航道疏浚工程的绞吸式施工方法

    赵文戬 占军

    

    

    

    摘 要：本文以某航道疏浚工程实例为研究对象，分别从边坡逐层开挖、挖深施工、挖宽施工与泥浆浓度处理等方面，对绞吸式施工方法在该工程项目中的应用进行研究。实践可知，在航道疏浚工程中，通过绞吸式施工方法的应用可以提高航道疏浚工程的效率与质量，对促进航道事业的发展有积极作用。

    关键词：航道疏浚;绞吸式;施工方法

    中图分类号：U616? ? ? ? ? ? 文獻标识码：A? ? ? ? ? ? 文章编号：1006—7973（2019）09-0091-02

    1 工程概况

    某地区的港口航道在日常运行中可以容纳30万吨级的船舶进行运输，整个地区的底部槽宽已经达到157～199m，并且各个地区的宽度存在一定的差距，外形为喇叭形。从具体的测量数据结果可以发现，该航道中的边坡比例为1：7，疏浚前水体深度达到5～7.5m，疏浚完成之后，该位置的水深已经达到如下的要求：水面下11.5m，其中允许超深度0.4m。该航道工程中的土体主要组成结构为淤泥，同时还存在有一定比例的粘土、亚黏土等。整个航道的水文环境复杂度较高，潮汐现象极为明显，年平均低潮位与高潮位为：+1.28m和+4.61m，最高潮位达到+6.6m。整个地区主要为砂质土混合淤泥质土，土体顶端位置比较松软，底部也存在沉积时间较长的坚硬结构，含沙量会随着季节的变化而发生一定的变化，一般为冬季比较多而夏季较少，根据海浪的影响也会发生一定的变化。

    2 边坡开挖的施工方法

    2.1 边坡逐层开挖

    经过采用逐层台阶法来进行边坡结构的开挖施工，在挖掘施工阶段，顶层边角位置上的泥砂容易受到很多外部作用力的影响，比如重力、水浮力等等而出现滑落、塌陷等问题，最终形成一个固定的边坡结构，详见下图1。

    （1）分层的依据。根据整个工程中的土体、绞吸船的铰刀性能可以进行不同地区的分层设置，同时存在软质、硬质泥土，前者厚度较大，而后者厚度较小。最下边的位置上因为沉积量过大，与上一层进行对比分析，整个地区的质地都比较坚硬，需要尽量的减薄处理。根据潮水的变动情况来进行泥土开挖施工，在高潮时开展顶层泥土开挖施工，低潮时则进行下层泥土开挖施工，以消除塌方问题。按照铰刀的不同性质来划分层次，一般为铰刀直径的1～2倍。通常情况下，上层软土结构部分的厚度可以达到2～3m，下层硬质泥土为1～1.5m。本次使用的绞吸船铰刀直径为2.8m，工程的开挖深度为5m，采用三层开挖施工方式，表层厚度为3～5m的土层需要分成两层结构来施工，厚度需要尽量保持均匀性[1]。

    （2）科学设定边坡比。在工程实践中，根据该航道所在的地质位置，充分分析土体条件、气候环境、水文状态等因素来明确疏浚边坡比例参数，从而可以确保在疏浚结束后边坡达到稳定性和安全性的需要，此时有效地消除回淤的问题，从而可以延长其使用寿命。在进行边坡比例参数确定时，要结合含水量、含砂量、摩擦力、粘聚力等因素来确定，保证其满足实际需要即可。整个航道区域中分布着大量的淤泥质砂，粘度比较差且以颗粒状为主要的结构形式，并且内部分布着大量的水分，砂土之间的摩擦力比较小，这就造成滑塌系数比较大。根据《疏浚施工规范》的具体要求，该类砂土可以用来进行边坡比的扩大处理，一般可以将其确定为1：5～1：10的比例跨度，相反，如果缩小二者之间的比例差距，就会导致其泥沙滑塌倾角会比较大，进而导致泥沙在使用中出现不断的滑塌问题，逐层叠加，影响比较严重，详细可见下图2[2]。

    （3）挖掘施工。在边坡开挖环节，应该充分考虑到航道两侧的淤泥状态，通常情况下可以直接形成坡体结构，可以按照实际情况来选择使用分层、阶梯的开挖施工方式，并不需要从阶梯的一侧进行开挖施工;相反，应该按照一定距离要求进行开挖施工，并且应该合理地控制开挖施工速度，否则将会直接导致结构部分的施工难以满足要求。

    （4）补充挖掘。边坡开挖施工的过程中最容易出现横向开挖不到位的情况，详细可见下图3所示。此时可以通过采用补挖的方式来消除横向开挖深度过大或者不到位的问题存在，也可以根据实际情况设计标杆线在边坡的位置，给开挖施工提供良好的基础条件[3]。

