■李建國

（廈門港務(wù)疏浚工程有限公司，廈門 360000）

航道是港口的重要基礎(chǔ)設(shè)施和進(jìn)出港的重要通道，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸物流工程對(duì)船舶大型化、專業(yè)化、密集化的通航需求日益增強(qiáng)，迫切需要將現(xiàn)有航道擴(kuò)建。 航道擴(kuò)建工程主要內(nèi)容為航道增深、擴(kuò)寬等，相比于新建航道工程，具有其獨(dú)特性，包括：（1）擴(kuò)建施工環(huán)境更加復(fù)雜；（2）水上作業(yè)的難度，海上施工受風(fēng)浪、臺(tái)風(fēng)等極端惡劣天氣影響；（3）施工標(biāo)準(zhǔn)更高；（4）施工過程原有航道保持通航，需協(xié)調(diào)好各施工環(huán)節(jié)，避免產(chǎn)生干擾。 鑒于航道擴(kuò)建工程的施工獨(dú)特性，有必要采用合理的施工方案，提高施工技術(shù)水平，以此降低自然因素以及技術(shù)因素等的影響，確保其他船舶航行安全和工程安全進(jìn)行，進(jìn)而促進(jìn)工程建設(shè)質(zhì)量的實(shí)質(zhì)性提高，保質(zhì)保量、按時(shí)完成工程任務(wù)。本研究以耙吸式挖泥船施工技術(shù)為例，進(jìn)行技術(shù)總結(jié)，以期為同類工程提供參考。

1 工程概述

1.1 工程概況

廈門某航道工程建設(shè)范圍為全長約9.18 km，設(shè)計(jì)底高程維持-12.0 m，為滿足10 萬噸級(jí)船舶乘潮通航要求，將航道通航寬度由190～200 m 拓寬為250 m，疏浚工程量為92.17 萬m3，疏浚棄土外拋，拋泥區(qū)距離疏浚區(qū)平均運(yùn)距約35 km，工程地理位置見圖1。

圖1 工程地理位置示意圖

1.2 工程難點(diǎn)分析

根據(jù)勘察，本工程施工的難點(diǎn)包括：（1）區(qū)域疏浚里程長，疏浚開挖厚度不一；（2）航道南邊線距離港區(qū)碼頭前沿線348～442 m，北側(cè)與錨地相鄰，附近通航及錨泊的船舶多；（3）疏浚施工要確保不能影響船舶正常通航和港區(qū)的正常生產(chǎn)；（4）疏浚水域面積廣，無法明確是否存在垃圾及其他障礙物等。

2 施工方案選擇

目前常用的2 種施工方案：抓斗式挖泥船和耙吸式挖泥船。

2.1 抓斗式挖泥船

抓斗式挖泥船是一種機(jī)械式挖泥船，通過抓斗自身的重量切入泥土，通過操作閉合泥斗，將疏浚土裝到泥駁船，通過泥駁船將疏浚土運(yùn)到指定卸泥區(qū)（圖2）。 抓斗船施工主要采用縱挖法，縱移挖長，橫移挖寬，定位主要采用“四纜定位法”，用4 個(gè)錨纜收放、前后左右移動(dòng)進(jìn)行施工定位。 錨及錨纜可能占用部分通航水域，給在附近航行船舶造成一定礙航影響，避讓時(shí)需輔助船舶拖帶撤離，機(jī)動(dòng)性不強(qiáng)，除了在航道清礁中使用，其他航道疏浚施工中使用較少。

圖2 抓斗船施工流程

2.2 耙吸式挖泥船

耙吸式挖泥船是一種裝備有耙頭挖掘機(jī)具和水力吸泥裝置的大型自航、裝倉式挖泥船[1]。 施工時(shí)，將耙臂放下海底，通過耙頭對(duì)土層的泥沙進(jìn)行耙松和挖掘，再利用船上泥泵機(jī)的真空作用，將挖掘的泥沙通過輸泥管吸入挖泥船的泥倉中，泥倉裝滿后，停止挖泥，起耙航行至拋泥區(qū)開啟泥門卸泥（圖3）。 耙吸船具有良好的航行性能，可以自航、自載、自卸，是目前航道工程普遍采用的，其工藝和施工方案成熟，設(shè)備較先進(jìn)。

圖3 耙吸船施工流程

2.3 2 種施工方案比選

本工程疏浚區(qū)范圍長且疏浚量大，綜合考慮各種影響施工的自然因素及疏浚土土質(zhì)類別，結(jié)合水深、水文及通航情況等因素分析。 由表1 可知，耙吸式挖泥船施工具有效率高、調(diào)頭靈活、及時(shí)避讓、對(duì)通航船舶影響小、適應(yīng)惡劣工況的能力較強(qiáng)、工期短、成本低等優(yōu)點(diǎn)，本工程即采用自航耙吸式挖泥船施工，以耙吸式挖泥船工藝闡述航道擴(kuò)建工程施工技術(shù)[2]。

表1 施工工藝影響因素分析

3 施工關(guān)鍵點(diǎn)分析

3.1 耙吸式挖泥船施工技術(shù)要點(diǎn)

