變化情況，換算挖泥后水深，及時(shí)用測(cè)深儀測(cè)量挖泥區(qū)域的水深，避免挖不到位或過(guò)度超挖。

(2)挖泥施工期間可能會(huì)有少量回淤，可考慮適當(dāng)超深。挖泥開溝一段距離后，挖泥船回到起點(diǎn)位置，用測(cè)深儀測(cè)量溝槽深度，必要時(shí)，通過(guò)潛水員水下配合，估算回淤速度。結(jié)合工程的進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)性確定一個(gè)適合的超挖深度，并根據(jù)工程挖泥實(shí)測(cè)情況隨時(shí)調(diào)整。

(3)嚴(yán)格控制挖泥的泥面標(biāo)高，使誤差控制在設(shè)計(jì)或規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。

(4)挖泥船的兩側(cè)均可使用泥駁裝泥，泥駁裝滿后，解纜自航至棄泥區(qū)卸泥。泥駁來(lái)回裝、運(yùn)、拋泥，挖泥船、泥駁基本可滿負(fù)荷工作。泥駁拋泥時(shí)務(wù)必拋棄至海事指定拋泥點(diǎn)，將泥土放至海底暫存。不得隨意亂拋泥土，以免影響船只航行。挖泥時(shí)采用DGPS定位，測(cè)深儀測(cè)量溝槽底高程，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后移至下一斷面繼續(xù)開挖。

(1)根據(jù)深槽位置，測(cè)量人員分別在深槽和拋泥平臺(tái)邊線上設(shè)置浮標(biāo)。

(2)根據(jù)深槽浮標(biāo)標(biāo)志，派船只引導(dǎo)泥駁到指定的位置依次進(jìn)行拋卸。

(3)盡量選在平潮時(shí)進(jìn)行拋卸。

3 結(jié) 語(yǔ)

以汕頭市南澳島供水工程為背景，簡(jiǎn)要介紹了跨海供水管線施工的工作內(nèi)容、設(shè)備布置選型。通過(guò)DGPS定位技術(shù)進(jìn)行施工測(cè)量放樣，使施工精度大大增加。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況特點(diǎn)，選用抓斗式挖泥船進(jìn)行海底管槽開挖，有效解決了施工海域地質(zhì)條件復(fù)雜等問(wèn)題。抓斗式挖泥船結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)成本低，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。該施工方法對(duì)長(zhǎng)距離跨海供水工程管道鋪裝施工有參考和借鑒價(jià)值。