航道疏浚工程施工工艺技术性研究

王如城

摘 要：疏浚工程是目前世界各国保障航道安全畅通最常用、最有效的整治措施之一，也是开发航道、增加和维护航道尺度的主要手段。目前常用的疏浚设备有耙吸挖泥船、绞吸挖泥船、射流泵挖泥船、抓斗挖泥船、铲斗挖泥船等。这些施工工艺各有千秋，在选取的时候，应从工程建设规模、现场水域条件、岩土可挖性及施工区的水文、气象等综合因素考虑。为此我们通过一个工程案例，分析航道疏浚工程中如何科学、经济、合理地选取施工工艺。

关键词：航道疏浚 施工工艺 技术性研究

古代的疏浚方法是人在船（排、筏）上用长柄斗勺挖取水中泥沙，自从18世纪出现了以蒸汽机为动力的挖泥船以后，疏浚机具取得了日新月异的发展。世界上一些大江大河的中下游和河口区多采用疏浚维持航道水深。随着广东省高等级航道网的逐步实施，十二五期间以西江为代表的航道扩能升级工程稳步推进，为加快我省水运事业奠定了坚实基础。而疏浚工程则是航道扩能升级中的“利剑”，为我省的航道扩能升级工程得以顺利实施创造了有利条件，也为人类利用航道资源，完善水运行业积累了宝贵经验。

航道疏浚使用的挖泥船按其工作原理和输泥方式可分为水力式和机械式两大类。一般应根据工程建设规模、建设要求、现场水域条件、疏浚土质、通航环境等因素进行综合考量后选取。科学、合理的船舶施工工艺既能充分发挥船舶的性能，又能节约生产成本、缩短工期，促进航道整治效果的不断提高。

1.工程案例

本工程为广东省南部沿海地区某航道，该航道按通航3 0 0 0 t级海轮标准建设，航道尺度为6.5m×120m×650m。

本次航道整治工程总里程31㎞，疏浚里程25.8㎞。疏浚设计水深7.0m（含0.5m备淤深度）。其中上游段15.8㎞设计边坡1：8，下游衔接出海口段10㎞设计边坡1：10，设计疏浚工程量为873.25万m3，计算（含超宽超深）工程量为1087.82万m3，施工期回淤量为888万m3，计划工期为15个月，综合运距为35.0km。

气象情况：地处亚热带海洋性季风气候区，多年平均气温为22.0℃，年均降雨量为1982.7mm；全年平均有28天大风日数（风力≥6 级）；全年10～16个雾日；年平均雷暴日数为78.6 天。

水文情况：具有径流强、潮流弱和径流年内分配不均的两大特点，汛期径流量占全年径流量总量的74～84%。

2.船舶设备的选取和施工工艺设计

2.1 工程特点分析

根据岩土工程勘察报告，该层主要为淤泥，局部为淤泥质土，饱和，流塑～软塑，局部软，揭露平均厚度6.70m，标准贯入击数N<1击，岩土分级为2级。

本次扩能升级沿现有的1000吨级航道进行拓宽挖深，施工河段具有船舶通航密度大、通航环境复杂、疏浚工程量多、工期紧，施工难度大等特点。

2.2 施工船舶选取原则

（1）施工环境复杂，应优先考虑对过往船舶影响较小的施工工艺；

（2）本次疏浚工程量大，工期要求紧，应充分考虑生产效率较好的船舶；

（3）施工船舶本身应具有一定的灵活性，易于避让过往船舶；

（4）工程位于珠江口一带风浪大，应选择抗风浪能力较好的船舶；

（5）本次涉及到航槽和两侧边坡不同部位施工，因此应充分考虑船机的性能，采取有效设备，确保工程质量。

2.3 施工设备的确定

根据本工程特点，结合各疏浚施工船机的适应范围与能力，经综合分析，本工程施工有以下两种设备可供选择：

耙吸挖泥船：具有船舶大、抗风能力强，适合于开挖狭长的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。具有自航、自挖、自载和自卸的性能，挖泥作业中，不需要抛锚，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，因而对施工区有一定的局限性。

抓斗挖泥船：对土质的适应能力较强，可调节斗速来挖掘除岩石之外的各种土质，挖槽底部比较平整、挖深误差较小，容易控制超宽，尤其是对于航槽边坡施工特别适宜。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。