耙吸式挖泥船開挖航道主要采用裝艙施工法，施工前應(yīng)對(duì)船舶定位系統(tǒng)和耙頭下放深度的數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，在施工區(qū)域附近選擇好便于觀測(cè)潮位的位置，設(shè)置潮位觀測(cè)尺，有條件的最好建立實(shí)時(shí)潮位站接收系統(tǒng)，施工前先進(jìn)行試挖，對(duì)疏浚區(qū)的土質(zhì)取樣分析，根據(jù)船舶性能和施工區(qū)長度及開挖的土質(zhì)選擇不同的挖泥對(duì)地航速，操耙手要實(shí)時(shí)關(guān)注潮水變化和船舶吃水深度，隨時(shí)調(diào)整耙頭的下放深度，提高施工精度，通過優(yōu)化挖泥船施工線路，控制施工平整度，減少開挖廢方。 不同土質(zhì)需調(diào)整船舶施工參數(shù)，選擇最佳的裝艙溢流時(shí)間，在保證環(huán)保疏浚效果的前提下降低工程成本，從而減少對(duì)周圍水體的擾動(dòng)，控制污染，減輕對(duì)周邊海洋環(huán)境的影響。 施工時(shí)要根據(jù)進(jìn)度及時(shí)安排浚后水深測(cè)量，按水深測(cè)量成果安排重點(diǎn)施工區(qū)域，使疏浚區(qū)域水深均勻增深，以便形成貫通的槽內(nèi)水流，提高施工效率，減少施工回淤，提高質(zhì)量控制水平。

3.2 影響施工的主要因素

3.2.1 船舶通航影響

本工程是在現(xiàn)有航道的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建，施工區(qū)域及周邊各類船舶通航密度較大，為減少疏浚施工對(duì)其他船舶的干擾和影響，要和港口、海事等相關(guān)部門建立聯(lián)系機(jī)制，結(jié)合海事AIS，準(zhǔn)確掌握航行船舶動(dòng)態(tài)和施工船舶動(dòng)態(tài)，高頻專人守聽，服從海事VTS 指揮，做好施工船舶與進(jìn)出港船舶之間的避讓等，確保施工的安全、有序，應(yīng)嚴(yán)格按照航行安全制度和規(guī)范操作，保證其他船舶航行安全和本工程安全進(jìn)行。

3.2.2 航道航標(biāo)影響

本工程原航道中的航標(biāo)設(shè)施功能保持，耙吸船在施工作業(yè)需避讓航標(biāo)區(qū)域，受航標(biāo)影響區(qū)域無法施工。 施工船舶的挖泥以及夜間施工的照明可能會(huì)影響到燈浮效能的發(fā)揮甚至對(duì)航標(biāo)造成損壞。 航標(biāo)會(huì)隨漲潮退潮流向移動(dòng)，為確保航標(biāo)和施工安全，根據(jù)移動(dòng)范圍在航標(biāo)周邊區(qū)域約150～200 m 范圍暫時(shí)不施工。 在航標(biāo)區(qū)域以外的疏浚區(qū)完成施工后，在確保通航安全下，對(duì)施工區(qū)內(nèi)的航標(biāo)進(jìn)行小范圍移動(dòng)。 移動(dòng)后集中力量對(duì)原航標(biāo)區(qū)域進(jìn)行施工，待該區(qū)域疏浚完后再將航標(biāo)恢復(fù)至原來位置， 航標(biāo)調(diào)整以盡量不縮窄航道、不影響船舶通航為原則。

3.2.3 自然條件影響

航道疏浚施工區(qū)在海上，影響耙吸船施工的主要因素有涌浪、風(fēng)、霧等，其中風(fēng)和涌浪是影響船舶安全航行常見的自然因素。 船舶受風(fēng)的影響會(huì)出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)、漂移等情況，受涌浪的影響會(huì)出現(xiàn)搖擺現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)船舶失控，導(dǎo)致觸碰及沉船等事故。施工期還需考慮到跨越季節(jié)性海洋氣候遇到寒流過境或雷暴雨等異常天氣情況。 施工時(shí)駕駛員應(yīng)控制好航速及航向，根據(jù)土質(zhì)和挖深，設(shè)定合適的波浪補(bǔ)償器壓力， 通過波浪補(bǔ)償器的緩沖作用保持耙頭對(duì)地有合適的壓力[3]，保證船舶設(shè)備安全和施工效率。

3.2.4 疏浚底質(zhì)影響

海底水域底質(zhì)情況復(fù)雜，除疏浚土外，含有石塊、廢棄漁網(wǎng)、垃圾等雜物（圖4），嚴(yán)重可造成堵耙，對(duì)施工影響較大，施工時(shí)應(yīng)及時(shí)起耙清理垃圾并對(duì)耙頭、耙齒的磨損情況進(jìn)行檢查。 操耙手在挖泥中應(yīng)時(shí)刻關(guān)注泥泵機(jī)真空數(shù)值、管內(nèi)濃度及流速等數(shù)值低于限值，防止堵耙現(xiàn)象[4]，必要時(shí)可在耙頭吸口處增設(shè)格柵（圖4），確保挖泥設(shè)備的安全。

