◎ 王志松 珠海港开发建设有限公司
近年来,随着我国港口航道工程数量的增多,航道疏浚工作发挥着愈发重要的作用,是提升港口航道使用效率、满足日益提高水路运输需求、有效应对复杂航道水文环境的重要举措。与此同时,在航道疏浚工作开展期间,在技术、管理、理念意识等方面存在着一定的不足,限制了航道疏浚工作水准及效率的提升。在这一工程背景下,对航道疏浚工作问题的深入研究和妥善解决,是十分必要的,本文就此开展研究。
航道疏浚是由工作人员操纵挖泥船等工程设备,定期在通行航道中开展水下清除泥沙作业、并把泥沙转运至指定区域进行处理的一种综合性活动,通过清理淤积泥沙来恢复航道通行能力,避免因底部淤泥层过厚而影响到过往船舶通行情况或是出现船舶倾覆等安全事故。目前,普遍采取抓斗式挖泥或是耙吸式吸泥两种航道疏浚工作方式,不同方式的航道疏浚速度、效果与适用条件存在明显差异,工作人员应结合航道情况、疏浚任务要求来选择恰当工作方式。
航道疏浚目标有着多元化特征,同时设立增强河流排洪能力、增加码头港区容量、疏浚土再生利用、铺设跨海/过河管道、养护海滩等目标,工作人员需要围绕各项目标来制定航道疏浚方案,务必做到统筹兼顾。第一,增强河流排洪能力,通过挖掘、清理底部淤泥和岩石土体来增加航道水深,正常情况下航道负责通行往来船舶、满足水运交通需求,当出现洪涝灾害时,则以航道作为重要的排洪通道,航道水深越大,则航道排洪能力越强[1]。第二,增加码头港区容量,在原有航道工程规模有限、无法满足港口扩建要求时,则开展航道疏浚工作,通过清除水体下部岩石、土质,为全新航道与港池的兴建提供足够场地空间,进而起到增加码头与港区极限吞吐量的作用。第三,疏浚土再生利用,强调工作人员在疏浚方案中明确疏浚土的具体用途,可选择将疏浚土作为建筑原料进行加工制造,或是将疏浚土用于陆地回填。第四,铺设管道,工作人员在航道底部挖土开槽,在槽内铺设输油管、通信光纤等管道,待管道铺设完毕、通过质量检验后,再将槽体回填,即可同步完成管道水底铺设与航道疏浚任务。第五,海滩养护,多数航道工程普遍位于我国各座港口城市与旅游风景区域内,在工作人员操纵挖泥船挖除水底淤泥的同时,还应采取吹沙等方式来养护周边海滩,起到提高海滩观赏价值、维持海滩良好状态的作用。
在传统航道疏浚技术体系中,以航道挖槽吸淤技术为主,控制挖泥船等设备在航道底部开挖槽体与吸采淤泥等疏浚土体,以此来增加航道水深、改善航道水流条件。根据实际情况来看,在航道疏浚工作开展期间,时常出现码头墙后排水不畅、沉箱悬空、码头沉降、管线偏位等质量通病,进而影响到航道疏浚效果。这类问题反复出现的根源在于,现有航道疏浚技术种类单一,工作人员难以通过技术手段来有效预防、应对各项质量问题的出现。
例如,在航道淤泥处理方面,采取单一的堆场堆放法,在现场周边规划一处临时堆场,将挖设的淤泥就近运至堆场内进行长期堆放,使淤泥随着时间推移而自然风化降解,其具有降解周期长、堆场规模大、堆场不易选址的局限性,不适用于大型航道疏浚工程。在管线铺设方面,因缺乏有效的管线探测技术,工作人员很难检测所铺设管线埋深值、位置的偏差值是否在允许范围内,草草回填槽体,会因管线偏位、错位而重复进行管线铺设作业,造成降低航道疏浚效率,进而增加工作量[2]。
航道疏浚工程普遍会遇到现场水流条件复杂的难点,这类航道与海洋区域相接触,水流条件将受到海面风浪等诸多因素影响,存在不确定性,如水流流速骤然变化等。从航道疏浚工作角度来看,在复杂水流条件情况下开展疏浚工作时,常出现风浪难以控制、施工船偏位等问题,最终影响航道疏浚效率、疏浚质量与作业安全,严重时还会导致船舶翻船等安全事故,或是造成工期延误。
