沿海集装箱码头下方及后方清淤技术探究

    龚圣勇

    摘 要：国内某集装箱码头由于码头后方及下方淤积严重，淤积厚度最深已达9m，对桩基结构安全造成隐患，急需对码头淤积的25万方淤泥尽快清除，减少桩基压力，国内近年来采用的小型自制绞吸船由于功率较小，无法满足要求，针对此情况，本文根据码头淤积情况采用了拼装式绞吸船结合自吸泵工作船，通过设置减载沟快速减载，合理组织施工，及时完成清淤任务，确保码头结构安全，为类似工程施工提供施工及技术参考。

    关键词：集装箱码头；码头清淤；减载沟；绞吸船、自吸泵

    中图分类号：U655.4 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）04-0068-02

    1 工程概述

    国内某码头总长度1500m，分4个泊位，共17个结构分段，建设等级为3个10万吨级集装箱泊位、1个7万吨级集装箱泊位。码头顶面高程为5.20m，前沿设计底高程为-17.50m。码头通过6座引桥与后方陆域相接，引桥长度均为109.5m。

    码头下及后方淤积严重，码头后沿处最大淤积已达9m，严重影响码头安全。为保证码头安全，需要对码头下及后方淤泥进行疏浚。清淤范围包括码头360m～1500m区域，即1#、2#、3#泊位区域（码头360m～1170m）码头后沿至岸侧40m范围内泥面标高清淤至-5.5m，向岸侧边坡取1：5；码头下部区域由码头前沿-17.5m标高处向岸侧以1：3坡度削至现状泥面。

    2 清淤方案确定

    2.1 综合考虑码头回淤情况对桩基的影响，同时考虑施工对码头装卸作业的影响，根据设计要求，初步确定分四步进行施工

    第一步：码头后沿减载沟施工。

    第二步：码头后方区域清淤施工。

    第三步：码头下方清淤施工。

    第四步：码头前沿外扫浅施工。

    2.2 施工顺序

    根据码头回淤严重情况，施工时采取分段施工，施工顺序为：海岸侧按照由陆侧向海侧的顺序进行，东西侧按照2#泊位 →3#泊位→1#泊位（码头后方与下方同时作业施工），确保整体安全。

    2.3 施工总平面布置

    根据排出淤泥运输方式不同，本工程施工总平面布置暂定两种施工方案：

    方案一：

    总体施工布置：码头下方采用1条特制80方/h自吸泵清淤施工；码头后方采用一条150方/h大绞吸船施工；绞吸出来的泥浆直接通过吸泥管排放在码头1#泊位东侧预先挖出来的储泥坑内，待坑内泥浆沉淀后采用5方抓斗式挖泥船配合两条500方泥驳将泥抛运至卸泥点。

    方案二：

    总体施工布置：码头下方采用1条特制80方/h自吸泵清淤施工；码头后方采用一条150方/h大绞吸船施工；绞吸出来的泥浆直接通过吸泥管排放在码头1#泊位东侧的泥驳上，然后通过泥驳将泥浆抛运至卸泥点。

    经过分析，方案一具有施工连续性好， 效率高的优点，但缺点是吸出的泥浆由于浓度较低，泥浆在储泥坑沉淀前在水流作用下流动，可能会重新在储泥坑附近区域回淤。

    方案二具有吸出的泥浆不会对码头区域产生影响的优点，但缺点是：①由于泥浆浓度低，每方泥产生的泥浆有5～6方，外运工程量较大；②泥驳在换驳过程中吸泥全部要暂停；影响吸泥工作效率；③泥驳每次进点都要抛锚，靠驳工程量大，可能会影响前沿集装箱船的正常作业；④泥驳运泥过程中，由于泥浆浓度低，会导致泥浆泄漏，引起水域污染。

    结论：由于本工程工期较紧，前期需要迅速减载，综合考虑先暂选择方案一进行施工，针对方案一有可能引起附近港池回淤的问题，施工过程中加强对储泥坑附近及港池的水深监测，如果发现回淤，则立即采用抓斗船进行扫清，如回淤明显影响码头正常施工作业，则采用方案二进行施工。

    3 主要施工方法

    3.1 碼头减载沟施工

    3.1.1 位置

    距码头后沿向岸侧 5m 处先挖一条底宽 15m 沟槽（原设计为底宽6m，后根据实际绞吸船施工参数，经设计同意后修改为底宽15m），向海侧边坡不陡于 1：3.5，按 2#泊位、3#泊位、1#泊位的次序施工。

