港航工程基槽开挖与港池疏浚施工问题探讨

港航工程基槽开挖与港池疏浚施工问题探讨

陈巍

长江重庆航道工程局  重庆市 400011

摘要：基槽开挖和港池疏浚是港航工程建设的基础工作，是各种水下管道填充、航道港口水运正常通航和顺利开展的保证。基于这一背景，本文以具体的港航项目为研究对象，对基槽开挖、港池疏浚、测量施工控制要点及测控设备仪器的应用等进行分析，分析过程及结果可为类似水运工程建设提供借鉴。

关键词：港航工程；基槽开挖；港池疏浚；施工问题

引言

基槽开挖是整个施工过程中最关键的一步，施工质量与施工效果密切相关，充分体现了开挖技术在施工中的重要作用。此外，港口工程港口泥沙淤积主要受输沙影响，维护疏浚是港航工程所面临的必要任务，在施工前必须确定出合理疏浚吹填施工方法及适宜的倾倒位置，避免港口淤积加剧。

1施工难点

港航工程疏浚区位于外海航道，受季风影响浪涌较大。为了保证施工安全和工作效率，必须配备抗风浪性能好的大型挖泥船。结合航道设计深度，挖泥船开挖深度大，挖泥船设计深度必须满足挖泥船的要求。疏浚区岩石为中风化和强风化泥质粉砂岩，岩石量不大但分布广泛，未探明孤立岩石浅点多，实际疏浚岩石量其实比地勘资料及设计方案中钻孔确定的岩石量多。为保证港航基槽开挖及港池疏浚施工质量，必须严格遵循施工流程。基于测量控制点复核结果及引测数据，必须对施工面实施复测，校核基槽泥面标高；通过 GPS定位仪准确定位基槽开挖点，并标注。同时使用测深仪测量标注点，结合测量结果设置淤泥卸除点浮标，为基槽清淤、清礁等提供参照。待淤泥抛卸任务完成后，分段开挖基槽，直至满足设计要求。

2港航工程基槽开挖与港池疏浚施工要点

2.1设备选取

耙吸式挖泥船用于港口和航运工程的疏浚和填充施工，施工效率主要取决于地质条件、管道特性和泥浆泵特性。根据调查结果，对通道进行原状土填充，并根据泥浆泵特性曲线确定设备施工效率 ，其中，W 为耙吸挖泥船生产能力（m /h）；Q 为泥泵管路流量（m /h）；r为泥浆浓度均值。综合考虑排泥管线设计长度、船舶运行状态等方面，工程配备 8 寸耙吸挖泥船，泥泵设计流量 1000m /h，泥浆浓度均值取 30%。据此可以得到耙吸挖泥船生产能力为 300m /h，每月理论生产能力可以达到 30.16×104m ；为完成任务，实际需耗时 4.5 个月。在加强施工组织管理的基础上，有望提前完成疏浚吹填施工任务。耙吸式挖泥船由泥舱、排泥管、耙头提升架、波浪补偿器、推进器、耙头起落钢缆、吸泥管、橡胶软管、泥门等部分组成 。挖泥疏浚过程中各道工序基本由挖泥船单独完成，可实现自航、自挖、自载、自卸；开挖清淤期间占用水域面积小，无需封锁航道，对通航影响小。但是存在较大的超挖可能，必须加强控制。

2.2管线架设

港航工程排沙管道采用6.0m长600mm钢管，法兰螺栓连接。对于由于密封性不足而泄漏的连接，应通过法兰阀门和橡胶垫加强密封。陆上浮动管和水上浮动管的壁厚均为12mm。水下管、水上管、陆地管均为排水管线的重要组成部分，其中水上管线的架设及与水下管线的连接均按照 1 节钢管 +1 节胶管的方式；水下管线的架设则按 3 节钢管 +1 节胶管方式；陆地管线应架设至吹填区。为保证管线的顺畅性及连接紧密性，应在架设期间密切结合地形地势配置相应规格的角度弯头，确保架设到位[1]。

