绞吸式施工技术在航道疏浚工程中的应用

秦记华

(中交天航滨海环保浚航工程有限公司，天津 300450)

1 航道疏浚工程简介

某项航道疏浚工程，工程需治理的范围是0K+000～9K+393，其长度为9.395 km，施工的内容主要是土方疏浚与助航设施，疏浚的土方为225万m3，挖泥量为193.5万m3，有42万m3位于上岸，部分土方用于回填老航道，余下土方保留，用于铺设四周的湖区。在湖区的铺设过程中，应时刻关注铺设高度，应比湖区平常水位低。原航道的等级是6级，不宜选用大型疏浚船施工，需要选用型号较小的绞吸式挖泥船施工，因为此工程需要疏浚的土方较大。为确保在限期内完成，工程前期准备3艘120 m3的绞吸式挖泥船与1艘0.9 m3铲斗挖泥船，工程后期选用250 m3和350 m3的绞吸式挖泥船各1艘以及2.5 m3铲斗挖泥船1艘。

2 绞吸式技术在航道疏浚工程中的应用

2.1 边坡位置逐层开挖

通过使用逐层台阶来对边坡进行挖掘，在具体的施工过程中，顶部边角处的泥砂易受到外力的影响，例如水浮力和重力等会导致发生塌陷和滑落等情况，最后形成固定的边坡结构，如图1所示。

图1 边坡的形成图

1)分层的标准。结合工程场地的土体以及绞吸船的铰刀可将不同地区进行分层设置，软质泥土和硬质泥土两者共存，软质泥土厚度大，然而硬质泥土厚度小。最下面由于沉积量较大，对比于上层，整个地区的土质均坚硬，需要进行减薄。结合潮水的变化状况决定泥土的挖掘施工，当潮水高潮时，进行顶层泥土的施工，当出现低潮时，开始下层泥土施工，避免出现塌方的情况。层次的划分通常根据铰刀的性质来确定。一般而言，上层中软土有些地方厚度约为2～3 m，下层中硬质泥土的厚度一般是在1～1.5 m左右。绞吸船的铰刀直径是2.8 m，工程选取3层开挖的模式，且开挖的深度为5 m，其中表层3～5 m处的土层需划分成2层进行施工，尽可能地保持厚度一致。

2)科学合理地设定边坡比。在航道疏浚工程中，结合此航道所在的地理位置，详细考虑和分析水文状态、土体条件和气候环境等条件，进而确定疏浚工程中的边坡比，有助于在疏浚完成后确保边坡具备较强的安全性和稳定性，彻底地解决回淤，从而延长其使用期限[1]。在边坡比确定时，需要根据粘聚力、含砂量、摩擦力和含水量等多种条件进行确定，确保边坡比符合实际应用。大量的淤泥砂分布在航道区域内，因为其粘度较差通常以颗粒状形式存在，同时其内部含有大量水分，且因为砂子与泥土间的摩擦力较小，易导致滑塌系数变大。按照相关规范要求，此类砂土用于扩大边坡，通常可按照1∶5～1∶10的比例，反之，如减小两者间的比例，则会使得滑塌倾角变大，从而引发持续的滑塌情况，导致逐层累加，影响较为严重。

3)挖掘施工。在进行挖掘边坡的过程中，应考虑航道的淤泥状态，一般情况可形成坡体结构，结合具体的施工情况采用阶梯或者是分层的施工方式，同时不必在阶梯的单侧挖掘；反之，应按照规定的距离施工，同时合理掌控挖掘速度。

4)补充挖掘。横向挖掘不到位是边坡挖掘中经常出现的问题。可采取补挖法去除横向不到位的情况，或者是结合具体情况设计边坡的标杆线，为其提供良好的基础。

2.2 挖 深

1)挖掘深度。挖掘深度应根据公式确定：挖掘深度=设计挖深+超深量+水位。在疏浚工程开工后，当水深达到-11.5 m时，由于受到水体的浮力、转动力使得普通砂质土逐渐漂浮，导致回淤厚度加大，一般可达0.3～0.4 m，又由于航道中砂土性质较为特殊，在已有航道上挖掘，实际的挖掘深度应达0.4 m。