现代航道疏浚工程工期时间紧张,工艺流程繁琐,船舶作业数量多,需要同时在航道疏浚区域内布置相应的作业船舶开展交叉作业,如挖泥船、交通船、测量船等,一旦现场组织管理不当,会出现船舶碰撞情况,轻则干扰航道疏浚工作开展,重则出现船舶翻船、人员落水等安全事故。同时,在部分航道疏浚工程中还存在工作人员缺乏安全培训、安全防护设备种类不全、安全规章内容模糊等多项问题,实际安全监管效果并不理想。以人员培训为例,在岗前培训环节以航道疏浚工作内容、流程步骤与技术要点作为主要培训内容,安全技能、安全知识的培训比重较低,部分工作人员的生产安全观念淡薄,在工作期间出现船舶翻船等安全事故时因未掌握安全技能而造成不必要的人身伤害。
由于大型航道疏浚工程的工期时间较长,为满足水运交通需求,需要在航道疏浚期间放行特定数量船舶通行航道,避免造成水运交通瘫痪、港口长期堵塞的后果。然而,在船舶进出航道期间,会对航道疏浚工作开展造成一定程度的影响,并在复杂水流条件、海面风浪等因素影响下,偶尔出现交通船舶与工作船舶相互碰撞等问题,最终造成疏浚周期时间延长、疏浚工作风险系数提高的后果。
在航道工程投运使用期间,受到不法企业向航道违规排放工业污水等因素影响,部分航道都存在水体内源污染问题,污染种类包括富营养化、有机污染、水体恶臭等。如果这类问题未得到有效处理,随着时间推移,将持续加剧水域环境污染程度与扩散污染范围,造成严重损失。同时,在航道疏浚工作期间,由于淤泥处理不当、缺乏环保技术措施,并未有效解决航道水体内源污染问题,并形成全新的污染源。在可持续发展背景下,航道疏浚工作违背了构建环境友好型社会、人与自然和谐共处的发展理念。
为切实满足航道疏浚工作需要,应对现有航道疏浚技术体系进行完善补充,重点完善码头加固、淤泥处理、管线探测等技术手段,具体如下。
第一,码头加固。考虑到航道疏浚期间可能会破坏码头结构状态,引发码头裂缝、钢筋露出等质量通病出现。因此,工作人员需要准确判断码头破坏程度,采取相应的修复加固技术。例如,在码头结构形成宽度不超过1mm的裂缝时,判定为B级损坏程度,工作人员应凿除码头破损部位的混凝土,清理表面残渣碎块,在表面均匀涂刷环氧树脂等临界处理剂与铺贴碳纤维布,随后均匀涂刷复合物砂浆并静置养护一段时间即可[3]。
第二,淤泥处理。原有海洋倾倒、堆场堆放处理方式有着明显局限性,不适用于大型航道疏浚工程,可选用路域吹填、淤泥热处理、物理转化等处理方式,实现无害化处理目标。其中,路域吹填是将淤泥土进行预处理后运输至指定区域建造吹填区,可用于再造农业和工业用地。淤泥热处理是将淤泥加热至一定温度后蒸发水分、获取泥沙,再使用泥沙来制造建筑材料,如将泥沙高温烧结来制造陶粒、砖块。物理转化是将淤泥在干燥场地内放置一段时间,凭借现场气温与太阳光进行自然晾晒,待淤泥中所含多余水分蒸发殆尽后,将淤泥用于填土材料或是建筑原材料。
第三,管线探测。为准确掌握航道底部管线铺设和开槽情况,工作人员需要应用到V型探槽、电磁感应、地质雷达等技术手段。以V型探槽技术为例,适用于探测深槽开挖深度,工作人员操纵施工船在航道底部挖设深槽,根据槽体形状成坡,保持探槽长度与管线敷设长度的一致状态。后续运用L=2MH公式来计算探槽开挖深度,L为槽体开挖深度、M为槽体坍塌自然坡比、H为槽体开挖设计标高和原泥面标高间距值[4]。
