浅谈港口疏浚工程施工技术难点

陶瑞强

（中港疏浚有限公司，上海 200000）

经济社会快速发展，为水路运输创造了良好的条件。港口疏浚工程，是港口安全运行的基础，能提升航道的整体质量，促进基础设施升级优化，继而带动物流运输行业发展。港口疏浚施工中，耙吸挖泥船是一种大型设备，备有耙头挖掘机具和水力吸泥装置，可以一边吸泥，一边航行，提高了淤泥开挖效率。以下结合实践，探讨了港口疏浚施工技术以及耙吸挖泥船的运用。

1 耙吸挖泥船的工作原理和优缺点

1.1 工作原理

耙吸挖泥船可以自航、自载、自卸，工作中处于航行状态，不需要定位装置，尤其适用于无掩护、狭长的沿海进港航道，对其开展开挖和维护作业。耙吸挖泥船的工作原理和真空吸尘器类似：船上装设离心泵，可从海底吸起水和泥，排入本船泥舱；当泥舱装满，就去抛泥区排泥。挖泥船的舱容一般为500～1000m3，最小的能在水深3m条件下施工，最大的挖深达35m，可在风浪较大的海上挖泥、航行及抛泥。

1.2 优缺点

耙吸挖泥船的优点是：船艏多装有横向推进器，操纵性能良好；施工时不用锚或缆索定泊，对航行的干扰小，机动灵活性高，尤其适合在港口或通航的河道中施工。缺点则是：地质较硬时挖不动，且开挖的泥沙中带有大量水分，一定程度上影响产量，变相增加成本；可用于基建性疏浚、维护性疏浚，但范围狭窄的水域施工受限，船舶航行施工需要一定水域作为旋回区域，对水深有一定要求。狭水道航行对船舶驾驶员和设备要求较高。

2 港口疏浚工程的施工技术难点

2.1 开挖转存

疏浚施工中，受到地质环境的影响，工程本身具有不可控性。例如，开挖和转存期间，遇到高硬度石块，或者石块的直径较大，很可能导致挖泥机受损。结合实践，在不同底质下施工，需要的耙齿数量或型号不同；水中含沙和泥密度越大、重量越大，航道阻塞的可能性越大；排泥管线的长度，会影响泵机效率，会影响挖泥船的运行性能。总的来说，在硬质土层环境下施工，受排泥管线长度的制约，会降低开挖效率，加重吸泥船的磨损情况。在淤泥土层环境下，挖泥船施工效率会有所提高。

2.2 开挖尺寸

疏浚施工中，要对开挖深度和平面进行准确控制，并且贯穿在施工作业全程。耙吸挖泥船上安装DGPS设备，确保定位精准，同时有助于控制船位。在船舶操作系统上安装疏浚软件v2.5或SCADA系统，可以清晰知道疏浚位置、施工效率，形成真实施工轨迹。控制开挖深度，首先要选取区域内的潮位站、遥报仪等设备，配合人力监测实现动态数据跟踪更新。其中，超位遥报仪的工作频率一般设定为10min/次，计算机接收信号后，由疏浚软件进行分析，从而确定耙头的挖泥深度。定位设备和疏浚软件相互配合，就能对开挖深度、疏浚范围进行控制。

2.3 潮汐作用

疏浚施工中，不可避免会受到潮汐作用的影响，导致施工环境更加复杂。传统施工方案下，潮汐带来外力作用，可能导致施工船位偏移；而且会冲击航道，形成回淤影响施工效果，造成工期延长。对于潮汐问题，一方面，一般建设防波堤减小影响；另一方面，航道设计和潮汐尽量平行。

3 港口疏浚工程的施工技术关键

3.1 选择工艺方案

耙吸挖泥船疏浚港口，首先要选择合理的施工方案，目前主要有溢流或旁通施工法、装舱施工法、吹填施工法三种：（1）溢流或旁通施工法是吸起泥浆后，利用管路直接抛到舷外，提高挖泥时间。降低对过往船只航行影响，可能会对附近的港池、航道水域造成淤积，对水域造成污染。（2）装舱施工法的作业流程是：上线→放耙→启泵吸泥装舱→溢流→停泵收耙→航行→抛泥→返航→再上线，是耙吸挖泥船最主要、最常见的施工方法。（3）吹填施工法适用于取沙区较远、隔江取沙、挖吹结合作业，且吹距较短的情况。作业流程是：挖泥装舱（取沙）→航行→靠泊专用吹填固定区域→接岸管线（或接浮管）→将泥浆沙吹到抛填区。

