项目前期疏浚工程量估算方法探讨

张富玲

摘 要：目前疏浚工程量计算方式普遍采用软件计算，尤其在可视化三维软件CIVIL3D的流行应用后，多數工程项目会建议采用该软件进行分土层的计算。然而，当工程地质变化较大而可利用计算的钻孔信息缺乏时，该软件存在的弊端凸显，因此需要改变思路，用最常规的方法达到最优的效果。本文给出的计算方法可为同类工程项目的疏浚量估算提供参考。

关键词：国外工程;前期设计阶段;岩面变化;疏浚工程;常规方法

中图分类号：U617         文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2021）04-0120-04

随着国内港口工程业务量不断萎缩，积极开拓海外工程市场势在必行，然而海外工程从意向谈判到实际落地，需要经历一个较长的周期，因此项目在真正开展详细设计前需要经历较长的前期设计阶段。

受限于前期设计阶段业主资金及报批等因素影响，前期方案设计阶段无法大规模全面开展勘察测量等工作。对于地层变化不明显的区域，因地层变化导致的疏浚工程量不会因钻孔的疏密出现较大误差;而对于地层变化较大的区域，疏浚工程量计算结果会因为后期钻孔的加密出现较大误差。针对上述情况，如何在前期设计阶段准确计算疏浚工程量是设计人员应该考虑的问题。

目前计算疏浚量主流软件是飞时达和CIVIL3D，国外咨工认可度较高的是采用CIVIL3D计算，该软件在计算过程中可实现三维地质模型创建，精确计算不同土质类型的工程量。然而对于某些地层变化明显的项目工程，尤其是岩石面变化较大的工程而言，钻孔的不足导致在创建三维地质模型时不能准确反映真实地层变化，因此计算得到的疏浚工程量不被国外咨工及业主接受。因此，如何在钻孔数量不足并且预算有限的情况下尽可能准确地计算疏浚量是本文待探讨的问题。

本文基于国外某工程设计过程中遇到的疏浚量计算问题展开论述，为其他同类型项目工程提供参考。

1项目概况

工程位于非洲某区域，拟建设集装箱码头最大可停靠船型为载重量165000DWT（14000TEU）的超巴拿马型集装箱船，码头前沿深度按照-17m设计，内航道及回旋圆设计底高程取-17.6m，外航道取-18.4m。项目简图如图1所示。

2项目初期勘探的沟通协调

根据业主提供资料及初期地勘资料得知，回旋水域及航道区域岩面掩埋较深，疏浚过程不涉及岩石炸礁等问题，因此针对该区域的疏浚与国外业主间不存在分歧情况，故本文不做过多介绍。

在港池区域，业主提供钻孔平面如下图2显示，钻孔资料显示，在钻孔SP2、SC3和SP3位置区域处，存在明显的浅埋岩层，岩面标高在-7m至-12m之间;在钻孔FE1～FE16所在区域存在显著的浅埋岩层，其埋深标高在-6m至-12m之间;尤其在钻孔FE8所在位置，因其为局部高起的山丘，此处的岩面在该区域陡然高起，按照FE8揭示的信息，岩面高达+6.6m，由此可见该区域的岩面起伏显著。

因钻孔勘探年限时间较久，为准确计算本区域各类土层的工程量，根据业主提供资料，经与外方沟通协调后，决定在该区域重新开展勘察测量工作。根据规范要求，工可阶段的钻孔间距应为200～500m，当工程地质为岩基时，勘探点宜局部加密，但因工期和成本费用的限制，在没有钻孔区域按照工可阶段钻孔间距进行布置，在业主提供钻孔区域需结合业主提供钻孔信息进行统一评估计算疏浚工程量。

此外，为了探查整个疏浚区域的地质情况，在整个疏浚区域进行地球物理勘探（物探）分析。港池内初期钻探及物探布置如图3所示。

综合分析现有地质资料，浅埋硬质岩层主要分布在以下区域，见图4。本疏浚区域存在的各种岩石种类如下：①全风化混合岩（标贯30～40击，可挖掘）;②强风化混合岩（标贯160～180击，可挖掘）;③中风化混合岩（单轴抗压强度在60MPa以上，需炸礁）;④微风化混合岩（单轴抗压强度在90MPa以上，需炸礁）。

