营运港口通航航道交叉段疏浚施工方法的研究

曹传水 中交水利水电建设有限公司

泉州某航道疏浚工程为改、扩建航道工程，对原有5000吨级航道进行增深、拓宽，并根据水深情况对局部航线进行适当调整。航道全长约19.10km，施工航道与现有运营航道存在两处交叉重叠区域。为确保工程顺利实施及保障港口码头正常运营，需全面进行研究并慎重选取最优施工船舶设备和施工方法。

1.工程概况

该疏浚工程存在两处与现有航道交叉重叠区。第一交叉重叠区距最近码头边线约150米，重叠区域疏浚土方量约8万立方米，设计底高程为-8.9米，边坡1:6，第二交叉重叠区设计底高程为-9.4米，边坡1:6，该重叠区工程量约25万m3。土质均为淤泥混砂、砂各占约25%，黏土约占50%（图1）。

项目所在海域港口基础设施分布相对分散，包括6个作业区，码头以中小型为主，有千吨级及以上生产性泊位22个，其中万吨级以上深水泊位2个；码头岸线长度4468米，年设计通过能力984万吨，其中集装箱32万TEU，重叠段施工时会影响港区运营生产。根据VTS每日交通组织计划统计，使用原有5000吨级航道进行通航的船舶日均约16艘次。

2.施工船舶比选

疏浚施工中，船舶的选型尤为重要，需综合考虑疏浚土质、施工效率、施工展布、生态环保、工程造价等影响因素，根据工程实际情况，选择最优船型或组合。

从疏浚底质方面考虑，航道疏浚区疏浚土主要有中砂、中粗砂，灰色，灰褐色，以石英质中粗砂为主，普遍含泥质和少量贝壳，饱和，松散～中密，标贯击数Ν=4.0～16.3。疏浚土质属8级土，约占疏浚量的51%。部分区域表层覆盖有淤泥及淤泥混砂（深灰、浅灰色，流塑，饱和）以及粉质粘土（灰黄色，可塑，饱和）疏浚土质分属2级土和5级土，分别约占疏浚量的16%和33%。结合已施工区域土质情况判断，底层存在残积砂质粘性土，由于施工作业面较小，选用中型以上耙吸船施工，在船舶调头、航行避让、工程造价等方面难以适用，且小型耙吸船施工该土质时较为困难，易发生跳耙现象，形成垄沟，为后期扫浅增加难度。结合工程实际土质因素，需要使用耙吸式挖泥船，采用固定锚对其进行固定，达到对船位进行固定的作用，实现定点施工的设计目的。[1]而抓斗船对于淤泥、淤泥混砂、细沙、中粗砂和残积砂质粘性土均有较好的开挖性能。

从施工效率方面考虑，耙吸挖泥船施工一般是自挖自载自航自卸，船舶无法在施工区连续开挖作业，而抓斗船根据运距情况配足泥驳后可以在施工区连续开挖作业，同时耙吸船还要充分估计风流压差对船舶的影响，及早采取避让措施，以确保船舶的安全，防止因避让横距太小而产生紧迫局面，也会降低施工效率。[2]低舱容的耙吸船施工效率无法和大斗容的抓斗船施工效率相比。

从生态环保方面考虑，耙吸船属于水力式挖泥船，施工时耙头将泥面耙松并随着水一起被泵吸入泥舱，其施工一般采用的是装舱溢流法施工，泥舱内装载的基本是高浓度的泥浆，其溢流和到抛卸区抛卸时对周边水域的影响比机械式抓斗船大，同时第一交叉重叠区与转运坑附近存在养殖区，若采用耙吸施工，易对养殖区域产生影响。

若绞吸船施工，现有转运坑距离施工区域在8km以上，绞吸式挖泥船不能充分发挥施工能力，由于本工程需边通航边施工，疏浚工程区与5000吨级航道存在交叉，大面积、长距离铺设海上管线，将对施工期通航造成极大影响，故采用绞吸船施工需跨航道布设沉管。耙吸船施工虽是边航行边施工的状态，但其施工时特别是调头时势必也会与通航船舶相互影响，耙吸船长时间在此施工存在通航安全隐患的情况。综合考虑重叠区采用抓斗船或绞吸船施工较为适宜。

3.施工方案比选

施工区域为不正规半日潮，潮差较大，进出港船舶大部分乘潮使用航道。为避免通航船舶与施工船舶相互影响，减少通航和施工期间的安全隐患，最大程度降低疏浚施工对码头运营的影响，尽快使在建航道通航运营。根据船舶选型及施工环境，拟从绞吸船下沉管封航施工、抓斗船封航施工方案中择优选用。

3.1 绞吸船下沉管封航施工

本方案需首先在航道中开挖管槽，用于安置吹泥管线，开挖管槽底标高要大于目前设计底标高，也要保障沉管沉放并整平后具有一定富裕水深，从而不影响航道通航。沉管安设过程中，注意选择平坦水域。施工过程中要加密沉管处的水深测量频次，监测沉管动态。同时也要同海事、码头等相关单位协调好封航事宜。由于吹距远、沉管槽开挖、沉管安放及回填，还需考虑通航时段，经测算本方案需约3.5个月时间方可完成施工任务。

