疏浚吹填施工技术在港航工程项目中的应用

谢志强 中交第四航务工程局有限公司

1.疏浚吹填施工技术概述

1.1 疏浚施工

疏浚是发生于江河、护坡等水域的疏通活动，采用爆破、土石开挖等方法，结合现场港口、河道等特点进行改扩建，实现疏通。疏浚作业用大型机械完成，自动化特征突出，效率较高，例如，采用的疏浚设备具有定位精准、耙吸头运行效率高等特点。对于水域环境复杂的工程场景，可以合理应用大舱容耙吸头挖泥船或其他的设备，经过资源的合理调度和施工人员的规范操作后，有效疏浚。同时，水域作业环境具有多变性，因此疏浚作业也面临着诸多挑战。

1.2 吹填施工

吹填环节，从水下挖砂土，通过排泥管线、泥泵等装置的共同应用，将开挖产生的砂土传输至地面，用于填平指定的地点。以河道疏浚工程为例，能够充分发挥出疏浚土的利用价值，将其用于修复堤防或其他的工程中。从水底取出的土料缺乏足够的密实性，需排除内部的空气和水分，保证吹填部位稳定可靠。

2.工程概况

本工程重点施工内容包含基槽开挖、港池航道疏浚吹填以及旧防波堤的拆除。根据工程设计，港池航道深度-9.5m，码头基槽开挖深度-11.5m，护岸基槽开挖深度-12.5m，新建防波堤堤头基槽开挖深度-14.0m。疏浚工程量约为196万m。

3.吹填方案

吹填区长490m、宽405m，吹填设计标高+4.0m，吹填区可纳土方量为71万m。吹填作业设备方面，适配绞吸船，此设备直接吹填土方量196万m，根据工程土方输运情况可知，南北护岸填筑区倒运土方量为56万m，疏浚土难以完全存放至吹填区，为解决该问题，将临时围堰外侧平移70m。

吹填作业分A、B两区，面积分别为14.6万m、15.8万m，A、B区可容纳泥土方量分别为51.3万m、55.7万m，以分区的方式完成吹填作业。吹填中间设临时隔堰，起到分隔的作用，避免吹填水进入取料区。吹填时，A、B两区交替进行，合理调度自卸车，以便取土倒运。根据吹填进度，及时用挖掘机勾填隔堰。

吹填区西侧路面标高+2.5m，南侧分布建筑物，有必要增设临时围堰。

临时围堰结构形式一如图1 所示。设计填筑标高+4.5m，单层至顶进行填筑。临时围堰顶宽10m，两侧边坡坡比为1∶1，内侧用土工布包裹，每段土工布均为6m，搭接量取1m，土工布一端设在底脚线内侧，待填筑标高达到+4.5m时，安排路面整平；随后，拉起设置在吹填区侧的土工布做有效的搭接，保证稳定性。吹填区侧遭到明显的冲刷，完整性和稳定性不足，设单幅宽度为6m的400g/m机织土工布，搭接长度1m，土工布设置到位后，于顶面用砂袋稳定压紧，维持土工布的稳定性。

图1 临时围堰断面图（结构形式一）

临时围堰结构形式二如图2 所示。吹填区北侧临时围堰，总填筑厚度4m，均匀分为4层，单层厚度为1m。第一层为外运砂石料，其他各层均将吹填料用于堤心填筑，吹填的砂岩利用挖掘机转至下层临时围堰上部，用土工布做全面的包裹。根据各区域的实际条件选择合适的包裹材料，其中迎海浪面采用400g/m机织土工布。考虑到吹填区遭到冲刷的现状，将该处的材料调整为400g/m机织土工布。土工布分幅设置，每幅宽度均为6m，搭接量取1m。为保证土工布的稳定性，分别在每层顶面的搭接部位设袋装砂。

图2 临时围堰断面图（结构形式二）（单位：mm）

4.疏浚吹填施工技术

4.1 施工设备的选取

吹填设备采用绞吸船，其生产率由于泥泵特性、土质、管路特性等方面的差异而有所变化。根据现场勘察资料，吹填土为原状土，综合考虑到泥泵的特性曲线，按如下方法计算施工生产率：