    2.2 挖深

    （1）挖深量。开挖深度应该按照如下的公式来确定：挖深量=水位+设计挖深+超深量。航道疏浚施工开始后，水体深度在达到-11.5m时，普通砂质土在开挖施工中因为直接受到转动力、水体浮力的影响而导致其漂浮泥砂的回淤层厚度较大，通常会达到0.3～0.4m，又因为整个航道中的砂土性质比较特殊，所以在已经有的航道深度上进行超挖施工，具体的开挖深度应该达到 0.4m。

    （2）铰刀深度的调节。整个航道结构部分在经过长期的海浪冲刷以及潮水水位的影响，铰刀深度也会发生一定的变化，尤其是在强风、大量冲击的条件下会导致铰刀出现深度无法控制的问题，此时应该结合实际情况来合理地确定铰刀深度尺寸。在风平浪静的条件下，需要立即开始铰刀深度的测量，然后准确地测定风浪高潮时的浪峰与浪谷的铰刀深度尺寸，将二者进行平均值计算，然后与技术标准中要求的深度尺寸进行对比，结合实际情况进行必要的调整[4]。

    （3）铰刀深度校核测试。铰刀深度尺寸直接影响整个地区的开挖深度，开挖深度的平稳性对于施工工艺水平有着直接的影响。在具体的疏浚施工前要进行准确地测试绞吸船的铰刀深度尺寸，从而可以按照设计方案的要求来准确地判定深度尺寸。在施工中可以根据实际情况进行铰刀深度差数据的准确确定。根据施工工艺的要求，桥架在施工中可以通过卷扬机的方式来进行钢丝绳的传输和下放，具体工作原理如下：缆绳可以直接固定到吊架滑轮，另一侧通过固定在铰刀架的首端滑轮进行下放，采取必要的操作之后进行深度的测量，然后对于设计标准规定深度参数，检查二者是否存在偏差过大的问题。

    2.3 挖宽

    港口航道疏浚施工环节应用绞吸船来进行施工，其开挖施工的范围可以达到25～100m，极限值即为100m。在进行实际开挖施工的过程中，开挖两侧的边坡可以根据具体的工程需要将其确定为99m。然而，因為航道的结构形式、地质条件存在较高的特殊性，容易出现宽窄相差较大的问题，此时在底槽中心位置的挖掘深度能够达到80m，100m[5]。

    2.4 泥浆的浓度

    根据工程的实际情况严格控制泥浆浓度、传输速度等参数，这是因为地质条件相差较大则浓度也会相差较大，所以要按照实际情况来确定。在疏浚施工的过程中，很多情况下的泥浆浓度参数都会大于平均值，也就是与浓度极限值比较相近。在充分的保证施工要求达标、泥浆传输安全性符合要求时，可以将真空压力调整到35～43kPa之间。泥浆浓度超出标准的要求就会导致真空压过大，输出流量也会直接下降，最终造成工程的施工效率比较低。根据真空压力参数值、泥浆排压等参数来合理地确定泥浆浓度，从而可以保证施工效果达标。

    3浅点的科学处理

    3.1 潮汐浅点的处理

    航道疏浚施工中极易存在海绵潮汐动态作用，此时也就会出现浅点，绞吸船应该结合潮汐水位的变化来适当地升降，从而可以保证铰刀深度在合理的范围内。这就需要施工人员时刻关注潮汐动态变化，结合高度参数来进行桥架的下放，同时应该合理确定铰刀深度尺寸，然后就能够准确地控制浅点。通常情况下，潮水有着一定的上升时就能够进行必要的铰刀降低，反之，潮水水位下降，可以适当地提升铰刀，有效控制深度尺寸。

    3.2 换条施工回淤浅点

    换条施工也会导致回淤浅点，在上述操作完成之后，泥沙会自然滑塌回淤，进而导致浅点的出现。在没有充分考虑到相邻操作时，容易出现条间漏挖，要预防该问题，就应该在铰刀回淤的方向做出适当摆动，一般为2～3m，以达到施工的要求。图3为换条操作图。

    3.3 风浪性浅点

    航道疏浚施工中极易受到暴风雨的影响而造成海浪过大的情况出现，此时对于绞吸船的检测会产生一定的不良影响，那么所检测的桥架深度尺寸也会发生一定的变化，桥架下放深度尺寸不合格，最终导致浅点问题的存在。对于风浪浅点的位置可以通过开挖层的调节方式来保证其达标。

    4结论

    航道疏浚是保证航道运行效率的关键性措施，在实际操作中主要采用绞吸船的方式，但是需要综合考虑到各种影响因素，严格控制各个环节的质量，从而达到施工的目标，满足航道运输的实际需要。

    参考文献：

    [1]陈惠敏. 航道疏浚工程施工工艺[J]. 珠江水运，2015，（14）：52-53.

    [2]廖君伟. 航道疏浚工程施工措施[J]. 建筑工程技术与设计，2017，（13）：1710-1710.

    [3]黄中行. 浅谈航道疏浚工程施工[J]. 建筑工程技术与设计，2015，（17）：563-563.