圖4 航道內(nèi)挖出的塊石及垃圾、耙頭吸口處格柵

3.3 質(zhì)量控制要點(diǎn)分析

3.3.1 挖槽施工方法要點(diǎn)

根據(jù)航道挖槽長度、 寬度、 挖深采取分段、分帶、分層開挖，按設(shè)計(jì)水深、航段長度、土質(zhì)變化等情況靈活調(diào)整分段長度，段與段之間進(jìn)行50 m 搭接施工，以防漏挖。 橫向分帶寬以50 m 為1 帶，帶與帶之間需搭接一定的寬度，防止漏挖形成淺埂。挖深按照每層1 m 進(jìn)行分層，不足1 m 的部分直接挖深到設(shè)計(jì)深度。 施工時(shí)，在保證施工效率的前提下，盡可能做到同步、均勻增深，以形成貫通的槽內(nèi)水流，減少施工期回淤，同時(shí)保證施工質(zhì)量，減少后期掃淺工作量。

3.3.2 邊坡施工方法要點(diǎn)

為保證形成穩(wěn)定的設(shè)計(jì)邊坡，采用“分層施工，一次成型”的方法。 運(yùn)用耙吸船疏浚監(jiān)測(cè)平臺(tái)，通過軟件按照測(cè)圖水深不斷顯示前方斷面的水深形態(tài)，同時(shí)把耙頭的定位姿態(tài)加入斷面圖中，以縱、橫、深三維形態(tài)方式輔助準(zhǔn)確下耙（圖5），并實(shí)時(shí)更新耙頭所經(jīng)過的水深軌跡線；駕駛員可以依據(jù)圖形界面調(diào)整船舶，使耙頭準(zhǔn)確上線，提高施工效率和邊坡施工質(zhì)量。

圖5 航道與邊坡開挖三維界面

3.3.3 掃淺施工方法要點(diǎn)

（1）進(jìn)退挖泥法。 當(dāng)掃淺區(qū)為航道終端，水域受限、船舶難以實(shí)施回轉(zhuǎn)調(diào)頭時(shí)，或需調(diào)頭航行再上線挖泥耗費(fèi)過多時(shí)，或挖槽較短時(shí)，可根據(jù)船舶操作條件和水域情況采取進(jìn)退挖泥法。 在挖到終點(diǎn)或挖過淺點(diǎn)后，起耙離地并將耙頭提升至安全高度，然后開倒車使船退回起挖點(diǎn)，確認(rèn)船已不再存在對(duì)地后退時(shí)，轉(zhuǎn)進(jìn)車時(shí)再次下耙至開挖深度。（2）“S”字型、“X”字型挖掘法。在掃淺施工時(shí)，對(duì)疏浚區(qū)內(nèi)淺點(diǎn)進(jìn)行劃分，若為孤立淺區(qū)或單個(gè)淺點(diǎn)及垅溝，采用“X”字型方法掃淺，對(duì)各淺點(diǎn)逐個(gè)挖除，施工走線與進(jìn)退挖泥法類似，施工過程中不停改變耙頭與淺點(diǎn)的走線角度， 防止耙頭反復(fù)同向施工再次挖出壟溝。若為連續(xù)淺點(diǎn)和孤立淺點(diǎn)， 將淺點(diǎn)組合串線劃成區(qū)，采用“S”字型挖掘法逐個(gè)挖除。

4 工程擴(kuò)建效果評(píng)估

本單位工程于2021 年9 月7 日正式開工，2021 年12 月31 日自檢合格，2022 年3 月29 日進(jìn)行第三方測(cè)量，4 月30 日掃淺施工完畢，5 月23 日通過第三方測(cè)量驗(yàn)收。 本航道擴(kuò)建工程經(jīng)質(zhì)量監(jiān)督執(zhí)法支隊(duì)鑒定，單位工程質(zhì)量符合規(guī)范要求，工程質(zhì)量?jī)?yōu)良，驗(yàn)收通過。

5 結(jié)論

通過分析實(shí)際完工項(xiàng)目可知，在實(shí)際施工情況下挖泥船的選擇和質(zhì)量控制對(duì)工程的進(jìn)度及質(zhì)量十分重要， 應(yīng)制定合理的施工方案并嚴(yán)格落實(shí)，還要不斷優(yōu)化各項(xiàng)施工技術(shù)；為減少疏浚施工對(duì)其他船舶的干擾和影響，要做好施工船舶之間的避讓以及施工船舶與進(jìn)出港船舶之間的避讓等，這是今后的航道建設(shè)施工中重要環(huán)節(jié)，對(duì)工程的安全管控和經(jīng)濟(jì)效益十分重要。 本工程進(jìn)一步完善港區(qū)航道公共基礎(chǔ)設(shè)施條件，提升航道通航水平，滿足港區(qū)進(jìn)出港船舶大型化、專業(yè)化通航需求，保障船舶通航安全，改善進(jìn)出港船舶的通航環(huán)境，助力港口城市建設(shè)，提升營商環(huán)境，更好地服務(wù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。