航道疏浚工程设计要点分析

    王如城

    

    

    摘 要：根据2018年年鉴资料，广东省航道维护里程为11.23万公里，水路货运量为10.24亿吨，占整个货物运输总量的24%，水路运输在国民经济中起着重要作用。航道受水流动力、水土流失等多种因素影响，个别航段出现淤积导致水深不足的情况比比皆是，局部浅段的出现直接制约了整个航道水运潜能的发挥，而疏浚工程是目前最为简单、有效的航道整治措施之一。如何科学、合理地确定疏浚设计参数，对工程的实施效果和节约工程造价至关重要。本文结合工程实例，阐述在疏浚工程设计过程中应注意的相关设计要点，以期为广大同仁在疏浚工程设计时提供参考。

    关键词：航道疏浚;疏浚方案;设计要点

    中图分类号：U612 ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ?文章编号：1006—7973（2019）06-0081-02

    龙穴南水道从蕉门口至广州港出海航道30#标全程共31km。该水道既是南沙江海联运港区至西江干线集疏运的主通道，也是南沙江海联运港区至沿海运输主通道，以及珠江三角洲中部地区通往深圳、中山3000吨级便捷通道。其地理位置对于激活整个珠三角高等级航道网至关重要，因此对该水道开展3000吨级整治工作是十分必要的。

    经过实地踏勘走访并结合水深地形测量资料，以及航道、海事、交通、水利等相关部门的整治建议。龙穴南航道整治工作的重点在于疏浚工程。疏浚工程如何确定相关参数，把握相关的设计要点，确保工程能够顺利实施，起到了非常关键的作用。科学、规范、适宜的疏浚设计参数对于减少工程变更，节约工程造价都可起到良好的效果。

    1工程基本情况

    龙穴南水道按通航3000t海轮双向航道标准建设，航道尺度为6.5m×120m×650m（通航水深×通航航宽×最小弯曲半径）。

    建设内容主要包括疏浚、航标工程。其中疏浚为主体工程，航标为配套工程。疏浚工程是本项目得以实施，达到预期整治效果的关键工程。

    2疏浚方案

    2.1 布置原则

    （1）满足航运对航道尺度的要求，改善通航条件，最大限度地满足航行条件的要求;

    （2）选在适应船舶的习惯航线，与上下游航道平顺相接，便于船队航行;

    （3）充分利用河床自身的发展变化规律，因势利导，利用水流的能量维护挖槽的稳定;

    （4）应充分利用自然水深和局部深槽，以减少工程量，节约投资;

    （5）感潮河段设计的挖槽宜选择在相对稳定的以落潮流为主的深槽，挖槽的方向与落潮主流方向尽量一致，其交角宜小于15°，以利冲刷河床带走泥沙。

    2.2平面布置方案

    龙穴南水道上游与蕉门口航道平顺衔接，衔接后沿现有1000t级航槽轴线布置，下游顺着落潮流方向与广州港出海航道30#标处相接，全程31㎞，其中需要疏浚长度约为25km，占龙穴南水道整个通航里程的81%。

    3疏浚工程设计要点

    3.1 航道设计水深及航道宽度的确定

    航道设计水深及宽度的确定时应注意疏浚地质、船舶类型、水文条件、安全距离等[1]。其中内河航道水深可根据《内河通航标准》公式H=T+△H进行计算;海轮航道通航水深可根据《海港总体设计规范》公式D0=T+Z0+Z1+Z2+Z3，航道设计水深：D=D0+Z4进行计算。

    同理，内河航道宽度可采用公式B2=BFd+BFu+d1+d2+C进行计算。海轮航道宽度可采用公式：单向航道W1=A+2c，双向航道：W2=2A+b+2c进行计算，详见下表。

    依据规范计算得：航道通航水深计算值为3.5～6.45m，取整为6.5m;航道设计水深计算值为3.5～6.95m，取整为7.0m;航道宽度为69.7～119.8m，取整为120m。

    3.2 疏浚边坡的确定

    疏浚区域的土质、水动力条件、以往整治边坡情况、上下游衔接航道边坡情况、数学模型研究和疏浚设备等均影响疏浚边坡的确定。而疏浚边坡的确定又直接影响到工程量和工程造价，以及日后的回淤等方面，可谓牵一发而动全身。