    3.1.2 主要施工方法

    （1）为保证海、岸测侧土体的稳定，施工时严格按照设计断面进行施工。

    （2）减载沟底标高为-4.0。施工时不得超深，绞吸船铰刀标高控制为-3.5m。

    （3）为准确控制挖泥标高，挖泥控制标高参照码头面层顶标高（+5.2m），施工前在码头后沿每隔30m左右设置水尺并配有照明设备，绞吸船上施工员每隔30分钟观测一次水尺读数后通知船长对绞吸船铰刀的高度进行修改。

    （4）断面形成后次日，采用GPS+测深仪对断面进行测量，并用水坨对测量数据进行比对，测量成果及时上报监理业主。

    3.2 码头下方清淤施工

    码头下方施工受码头结构空间的影响，正常的疏浚机具无法进入，施工条件困难。本工程采用特制的自吸泵工作船，施工原理采用设置在前端的高压水泵与吸泥泵配合施工，将冲散的泥通过排泥管排出。

    主要施工工艺：

    （1）自吸泵工作船由汽车运至码头5#引桥，再由汽车吊吊入码头后方2#泊位水中，由于自吸泵工作船没有动力，施工中需交通船（小机动船）配合。

    （2）施工定位方法：利用码头前沿系船柱与码头后沿对直同设点位点，两点拉一条钢丝绳，中间横拉钢丝绳，形成交叉十字锚，这样使工作“小船”可以前后左右灵活移动，能到达需施工的任何位置，同时工作船前端冲吸泥装置可左右摆动，确保码头排架下方清泥效果。

    （3）船位调整到位后将设在船前的冲泥装置下放到泥面开始工作。在高压冲水的作用下将水下泥层粉碎，再利用泥泵的吸泥和排泥功能即在离心力作用下，通过排泥管将泥浆输送至码头1#泊位东侧预先挖好的储泥坑内，由于清淤地点距储泥坑距离较远（最远近1300米），因此在排泥管上根据实际情况安装增压泵或在排泥管中部位置设置接力泵将泥浆排放至储泥坑。

    （4）施工中计划由码头后沿分3米一个台阶向码头前沿施工，通过设在码头边的水尺控制大头的下方深度，上欠下超通过自然坍塌逐步达到1：3的坡比。

    3.3 码头后方清淤

    由于码头后方清淤方量较大，因此需选用大型清淤设备。本工程采用150方/小时绞吸船一艏，通过陆上运输至施工现场，现场拼装下水，施工时利用配置在船体前端的铰刀将泥铰松，然后通过排泥管将泥浆输送至码头1#泊位东侧预先挖好的储泥坑内。

    施工分区：码头码头后方以引桥中间区域为一个施工区域进行施工，本工程共分为A、B、C、D四个区域进行施工，一个区域施工完成后，进入下一个区域进行施工。

    施工分层分条：根据施工工艺及船舶性能，后方挖泥分4條进行施工，分层厚度根据泥层厚度及铰刀功率分为两层施工，施工时严格按照分条分层进行施工，上层全部完成后再进行下层施工。

    3.4 储泥坑设置

    为保证挖泥效果，排泥地点选定为1#泊位东侧预先挖出直径约50米，深度为3米（底标高-6.0m）的深坑，为确保码头及围堤安全，储泥坑边线距码头1#泊位东侧距离不小于50m，距离围堤距离不小于70m。根据施工进度情况定期对储泥坑及周边的泥面标高进行监测（监测采用测深仪结合水坨），如泥面标高临近设计给出的警戒值（以1#泊位最东侧排架原泥面线为警戒标高），立刻用挖斗式挖泥船进行清淤并运走倾倒。

    3.5 施工期沉降位移及水深监测

    3.5.1 施工期沉降位移监测

    在施工过程中，利用原码头后沿的沉降位移观测点，并在后沿大堤上布置沉降位移观测点（控制点平面布置见下图）进行每日观测，观测结果每日上报监理、业主，确保码头及大堤的稳定。

    3.5.2 挖泥水深监测

    挖泥断面形成后，采用GPS+测深仪对断面进行测量，并用水坨对测量数据进行比对，测量成果及时上报监理业主。

    3.5.3 储泥坑水深监测

    储泥坑及周边的泥面标高进行监测（监测采用测深仪结合水坨），如泥面标高临近设计给出的警戒值（以1#泊位最东侧排架原泥面线为警戒标高），立刻用挖斗式挖泥船进行清淤并运走倾倒。

    4 结语

    本次清淤施工的有效工期共计150天，施工过程顺利，各项措施安全、合理、有效，经第三方水深测量单位测量，清淤水深及清淤效果满足设计和使用要求。有关施工方案和技术资料可供类似工程参考借鉴。

    参考文献：

    [1] 向文英，李晓红，程光均，廖振方，陈德淑.浅谈河道与水库清淤的新工艺[J]；环境工程；2005年02期

    [2] 江帅，蒋基安，林风，周海，浦口码头清淤试验研究；《水运工程》2012年12期