2)调节铰刀的深度。航道长期在潮水和海浪的影响下，铰刀的深度也出现改变，特别是在冲击和强风的因素下，使得铰刀无法控制深度[2]。因此，根据具体情况确定铰刀深度，当水面平静时，先测量铰刀的深度值，再分别测出浪谷处和浪峰处的铰刀深度值，将其与标准中的深度值比对，根据具体情况给予相应的调整。

3)铰刀深度的校核测试。区域的挖掘深度取决于铰刀的深度，并且挖掘的平稳性直接影响施工水平。在疏浚工程施工之前，应对绞吸船中的铰刀深度进行准确的测量，进而可根据方案标准判定深度情况。在施工的过程中结合实际情况确定铰刀的深度值。按照工艺标准，可利用卷扬机将桥架的钢丝绳下放，其原理是：将缆绳固定在吊架滑轮处，另一端固定在铰刀架滑轮处，经过必要的操作后测量深度，再设定标准的参数值，对比两者是否出现较大的偏差。

2.3 挖 宽

使用绞吸船在港口航道的疏浚工程中施工，其挖掘施工为25～100 m，最大值是100 m。在实际的挖掘施工中，结合工程的情况挖掘两侧的边坡，可定为99 m。但是，由于航道地质条件以及结构形式具有特殊性，易发生相差较大的宽窄情况，这时地槽中心处的挖掘深度可达80～100 m。

2.4 泥浆的浓度

结合疏浚工程的具体情况，控制泥浆的运输速度和浓度等，由于地质条件区别较大，导致其浓度也会存在较大的差别，因此应该根据实际的状况确定[3]。在进行疏浚工程施工时，多数情况下泥浆的浓度值均会高于平均值，和泥浆的极限值较为接近。在确保泥浆运输安全性和施工符合标准的条件下，可将真空压力调整为35～43 kPa。当泥浆的浓度值>标准值时便会使得真空压力加大，输出的流量减少，最终导致工程效率较低。结合泥浆排压和真空压力值进而确定泥浆的浓度，有助于确保施工符合标准。

3 浅点控制

3.1 潮汐浅点的处理

在航道的疏浚工程的施工过程中易出现海绵潮汐的作用，这时便会存在浅点，此时应该根据潮汐的水位变化情况调整绞吸船的位置，有助于确保铰刀工作的深度控制在合理的范围。此时有关工作人员应对潮汐的变化情况进行时刻关注，根据高度的参数值调整桥架的下方，并且应合理地确定铰刀的深度值，再准确地控制浅点。一般情况下，当潮水出现上潮时，则应降低铰刀，相反，当潮水退去时，则可以适当地提高铰刀，从而充分地掌控铰刀的深度。

3.2 换条施工回淤浅点

换条施工也会引发回淤浅点情况，在完成上述操作后，泥砂滑塌并回淤，从而使得出现浅点。当未考虑相邻操作时，则易导致条间漏挖的现象，为有效杜绝此情形，当铰刀在回淤时做出适宜的摆动，通常是2～3 m，从而实现符合施工的标准。图2是换条的操作流程图。

3.3 风浪性浅点

在进行航道的疏浚工程施工过程中，常由于暴风雨的影响而形成较大的海浪，这对检测绞吸船产生不良影响，则此时检测的桥架深度也会出现变化，桥架的下放深度不符合要求，导致出现浅点问题，可利用调节开挖层的方式，进而确保风浪浅点的位置符合要求。

图2 换条操作流程图

4 结束语

综上所述，绞吸船在疏浚工程施工中起到举足轻重的作用，因此，在航道疏浚工程的具体施工中，相关工作人员应掌握其施工的工艺，同时采用有效的质量提升举措，从而确保航道疏浚工程的整体质量。同时还应加强绞吸船在航道疏浚工程中的使用，促进航道工程行业的稳定、可持续发展。

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