    根据岩土勘察结果，本次疏浚深度内河床底质以淤泥、淤泥质土为主，其标贯击数N在2～4击之间、天然重度γ在15～17KN/m?之间、天然含水率ω为40%～85%左右。结合《疏浚与吹填工程设计规范》的相关要求和数学模型研究推荐的边坡成果，蕉门口至新龙特大桥河段挖槽设计边坡取1：8，新龙特大桥至广州港出海航挖槽设计边坡取1：10。

    3.3 挖泥设备的选择

    疏浚设备的选取直接关系到超宽、超深工程量计量，进而影响到工程造价。疏浚设备应结合工程规模、建设要求、现场水域条件、岩土的可挖性、现场的自然条件等因素进行选择。

    根据本工程特点，结合各疏浚施工船机的适应范围与能力，本工程施工可有以下疏浚船机可供选择：一是抓斗式挖泥船，该设备对土质的适应能力较强，可调节斗速来挖掘除岩土之外的各种土质，挖槽底部比较平整、挖深误差较小，容易控制超宽。其主要缺点是施工中需抛锚及移位太多，伸展范围大而干扰通航;二是耙吸挖泥船，具有船舶大、抗風能力强，适合于开挖狭长航道，尤其是在水域开阔的海港和河口较长距离的航道作业，不需要占用大量水域或者封锁航道，基本上不影响通航。但由于船舶大、吃水深，要求施工地区内有足够的水深和调头及抛泥的水域，因而施工地区有一定的局限性。

    龙穴南水道河床底质以淤泥为主，河道宽度约2km，水深在1.4m～5.0m之间。本项目航道设计水深为7.0m，最大疏浚深度约5.6m。结合工程实际情况，从施工器械所需吃水条件、土质可挖性、淤泥质土类可挖性、对自然环境适应性（风浪、波高等）、工作效率、综合单价等因素考虑。确定本次采用2300m?自航耙吸挖泥船进行航槽施工，采用8m?抓斗挖泥船配1000m?泥驳进行修坡挖泥施工。

    3.4疏浚断面的确定

    3.5 ?抛泥区的选取

    抛泥区的选取在设计时应尽可能接近疏浚施工地点，减少弃土运距，节约工程造价;同时应兼顾环保及附近水域的环境，减少弃土对环境及生态的影响;不要影响正常的通航等。

    疏浚物的处理主要分为陆抛（回填）和水抛（即海洋倾倒）两种方式[2]。结合本工程的特点，采用水抛方式可选择在坭洲头弃土区、淇澳岛东北弃土区、淇澳岛东南弃土区和黄茅岛南弃土区。但这四个弃土区均离本项目较远，运距较大，不经济。经调查走访，距离本项目仅35㎞的中山市火炬开发区临港工业园需要大量疏浚土。经沟通协商，最终将疏浚土采用陆抛方式用于临港工业园的回填之用，既满足了工业园取土的需求，又解决了本次疏浚土的安置问题，同时也大大缩短了运输距离，节约了工程造价，起到“一箭三雕”的效果。

    3.6 疏浚施工期间航标的设置

    航道疏浚施工最常见的难题是施工作业与航道上正常通航的船舶间的矛盾。若处理不当容易相互干扰，甚至出现碰船事故。因此在设计时应充分考虑施工期航标的设置事宜，明确施工范围，合理疏导交通，保障区域通航安全。

    本次疏浚工程采用分区域施工的方式，即疏浚完航道左侧区域再疏浚航道右侧区域。最大程度降低航道过往船舶与施工船舶间的相互干扰。施工期间的航标设置以施工范围为边界，在充分利用现有航标的基础上，新增8座HF2.4m施工专用标。施工标的位置随着施工区域的调整而调整，以简洁明了的方式标识出施工区域边界，提醒过往船舶注意安全。

    4 结语

    总而言之，在航道疏浚工程设计过程中，需要从实际出发，深入剖析工程深层设计要素。在疏浚工程设计时应充分考虑工程地质、水流动力、施工水位、施工设备、河道回淤、抛泥区、施工期间船舶通航安全保障措施等因素，科学合理地确定设计参数。确保设计成果能够顺利实施，并取得良好的整治效果。

    参考文献：

    [1]唐存本.关于航道整治线宽度的确定[J].中国水运，1988，（05）.192.

    [2]曹祖德，王桂芳，朱杰.疏浚抛泥区选划的研究[J].交通环保，1992，（2）：13.