2.3基槽开挖流程

（1）工程施工人员根据设计平面控制参数编制疏浚专项施工方案，编辑疏浚施工专业文件，审核无误后输入疏浚电子图形控制系统，并在施工现场建立相应的水文观测站，根据水文观测潮位实施指导疏浚施工;并为测量船提供实时潮位数据。（2）本工程采用6方的抓斗挖泥船,另外配备1000t自航驳进行抛泥作业。设备选择条件根据基槽的土质、工程量、挖掘深度、土层厚度、疏浚深度、船舶性能等综合因素进行分析选择。（3）基槽开挖采用水平分段,竖向分层,纵向分条的方式进行施工,单个分段的长度大概控制在50-60m范围内,挖泥船平行基槽分条开挖时,采用从上而下有序开挖的方式,每层开挖厚度2m,宽度10m,每条基槽开挖重叠宽度不小于2m。根据施工断面的形状和实施潮位变化情况调整抓斗船的下斗深度。（4）根据抓斗船的导航、平面坐标、定深控制系统来控制平面位置和开挖深度,开挖原则按照“下超上欠,超欠平衡”进行,开挖基槽的槽面不得留下浅点。（5）由于基槽的泥质变化会影响开挖深度、坡度等控制,所以在施工过程中做好开挖泥质记录,尤其是对泥质特性,若发现泥质条件与勘察设计不符,及时反馈至监理工程师和设计单位,对基槽开挖影响较大的,应暂时停止开挖,研究下一步处理方案后再继续开挖。（6）开挖中基槽应进行逐段验收,每段验收之后为后续工程提供施工。验收前应先进行检测,采用RTK-DGPS与数字化测深系统结合,测量若发现基槽开挖断面有浅点,采用抓斗船进行清除,达到验收标准要求为止。

2.4 港池疏浚

为了减少港池疏浚过程中的噪音和对航行的不利影响，主要采用6m3抓斗挖泥船进行挖水。疏浚后的土由300 ~ 600m3泥驳运输至通道以东约600m处的综合客运站进行充填。在综合分析拟施工航道地质资料及钻探结果的基础上得知，港航工程拟施工区域岩区挖槽长度较短，孤石浅滩区多，为保证岩石集中区破岩结果满足设计深度，必须对相关岩层展开绞吸以分层分条；待岩石达到绞碎状态，通过排泥管吹至航道外二次清理。对于孤立岩石浅区，应通过绞吸船或抓斗船粉碎岩石。航道 24+0~26+7 段存在砂脊，疏浚前最浅水深为 -9.8m，这种地形上的突变增大了疏浚开挖难度。为降低满载挖泥船触底风险，应通过绞吸船对区域内砂脊展开分层开挖，将其调整至合适深度。航道工程港池疏浚期间，投入1艘6m3抓斗式挖泥船，并配备自航式泥驳展开港池疏浚。在操耙手的控制下，抓斗船在空中展开空斗并放线，借助抓斗自重切入泥层，并加强切入深度控制；此后将泥斗闭合，待装满疏浚土的泥斗提升出水面后转动斗臂、移动至泥驳上方，开斗卸泥；抓斗卸空后反转斗臂，将空斗抛入开挖区。疏浚开挖区按照施工范围分区、分条、分层开挖。根据抓斗挖泥船抛锚长度将港池区划分成若干施工区域，每个区域约 100m 长；根据挖泥船清挖宽度，顺航道轴线分条，并按照挖泥船每次可挖宽度确定每条挖槽宽度；每层开挖厚度按照 1.0 ～ 2.0m 确定，直至开挖至设计标高；相邻分区及分条间按1.0～2.0m宽度搭接，避免发生漏挖。抓斗挖泥船挖泥清淤期间必须抛出4具锚，船艏抛八字锚，抛锚方向和挖槽间形成 35~45°夹角；船艉抛交叉锚，以控制船艉横向移动 。挖泥船定位过程中应加强抓斗间距控制，扇形开挖时，相邻两次下斗应重叠1/4~1/3抓斗宽度。开挖过程中，应从外向内分条开挖，避免出现超欠挖，以控制港池疏浚质量[2]。

结束语

综上所述，港航工程基槽开挖与港池疏浚是港航工程建设中的两项关键内容，对航道的建设进度和工程质量影响很大，可以为港航工程建设提供可靠的水下管道填充条件，避免对航道生态环境的过度破坏。挖泥船底部安装水下地形扫描仪以及 DGPS 定位仪及相关测量技术、软件应用于港航工程后，有效弥补了传统声呐测距仪检测设备无法对开挖过程展开动态化测量的缺陷，测量过程更加简化，测量结果精确度显著提升，为航道基槽开挖和疏浚提供了可靠保证。

 参考文献：

[1]甘诗刚. 港航工程施工中基槽开挖与港池疏浚施工技术的利用分析[C]//中国智慧工程研究会智能学习与创新研究工作委员会.2020万知科学发展论坛论文集（智慧工程一）.2020万知科学发展论坛论文集（智慧工程一）,2020:187-197.

[2]张洪友.港航工程施工中基槽开挖和港池疏浚施工技术[J].中国水运(下半月),2019,19(04):146-147.