3.2 明确开挖尺寸

挖槽施工环节，技术要点有两个：一是确定挖槽尺寸，满足实际工程设计要求和标准。为避免漏挖，应做好周围挖槽之间的重叠施工，降低槽梗发生率。挖掘过程中，及时进行测量，确保航道施工截面合理进度，并对实际挖泥船走线进行调整，发现漏挖及时参考截面图挖槽施工作业。二是确定挖槽深度。先组织试挖，明确挖槽项目的深度，考虑到可能产生的回淤、漏挖、超挖等情况；然后分析测绘图，选择合适的施工工艺。

3.3 控制开挖顺序

耙吸挖泥船疏浚作业时，应坚持一定的开挖顺序：（1）先浅后深。逐步加大水深，挖槽水深基本相近，然后同步增深。（2）先上游后下游。单向水流区域内，先开挖上游，利用水流的冲刷作用，促使扰动的泥沙向下游移动，从而提高效率。（3）先中间后两侧。水流的流向和航道轴线平行，先开挖中间，贯通后形成深槽水，能增强冲刷作用，节省人力物力。（4）先两侧后中间。水流的流向和航道轴线有一定夹角，而且一侧边线的土质较差，容易回淤至槽中，此时可以先开挖这一侧边线。（5）进退挖泥法。如果挖槽较短，或开挖局部浅点，或水域受限不容易调头，可将耙头提高至安全高度，然后倒退至起挖点以外，再次进来下耙继续开挖，防止吸泥船倒退时疏浚设备受损。

3.4 应对潮汐风流

挖泥船开挖作业中的航行速度慢，载重较轻会受到风力影响，载重较重会受到水流影响。为了应对潮汐风流的影响，保证不偏离预定的航迹线，应根据风力和水流的速度，修正压差角和船首方向，注意横槽时避让，防止压耙。

4 案例分析

4.1 工程概况

某离岸式码头港池疏浚项目，疏浚设计底深—16，具有深度大、工期紧、浅水区多的特点。疏浚区域的南侧是陆地，西侧是禁止通航区，北侧是锚地。整个疏浚区域长度为11840m，宽度平均400m，疏浚面积达到473.6万m2。结合勘察结果，疏浚区土质主要为粉质黏土，没有硬土层；水深集中在12～13m，施工区域航道两侧为浅区，基本不受外海风浪影响；航道入口处潮汐流的最大速度为6节，方向为125°。基于以上条件，可以使用大型耙吸式挖泥船疏浚作业。

4.2 施工方案

配备多艘大型耙吸式挖泥船，舱容量为1万m3左右，为了满足施工中的吃水深度，施工技术方案设计如下：

第一，抽舱旁通施工。将船舶泥舱残留的混合物排空，降低船舶空载吃水；疏浚土经泥泵吸入后不进舱，直接排出舷外；浅层泥沙扩散至挖槽以外的水域，保持船舶吃水不变；利用潮差，耙吸挖泥船可进行边坡水域施工。规避压耙风险点。

第二，装舱施工。该工程中使用的挖泥船，其泥门结构是锥形，当船尾吃水＞船首吃水时，打开距离溢流筒最远的一组进舱阀，延长泥浆流动距离，增加沉淀时间，增加沉淀效果。

第三，采用疏浚集成控制系统、动力定位和动态航迹（DPDT），共同制定船舶的走行方向。结合疏浚区的水深图，船舶所处的潮位高度、潮流方向，制定施工方法、疏浚走线和调整挖泥时间。耙吸挖泥船在航行过程中，密切观察风力和水流压力造成的船舶风流合压差，避免造成压耙、走线不到位、搁浅等事故。

4.3 施工效果

以上施工方法的配合，可以实现连续疏浚作业：（1）水深为7m及以上的区域，吸泥船能全天候进行疏浚作业；（2）结合潮位变化，打开前泥门装舱施工，潮位较高时在边坡施工。（3）采用抽舱旁通施工法，可以在水深不足的区域进行疏浚作业；（4）利用大潮及表层淤泥被扰动后的塌方和流动效应，能在水深最浅的区域进行疏浚作业。本工程中，大型耙吸式挖泥船严格按照预定的施工方案作业。

5 结语

综上所述，港口疏浚多见于港口新建、扩建和维护工程，耙吸挖泥船是主要设备，具有自航、自载、自卸的特点。港口疏浚施工中，技术难点主要有开挖转存、开挖尺寸和潮汐作用，为了解决这些难题，实际施工应合理选择工艺方案，明确开挖尺寸，控制开挖顺序，积极应对潮汐风流，确保疏浚作业按照计划高效执行，满足施工标准要求。