关于毛里塔尼亚某疏浚项目疏浚设备选型和施工工艺探讨

程方立 中国港湾西部非洲区域公司

1.工程概况

毛里塔尼亚某港疏浚项目位于毛里塔尼塔海岸线中部，项目所在地濒临大西洋，业主计划在现有港口设施基础上新建一座集装箱码头，并对泊位、调头圆、内航道和外航道进行疏浚加深，旨在对该港优化升级，增加港口对大型商船的通航能力。该项目主要疏浚施工内容有泊位前m3疏浚、调头圆疏浚、内航道疏浚、外航道疏浚：

（1）泊位前m3疏浚：泊位前m3疏浚区域总长513.27m、宽50m，疏浚设计标高为-14.3m CD，允许超深0.3m，设计边坡为1∶2，设计工程量约28.6×104m3。

（2）调头圆疏浚：调头圆直径为474m，疏浚设计标高为-14.3m CD，允许超深0.3m，设计工程量约89.1×104m3。

（3）内航道疏浚：内航道桩号范围为PK300～PK900，疏浚设计标高为-14.3m CD，允许超深0.3m，设计工程量约为21.5×104m3。

（4）外航道疏浚：外航道桩号范围为PK900～PK7806.6，疏浚设计标高为-14.7m CD，允许超深0.3m，设计工程量为156.9×104m3。

2.土质分析

根据该港前期地质勘探资料可知，港池和航道施工区域土质主要为细砂和中砂、贝壳砾岩以及粉细砂。土质分布详情如下：

细砂和中砂：上层土质主要为砂，厚度较薄，0.3～1.4m不等，含少量有机粘土。

贝壳砾岩：灰白色，由贝壳和石灰质介质中的沙子粘结而成。除了偶尔遇到的少数贝类外，贝类都被腐蚀。岩心试样处于蜂窝状态，空隙又小又密。部分钻孔显示贝壳砾岩较硬，标准贯入击数N最小为31击，绝大部分贝壳砾岩层击数N＞50击，部分钻孔显示标准贯入击数N高达90击。该层标高范围为-11.29～-14.41m。

粉细砂：灰白色，中等密度，均匀，石英砂，混合少量结节。在某些部分，一层薄薄的贝壳砾岩与之混合。标准贯入击数18≤N≤25。

结合目前水深情况，疏浚标高范围内的主要土质是贝壳砾岩，由贝壳、中砂钙质胶结，贝壳大部分已溶蚀，偶见未溶蚀的贝壳。该土层广泛分布，层位稳定，厚度相对较大，层厚一般在3～6m之间。通过对贝壳砾岩的岩土指标进一步分析，该贝壳砾岩属于软岩，具有软化特性，疏浚岩土级别为11级。该土层疏浚可采用大型绞吸挖泥船、铲斗挖泥船和大型抓斗挖泥船，可挖性为尚可～很难。

3.施工区海况分析

通过研读项目施工区海况资料，该港口现场波浪条件为：（1）本海区波高在2m以下的概率大约是99.9%；（2）本海区主导波型为以涌浪为主的混合浪，出现频率达68%；（3）每年12月至翌年3月为大浪期，多以长涌波型出现，周期一般为13～18s，m3向为W和WNW；每年6、7、8月出现偏西南向浪，周期较小，一般为6s左右；目测最大周期达24.4s，大浪期周期较长；（4）本海区波浪中含有明显的长周期波成分；（5）本海区的常浪向为NW，频率48.64%；次常浪向为NNW，频率36.16%；强浪向为WNW，次强浪向为W。

由海况情况可知，在无掩护的内航道和外航道区域，直接受到长周期涌浪作用，波浪气候在每年1月至5月最为强烈，具有明显的季节性。在季风期（1～5月），海况比较恶劣，在该种海况下，绞吸船和耙吸船预计每天将间断性停滞8～10h。锚锭型挖泥船（抓斗船、绞吸船）只可以勉强锚泊，难以进行施工展布。为保证船机设备和人员安全，内外航道疏浚施工宜选择在非季风期（6～12月）进行施工。

4.疏浚设备选型分析

根据土质和海况分析结果，加上本项目地处非洲大陆西北部，项目所在地濒临大西洋，大西洋季风期恶劣的海况对疏浚设备的施工影响较大，同时本项目下层分布广泛的贝壳砾岩，选择适宜的疏浚设备和施工工艺对项目安全、按时保质完成尤为重要。