式中：W 为施工生产率（m/h）；Q为泥泵管路流量（m/h）；r为泥浆平均浓度。

综合考虑船舶运行状态、排泥管线的长度等因素，24寸的绞吸船泥泵流量为1000m/h，平均浓度30%，按此基础参数计算后，可知生产率为300m/h。根据绞吸船的理论生产能力，每月施工效率达到30.16万m，实际生产时间约为4.5个月，能够满足工程8个月的工期要求。若妥善规划、规范施工，还将提前完成工程任务。

4.2 吹填管线及出水口的布设

（1）管线的组装。排砂管线采用φ600mm钢管，长度6m，用法兰螺栓连接。管道连接部位可能由于紧密性不足而漏水，因此采用法兰阀结合橡胶垫做密封处理。陆上和水上浮管两部分，均选用的是壁厚为12mm的管材。

（2）管线的安装。排水管的重要组成部分为水下管、水上管及陆地管，按照“一节钢管+一节胶管”的方式架设水上管线，并与水下管线保持连接。水下管线的设置采取的是“三节钢管+一节胶管”的方法，和陆地管线接头保持连接。陆地部分，将陆地管线架设至吹填区。考虑到管线连接紧密性和顺畅性的要求，在水陆接头架设时，根据现场的地形、地势适配合适规格的角度弯头，顺应地形、地势，顺利将管线架设到位。

4.3 施工技术控制

4.3.1 基槽的开挖

分层、分阶梯有序开挖基槽，精准控制开挖进尺量，避免欠挖、超挖。基槽开挖设备采用的是挖泥船，由专员用驾驶台精准操作，控制航迹，沿着规划好的路线精准开挖。疏浚区域内，每船次结束后，随即进行多波束测量，测定现场的水深，掌握实际施工情况。部分区域最大厚度达到4m，分层有序开挖，严格控制每层以及总体开挖标高。边坡处采取阶梯开挖的方法，高差以50～100cm以内为宜。耙吸船运行过程中，用溢流系统将存在于泥舱内的多余水排出，装舱时间控制在1～2h。针对局部开挖出的不合格材料，由施工船舶将其装载至指定的抛泥区，将该部分材料卸载至此区域。

4.3.2 直抛

抛砂需具有平整性，以便后续精细处理，使成型吹填区的平整度达到要求。抛砂前应规划吹填区，在本工程中，综合考虑到现场船舶的尺寸和水深，进行尺寸为25m×50m的方格划分，进而向指定细分区域内抛砂。经过抛填区规划后，根据规划信息绘制图形，将此类信息输入至耙吸船操作系统内。根据抛砂距离、吹填砂性能等特点，合理规划抛砂航线，动态控制船舶运行参数，例如航行速度、泥门开度，确保经过施工后抛砂有足够的平整性。船舶平稳航行至抛填区后，调节泥门开度，将回填砂抛在深水区。随着抛填量的增加，船舶装载物减少，吃水深度减小，将剩余回填砂倾倒至浅水区，关闭泥门，继续取砂并重复上述的动作。施工全流程中，各项倾倒位置均要得到完整的记录，并将其对应至航行图上，做相应的标记。回填一段时间后测量水深，全面检查回填施工效果。若回填砂有扩散的迹象或是施工现场的水深有所变化，均要及时调整作业计划，以便后续回填的顺利进行。

4.3.3 虹吹作业

耙吸船取砂并且航行到指定作业区域后，以高压冲水的方法稀释舱内砂，产生混合物后由泥泵将其吸出，经由管道传输至船头的虹喷口，以便虹喷。为保证虹吹作业的有效性，需调节好船舶的姿态，严格控制虹喷口径、浓度等关键的参数，以便将混合物精准喷至指定位置。施工前，根据虹吹作业要求进行标高的测量放样，每完成一次虹吹后，随即检查堆积的高度，判断其是否达到标高要求，同时检测平整度，根据实际测量结果对虹吹作业方式做合理的调节。喷落点存在偏差时，可以采取进车、侧推等方法予以调整。虹吹的是中细砂，此类材料的流动性较强，因此需要开挖导流沟，插放标杆，以便在虹吹过程中观察作业情况。不仅于此，还有必要砌筑挡流坝，确保虹吹后的泥沙可存留在岸侧。