3.2 抓斗船半周通封航间隔施工

本方案思路为周一至周三通航，周四至周天封航。由于第二交叉区域疏浚土方量大，为封航施工进度计划中的关键线路。采用按连续天封航施工与通航交替进行，即周四至周天封航施工重叠区域，周一至周三给运营码头船舶进行通航，通航期间船舶调回不影响通航的施工区施工，采用该方案重叠区的施工效率需约2.5个月时间。

3.3 抓斗船每天通航封航间隔施工

根据港区已有封航经验，该方案采用每天封航19小时，留一个白天的高潮时段，约5小时（高潮位前3小时及后2小时），为运营方通航时间。该方案需头尾扣除4小时起抛锚定位时间，每天有效施工时间按15小时考虑，每天约可完成7船次，其余时间调回疏浚三区非重叠区扫浅施工，重叠区域工程量约25万立方米，采用每天封航19小时，通航期间船舶调回不影响通航的施工区施工，采用同样的施工方式，共需约32个有效施工日，考虑扫浅共需约1.5个月时间。

经与港口发展中心、海事局、港口公司等相关方沟通协调，最终选用抓斗船每天部分时间通航、其余时间封航的施工方案。

4.施工工艺流程

4.1 施工设备定位

抓斗船定位采用“四缆法”，用锚缆方法实施，定位时主缆用两根，前进缆一根，左右各一根边缆，如流速过大则另布两根边缆，根据施工需要进行定位，以便挖泥船可以前后左右移动。

4.2 施工工艺流程

抓斗船为锚缆式挖泥船，其施工工艺包括施工展布、定位、下斗、抓碴、装驳、卸泥等工序（图2）。

抓斗挖泥船采用纵挖法施工，施工定位完成后，进行开挖。由于本工程疏浚区较长，采用分层、分条的方法开挖，每层厚度2m，每条开挖宽度为16m，对于每两条之间，考虑重叠1～2m的宽度；施工人员合理布斗注意斗间的轨迹搭接，避免漏挖，落斗采用定深落斗法，施工根据潮位适时调整定深深度。采用DGPS和数字化测深仪随时检查开挖质量，做到一次验收合格。

4.3 疏浚开挖方法

采用分层、分条的方法开挖，每层厚度2m，每条开挖宽度为16m，对于每两条之间，考虑重叠1～2m的宽度；施工人员合理布斗注意斗间的轨迹搭接，避免漏挖，落斗采用定深落斗法，施工根据潮位适时调整定深深度。采用DGPS和数字化测深仪随时检查开挖质量，做到一次验收合格。

抓斗船在挖泥时，每条的横断面上依据挖泥的厚度依次排斗开挖，挖完一个断面时，用水砣进行水深自检，当达到设计挖深后，前移挖下一断面，依此类推，每次前移的距离为抓斗挖泥的宽度（图3）。

边坡的开挖按施工设计边坡分台阶进行开挖，本工程疏浚设计边坡为l:6，故施工时取2.0m台阶施工，也可以利用定深系统开挖边坡。在开挖边坡时，使抓斗的中心位置处于边线上，这样就开挖形成了一个开挖台阶，为保证边坡的开挖质量在挖边坡时，要严格控制挖泥航线和台阶的挖深，另需考虑风向、水流等因素。

4.4 疏浚泥土抛卸

为保证施工船只将疏浚土按要求运至指定区域，每条泥驳均配备GPS、AIS、摄像监控系统，对运泥船只严格监控，每条投入运泥的泥驳必须进行报验，疏浚土装入自航泥驳运至业主单位指定纳泥区。

5.通航安全保障措施

加强与周边码头泊位的沟通联系，建立微信联络群，及时掌握每周船舶进出港计划。施工船舶之间建立良好的沟通协调机制，统一协调调度管理，保持施工船舶在各自施工区内施工，严厉禁止施工船舶在施工作业区以外的区域内施工，以免发生冲突或相互干扰，甚至发生船舶碰撞事故。

施工船舶决不擅自改变施工作业区范围，承诺不在划定施工区以外水域施工。确需改变，将按程序报请相关部门批准。加强对泥驳的安全管理，对船员进行充分的安全意识培训，提高业务能力，并做好充分的调度管理工作。

制定严密的《水上施工安全管理办法》和应急方案，确保所有船舶遵章守纪，不抢航、不违章、进出有序。同时留有应急船舶以防万一。[3]施工期间，安排1艘警戒船进行警戒值班、1艘应急拖轮进行应急值守，并充分发挥警戒船的警戒作用，24小时守听VΗF69/VΗF16频道，保持AIS正常开启，加强与周围船舶的沟通协调，及时引导。

6.结论

通过对福建泉州某航道疏浚工程交叉段施工的研究，立足施工船舶选型分析、施工方案比选研究，以及施工方法和工艺的控制，航道施工与航道运营实现较好的平衡，在疏浚施工顺利完成的同时，将对保证港口正常营运和通航安全的影响降到了最低，未发生任何紧急和突发事件，港区正常不间断运营。本文选例在我国沿海港口航道疏浚施工中具有较强的代表性，本文中研究设备选型、方案选择、施工工艺以及通航施工安全措施对类似运营航道交叉段施工具有较高的借鉴价值和参考意义。