施工设备的确定：河床底质以淤泥为主，河道宽度约2 k m，水深在1.4m～6.0m之间，平均挖深约3.5m。耙吸船效率高，综合单价要比抓斗船节约21.3%。因此本项目疏浚主要采用2300 m3自航耙吸挖泥船；由于自航耙吸船对航槽边坡适应性较差，本次航槽修坡采用8m3抓斗挖泥船配1000 m3泥驳进行施工。

2.4施工方法及工艺安排

本次疏浚物全部運往35㎞处的中山市某工业园进行吹填。施工主要在潮汐河流中进行，疏浚工程宜抓住枯水期进行施工。疏浚土主要为淤泥、淤泥质土。其施工顺序为施工准备→施工放样→疏浚施工→运输→吹填作业。具体施工安排如下。

（1）采用2300m3自航耙吸挖泥船开挖，并运往弃土区对开水域，再由1000 m3/h吹泥船吹填至弃土区内（若耙吸船自带岸排泥泵的可直接由耙吸船吹填至弃土区内）。

（2）航槽边坡的修坡挖泥采用8 m3抓斗船开挖，由1000 m3泥驳运至弃土区对开水域，再由1000 m3/h吹泥船吹填至弃土区内。

3.分析船舶施工的生产指标和效率

3.1 施工船舶的时间利用率

影响船舶时间利用率的因素主要为自然条件与施工干扰。自然条件为风、大雾、潮汐三个方面：地处珠江口，全年平均有28天大风日数（风力≥6 级）；年均雾日13天，对工程实施有影响的大雾日约8天；该河段具有径流强、潮流弱的特点，不宜在每年的6～9月洪山季节施工；施工干扰方面：本次沿原1000吨级航道进行扩宽挖深，因此过往船舶是影响本次施工的主要因素。

结合工程实际情况，经计算得2300m3自航耙吸挖泥船在 1 级工况下实践利用率为 70%，单日工时16.8小时；抓斗挖泥船最高工况为7级，时间利用率 60%，工时 14.4 小时。

3.2 挖泥船生产效率的影响因素

疏浚设备的生产效率跟设备性能、疏浚土质、工程具体要求和施工河段的自然条件息息相关。现场施工的条件和土质直接关系到疏浚设备运转时间小时生产率，本次疏浚土质以淤泥质土为主，则耙吸船挖泥的航速可控制在2～6㎞/h之间。此外泥舱容量、调头时间、循环运转时间等均会对生产率造成一定的影响。

根据产量估算公式进行计算，单艘2300m3自航耙吸船的月生产效率为11.5万m3/月，8m3抓斗船的生产效率为400m3/h。结合疏浚工程量、工程所在区域的自然环境、通航情况等因素，计划工期为15个月。

4.施工方法及工艺流程

结合工程特点，本项目施工顺序宜从下游往上游疏浚。其中航道槽底由耙吸船开挖，航道边坡由抓斗船、耙吸船结合开挖，后期扫浅由耙吸船承担施工任务。

耙吸挖泥船采用装舱法施工，根据各施工段的开挖层厚和开挖长度，采用分段、分层及往返挖泥相结合的施工工艺；抓斗挖泥船采用分条、分段、分层的施工工艺，施工时船前后布八字锚或采用钢桩定们，通过调整锚链或钢桩台车来移动船体，自航泥驳靠于抓斗船旁，挖出的泥土卸放靠在一旁的泥驳舱内，泥驳装满后启航运至吹泥船施工区域。

5.结语

总的来说，航道疏浚涉及范围广，工期较长，影响因素较多，在选取施工工艺时，不宜机械式套取某种施工工艺。应结合工程规模、施工区域环境等进行综合考虑，科学合理的施工设备及工艺对工程质量和效率均有重要作用。

参考文献：

[1]疏浚与吹填工程设计规范，人民交通出版社， JTS 181-5-2012.

[2]陆立红.航道疏浚工程中船舶施工工艺[J].中国水运， 2009， 9 （2）： 2930.

[3]疏浚与吹填工程施工规范，人民交通出版社，JTS207-2012.