4.3.4 艏吹作业

于船艏上对接管线，建立起完整、严密的管路，启用砂泵，将舱内砂吸出，进而联合应用水上浮管和陆地管线输送，将砂转至指定的区域。局部吹填区域除了采取疏浚土作业的方法外，还需艏吹，以便减小泥沙的流失率，保证泥沙得到有效的应用。此外，需适当增加溢流高度，此举在抑制泥沙扩散方面也具有突出的应用优势。部分区域的作业频率较高，为了顺利推进作业进程，于陆地架设三通管线，联合应用2～3支管线，有效吹填。施工人员加强对各处管线的检查，根据流量、流速判断是否有局部破裂、堵塞等异常状况，若确实存在则及时检查管线，锁定故障的发生部位，识别原因，采取处理措施。施工时需设置标示杆，以此为参照基准，有效控制标高。针对局部超高的区域，可及时安排整平，直至实测标高与设计要求一致为止。管头部位是标高超高的高发区域，因此需要适当加长管线、及时更换吹填管头，并加强对该部分的整平处理。

4.3.5 回填整平

临时道路采用堤心石和回填砂，回填过程中，联合应用耙吸船和小型绞吸接管，以便顺利完成虹吹作业，这期间加强对回填标高的检测，待结果显示砂回填至+3.0m标高时可结束。回填垫层碎石，形成临时道路，供现场施工使用。已形成陆域部位的实际标高达到设计要求后，按照60m×30m的尺寸进行格网划分，分别计算各个区域的方量。为保证场地的平整性，用推土机做整平处理，并测量放样、设置标杆，作为参照基准，以便有效控制场地的标高和平整度。

5.疏浚吹填的控制措施

5.1 疏浚质量控制

各船舶均适配全球GPS定位系统和疏浚施工软件，结合工程要求，分区、分段、分层有序施工。边坡开挖环节，严格按照设计坡度要求进行放坡，控制开挖量，避免超挖、欠挖。在项目施工现场适配自动潮位遥报仪和水尺，随着施工的持续进行，每10min安排一次验潮，根据实测结果灵活调整疏浚船的水深，使疏浚船平稳作业。疏浚期间，每周检测一次水深，结合现场情况采取合适的疏浚控制措施，有效保证疏浚效果。

5.2 吹填质量控制

吹填环节采用到岔管和三通管，用于精准控制吹填标高，必要时根据实际吹填情况适当接管。局部偏高或产生低洼区域时，用推土机推平，保证吹填部位的平整性，避免由于回水而导致细颗粒发生明显的沉降。

5.3 含泥量的控制

以钢制箱体为主体结构，适配木质闸板和排水管，共同构成单座箱式水门，箱顶标高可略超过吹填标高0.5m。随着吹填标高的逐步增加，根据实际标高适当调整箱体前面木质闸板的高度，确保吹填全过程中该装置均高出吹填泥面0.2m。通过水门箱的设置，可确保在高潮位时不发生海水倒灌的情况，同时也有利于在低潮时更有效地控制溢流速度，以免溢流水中浑浊度和含泥量异常增高（此时一方面将加大流失量，另一方面会污染现场水域环境）。

5.4 吹填料的检测

疏浚料吹填后，无酸性土风险。取样检测结果显示，沉淀物的细颗粒含量为0.1～5%，少部分超过5%，但均控制在15%以内，达到工程预期要求。由此表明，本工程的疏浚吹填施工效果良好，采取的疏浚吹填施工方法具有可行性。

6.结语

综上所述，大型港口疏浚吹填质量要求高、作业难度大，施工单位必须遵循因地制宜的原则，结合现场水文、气候等基础条件，合理规划疏浚吹填施工方案，依托优质的机械设备和高素质的施工人员，有序将疏浚吹填工作落实到位，有效保证疏浚吹填施工效果。