3疏浚工程量地质资料选取

因现有地质资料中部分钻孔的信息不全或与周边钻孔存在较大差异，无法用于准确判断岩面的分布情况，因此，在计算港池疏浚和基槽开挖的岩石疏浚量时，未采用以下钻孔资料：

（1）钻孔FE1、FE2和FE9～16：现有资料中没有孔口标高信息，无法准确判断各土层的标高。

（2）钻孔FE5和FE6：孔底标高过浅（仅-15.0m左右），无法准确揭示岩石分布。

（3）钻孔FE8：与新增钻孔09距离较近，且位于港池疏浚区域以外。

（4）钻孔SP2：仅揭示在-10.26～-13.26m存在岩石夹层，但周边已有钻孔（21、AB-02、SC3、QY-01）均揭示该区域存在连续分布的岩层，其与周边钻孔差异显著。

基于上述理由，在计算港池疏浚和基槽开挖施工过程中的岩石疏浚量，选取以下地质资料：

4疏浚工程量计算方法探讨

当采用CIVIL3D创建三维地质模型时，需要依托地质模块创建地质模型数据库，通过导入软件地质钻孔信息数据生成三维地质模型。钻孔信息主要包含钻孔坐标及各土层的相对标高等信息，因此如果采用该软件进行疏浚量的计算，为了保障计算结果的相对准确性，因钻探时间及钻探设备等外部因素，业主提供钻孔不建议采用参与计算，因此在模型创建过程钻孔09将与钻孔SP3进行直线连接。在跟业主方进行沟通过程中，业主方认为采用软件形成的岩面线性分布无法真实模拟实际情况，会造成较大的计算偏差，故此方法没有被采纳。

为此设计组对该区域计算工程量进行相关探讨，提出了两种常规疏浚工程量计算方法：①先计算总的疏浚量，将不同钻孔的不同土层厚度进行叠加计算，按照不同土层所占总土层比重得出各土层疏浚工程量;②按照分块法进行岩石量的计算，即根据已有地质资料揭示的岩面情况，通过综合分析，在钻孔之间划定分界线，将疏浚区域分成多个区块，每个区块内存在一个钻孔，区块内的岩石疏浚量依据所在钻孔的土层厚度乘以区块面积进行计算。

经与专家及业主方讨论后，业主方认为区块计算方法更能在有限的条件下尽可能精确计算疏浚工程量，因此本项目最终决定采用该方法进行岩石疏浚量的计算。本项目中区块划分基本原则为以钻孔间的中点连线为界，将疏浚区域分成多个区块。但是若钻孔与物探揭示信息存在较大岩面起伏时，如钻孔11和QY-01位于明显的局部岩面低洼区，两个钻孔揭示的岩面信息不能完整代表周边的岩面分布情况，因此需结合物探信息综合分析岩面分布再进行计算分块。

根据物探资料及现有钻孔资料对港池区域进行区块划分，划分的区块如图5所示，各区块及对应控制钻孔如表2、3所示。

5岩石疏浚工程量计算结果

针对本项目工程，边坡疏浚坡度按照中～微风化混合岩1：1，强风化～全风化混合岩1：1.5的坡度进行计算，按照分块法计算得到的岩石疏浚量如下表4所示。

除采用该分块法进行计算以外，为规避项目真正落地产生的炸礁风险，因此设计组也采用软件进行了相关验证计算，两种计算方法的对比如表5所示。

通过对比分析，两种计算方法存在较大差距的原因在于：采用软件计算时因钻孔数据问题，仅采用现阶段新钻孔进行三维地质模型计算，钻孔数量无法完全反应真实岩层信息。分块计算过程因不需考虑钻孔标高问题，只需考虑不同种类岩石厚度等信息，因此该计算方法不仅规避了三维软件模型计算中自身的缺点，同时一定程度上尽可能精确地计算出疏浚区域岩石量，从而减小了承包商的风险。

6结论

对于前期工程项目，当疏浚工程区域岩面变化较大而又没有办法加密钻孔时，要想尽可能得到较为精确的岩石疏浚量，采用常规计算方法有时会得到比三维软件计算更为可靠的结果，从而为工程造价提供更有力的保障，规避未来疏浚施工中的不必要风险。

参考文献：

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