为有效改善水流条件、便于后续航道疏浚工作开展,工作人员应提前做好实地查勘工作,了解工程现场航道通航条件与水流条件,根据实际情况来落实水流改善措施。例如,当航道疏浚工程位于年变化量较小的浅滩、内河区域时,工作人员提前开挖其他岔道、采取精挖或是清淤筑坝结合方式来处理急流节段航道,即可明显改善水流条件。而在航道底部分布诸多岩石土体时,工作人员则需要大体掌握岩石土体的体积大小与分布情况,按照从大到小顺序将岩石土体进行沉积处理,使其成为航道河床组成部分,并在渗水流作用下冲走剩余细小颗粒,避免因航道底部分布大体积岩石而出现涡流、旋流等问题。
为保证航道疏浚工作安全,最大程度预防、减少各类安全事故的出现,工作单位必须加强安全管理力度,具体从责任落实、安全保障、现场安全巡查三方面着手。
(1)责任落实。建立安全责任制度,根据工程情况设立安全生产目标,将目标分解为若干分支目标后分配给具体工作人员,并在疏浚工作开展前与工作人员签订安全生产责任书,明确工作人员的安全责任、工作内容。如此,在航道疏浚期间因人为因素形成安全隐患、出现安全事故时,根据责任落实情况向相关责任人进行追责惩处,以此端正工作人员态度。
(2)安全保障。航道疏浚安全管理是一项综合性过程,管理效果将受到多方面因素影响。因此,为顺利实现安全生产目标,应在人员、设备、技术、管理等方面采取多项安全保障措施。例如,在人员保障方面,在岗前开展安全教育培训工作,帮助工作人员了解安全知识、掌握安全技能、明确安全管理方案的实施方法。在管理保障方面,对安全管理制度进行完善补充,明确标注各项违章行为和突发安全事故的应对方法,并编制面向各类安全事故的应急处理预案。
(3)现场安全巡查。在航道疏浚工作开展期间,管理人员定期前往现场进行巡查,重点检查各类船舶间隔距离是否满足安全要求、安全防护设备种类齐全与否、是否存在私自篡改工艺流程等安全违章行为。随后,立即纠正违章行为、惩处相关责任人、分析安全隐患形成原因与采取改进措施,避免同类问题反复出现。
为减小航道疏浚工作与过往船舶通行航道二者造成的影响,工作单位应在海事部门配合下,做好通航管理工作,有效组织现场施工作业开展与船舶通航。一方面,根据航道疏浚工作开展需要,提前在现场规划疏浚作业区域与船舶通航区域,在两处区域交界处预留一定宽度的安全水域,避免作业船舶与普通船舶交会。另一方面,采取临时交通管制措施,禁止过往船舶在特定时间段通行航道,对各个时间段内允许通行船舶的数量、吨位、航行线路与位置进行明确规定,避免过多船舶同时涌入航道。
为改善航道水域生态环境,在航道疏浚期间,需要积极应用环保疏浚技术,最大程度减小疏浚活动对当地环境造成的影响破坏。例如,在航道底部淤泥疏浚环节,应用新推出的带水疏挖技术来取代传统干床疏挖技术。带水疏挖是在带水条件下疏挖航道底部淤泥,配备改造环保铰刀来控制底泥沉积物状态,预防沉积物出现悬扬问题。根据技术应用情况来看,带水疏挖技术的疏浚精度保持在5-10cm水准,传统干床疏挖技术的疏浚精度仅为50cm,基本不会在航道疏浚期间因底泥污染物向外释放而出现水体污染问题[5]。此外,也可选择应用原位钝化技术,工作人员提前向航道底部投加钝化剂,钝化剂与底泥接触后产生一系列化学反应,使底泥在航道底部固化,再将固化后的底泥进行挖掘、处理,以此来解决底泥污染物扩散问题。
综上所述,为保证航道疏浚工作得以有序开展,取得理想的航道工程综合效益,工作单位必须明确航道疏浚工作目标,立足实际问题来落实健全航道疏浚技术体系、改善水流条件、加强安全管理力度、改善通航环境与应用环保疏浚技术等措施,以此顺利实现航道疏浚目标,为我国水路运输行业发展保驾护航。