4.1 疏浚设备对海况适应性分析

根据《疏浚与吹填工程设计规范》（JTS 181-5-2012），基于本项目疏浚工作受大西洋季风期恶劣海况影响的客观情况，建议选择毛里塔尼亚非季风期（每年6～12月）对港池和航道进行疏浚施工。根据前期收集的海况资料，有效波高一般在2m内，舱容9000m3以上耙吸船、装机总功率＞10000kW的绞吸船和斗容＞20m3的抓斗船具备非季风外航道的施工可行性。

4.2 疏浚设备对土质的适挖性分析

根据《疏浚与吹填设计规范》，基于根据本项目土质分布情况分析，本项目疏浚区下层普遍存在贝壳砾岩，且厚度相对较大，层厚一般在3～6m之间。通过对贝壳砾岩的岩土指标进一步分析，该贝壳砾岩属于软岩，具有软化特性，疏浚岩土级别为11级。

根据疏浚岩土可挖性和港池航道疏浚区设计疏浚标高要求，耙吸船和抓斗船普遍不适合直接开挖岩石类土，且8m3以上斗容抓斗船开挖11级岩土可挖性表现为很难，而绞刀功率＞1000kW的绞吸船具备施工可挖性且设计开挖深度满足设计要求，因此可选择绞刀功率＞1000kW的大型绞吸船进行贝壳砾岩土质疏浚施工。

5.施工工艺研判

基于上述海况、土质和设备选型分析，对于疏浚区大范围的贝壳砾岩，特别是无掩护条件的航道贝壳砾岩，适宜采用的施工时段和疏浚工艺为：在非季风期（每年6～12月）采用大型绞吸船进行破岩施工，破岩后选择适宜疏浚设备进行航道清礁外抛施工。

通过查阅《疏浚和吹填设计规范》，不同类型的疏浚设备对预处理后的岩石破碎程度D95要求不同：

对于抓斗船，预处理后的破碎程度要求最低，小型抓斗要求破碎后的D 95≤700 m m 即可，大型抓斗要求破碎后的D95≤1500mm即可；对于绞吸船，对于预处理后的岩石破碎程度要求较高，排泥管径＞800mm的，破碎程度D95≤300mm，排泥管径≤800 m m的，破碎程度D95≤250mm；对于耙吸船，对于预处理后的岩石破碎程度与绞吸船排泥管径＞800m m的要求一致：D95≤300mm，但在破碎程度要求一致的情况下耙吸船抗风浪能力更好，对航道通航干扰小。

结合本项目施工区的特点，在无掩护的内、外航道区域，绞吸船破岩后的清礁施工适宜采用抗风浪能力强且对通航干扰小的大型耙吸船。

绞吸船先破岩，耙吸船再清礁的施工工艺流程为：非季风期绞吸船抛锚展布驻位→下放绞刀进行分层破岩→分层破岩区多波束水深检测→满足岩石破碎程度要求后，耙吸船清礁施工→满足设计深度要求→破岩清礁施工完成。

6.破岩清礁施工注意要点

6.1 选择在非季风期进行破岩施工

根据上述施工区海况分析，季风期间长周期有效波高较大的涌浪对无掩护航道疏浚区能否进行破岩施工起决定性作用，必须在非季风期安排绞吸船破岩施工，以保证破岩施工安全高效地开展。

6.2 加强破岩效果监控

耙吸船清礁外抛施工对破岩效果要求较高，需达到岩石破碎程度D95≤300mm，岩石破碎程度越高越好。故加强日常绞吸船破岩过程监控至关重要，直接关系到耙吸船能否顺利开展破岩后的清礁作业，也关系到耙吸船疏浚设备管路是否受到严重磨损。破岩后需辅以多波束扫海测量以检测岩石破碎程度和水深是否达到要求。

7.结语

本文以毛里塔尼亚某疏浚项目为例，通过对项目土质和海况进行研读分析，结合常规疏浚设备对自然海况适应性和对不同疏浚土质的适挖性情况，对毛里塔尼亚某疏浚项目无掩护航道疏浚区的贝壳砾岩土质的疏浚设备选型和施工工艺进行探讨，可为类似项目的实施提供参考。