航道整治工程设计和施工方法研究

◎ 万长征 江西省赣中航道事务中心

航运期间，科学整治航道能够保证航运的安全性，推动航道稳定运行，为经济发展创造有利条件。对此需要加强对航道整治工程的重视程度，做好工程设计工作，从工程实际情况出发，并注重施工质量的控制，把握工程要点和难点，为工程稳定进行奠定基础。

1.航道整治工程施工特点

航道整治工程施工过程中，作业地点多位于水上，极易受到多种因素的影响，显著增加整体作业难度，威胁作业人员的生命安全。开展此类工程主要为船舶航行创造有利条件，避免航行过程存在安全隐患，由于船舶吨位大小差异性明显，要求施工阶段全方位考虑，施工流程呈现复杂化特点，并且整体资金投入较多，如表1所示。根据相关调查结果显示，航道整治工程施工地点常常存在独立礁石、狭窄航道、浅滩等，大幅度增加作业难度，水下开挖任务量繁重，极易出现延长作业时间现象。水下开挖作业条件较差，施工空间有限，技术人员难以灵活操控设备。不仅如此，航道整治施工受到天气、季节等因素的影响，一旦出现水位上涨或下降情况，需要立刻停止施工，调整作业方案。

表1 某河道工程计量表格

2.航道整治工程应遵循的原则

为了进一步提升航道整治工程效果，需要遵守以下原则：其一，提前调查附近水域的动力学原理，了解河床演变规律（如图1所示），针对性制定施工方案，之后选择最恰当的施工工艺，做到科学规划，避免后期施工阶段频繁出现问题。其二，参考航道水流特点和流速等，不断调整和优化整治方案，可以通过红外图像和可见光图像展开分析，表2为江西某航道船舶流量。其三，若航道位于山区，应重点考察施工地点的实际情况，若发现影响航行稳定性和安全性的区域，重点对区域进行科学规划，以此改善航道水流条件。

图1 河床演变规律

表2 红外图像和可见光船舶流量统计

表3 号灯技术要求

表4 绞吸式挖泥船参数

其四，若航道位于平原区域，应根据航道地形地势，选择最佳位置建设建筑物，方便随时掌握航道实际情况，及时调整施工计划。此外，整治平原区域航道过程中，重视疏浚施工，尽可能的满足施工要求。其五，处于整治方案规划阶段时，设计人员反复分析现场勘察数据，明确险滩、浅滩等区域，并了解影响安全航行的因素，分清工程设计主次。其六，若航道部分位置设有水利枢纽设施，重点考虑此类设施带来的影响[1]。

3.航道整治工程设计

3.1 设计思路

航道整治工程可分成疏浚、建筑物整治两种方法，通过疏浚挖泥、整治建筑物，达到改变水流结构的目的，构造良好的通航条件。基于此，重视航道整治工程设计，根据工程基本情况，明确设计思路，科学规划设计方案。首先，掌握具体建设目标，了解航道等级划分，分析本区域对航道的基本要求，整理河流水文条件，分析滩险、河流的特点，多方面调查河道历史演变情况，为工程设计提供可靠资料信息。其次，掌握河流真实环境，以及当地对航道的需求，可以从农业、发电、防洪、灌溉等方面入手，深入与当地部门展开沟通，制定综合化的整治方案，不断提高工程效益。再次，工程方案的构思，确定整治航道长度、建筑类别、航道最大宽度、最小宽度等，编制完善的工程方案。最后，反复多次优化工程方案，根据航道基本数据，系统化展开水力计算，了解较复杂、较困难的河段，再提前进行模型试验。

3.2 设计原则

以赣江水系航道整治工程为例，航道里程2477千米，包含袁河、锦河等32支河流，其中工程设计阶段遵守国家相关规定，遵守合理利用原航道、降低影响的原则。通过实地调查发现，多数航道宽度较窄，存在较多的弯曲部分，导致拓宽开挖任务较为繁重，可以通过陆地开挖方式施工，有效减少作业时间，对于一些航道路线较为顺直的区域，布置航道中心线时以原航道路线为依据，防止出现大规模征地或拆迁现象，而影响工程进度。并且只有部分航道两侧修建护岸，其他多数为自然护岸。另外，航道新建护岸线型布置应遵守美观性、顺直性的要求[2]。

3.3 设计要点

3.3.1 注重节能环保

近年来，国家愈加重视生态环境保护，提出低碳环保理念，要求各行各业发展过程中注重对环境的保护，降低能源的消耗量，以保护环境为核心发展理念。航道整治工程设计过程中，应遵守节能环保的要求，促进航道绿色发展，采用绿色航道设计理念。譬如，本工程建设10千米的生态护岸、25千米的局部生态护岸，改善航道周边环境。并且着重利用太阳能资源，不仅减少资金的投入，还节约能源。

3.3.2 精细化设计，引入全寿命周期理念

航道整治属于一种“带状”工程，涉及多个领域的专业知识，包括市政工程、水利工程、桥梁工程等等。以通杨线航道为例，整个航道跨河桥梁超过120座，航道长为300千米。由此可见，航道整治工程包含内容繁多，需要相关人员展开精细化设计，重点关注码头、取水口、排灌站等接头位置，做到一处一衔接。另外，工程设计阶段考虑结构的耐久性，明确材料选择标准和施工技术要点，并从设计角度出发，指出航道工程常见质量问题，提出可行性的参考意见。

3.3.3 做到因地制宜

在综合运输体系中，水运优势较为明显，存在不同种类的资源，航道周边存在不同规模的企业，但具体整治施工阶段常常需要修改线路、扩充土地，与城市土地规划相违背，无法获得充足的土地资源。针对这一情况，工程设计需要做到因地制宜，根据航道周边实际情况，科学规划航道线路，防止出现新开河道或征用土地等情况，并优先选用钢板桩结构、预制桩结构。

3.3.4 安全设施设计

保障航行的安全性是最为核心要素，应注重安全设施设计，遵守相关设置原则，突出安全装置的指示作用，及时为船民提供真实的通航信息，提高夜间航行的安全性[3]。实际工作过程中，根据有关规定选择号灯和号型（如表1所示），并科学规划警戒区域、安全作业区域，增设相关安全标志。同时，安排值班人员巡逻并监听航道信息。

4.航道整治工程施工方法

4.1 施工条件和材料选择

航道整治工程施工过程中，应重点考虑施工围堰、排水等作业内容，选取不断航施工方法，并提前与相关单位展开深入沟通。材料选择过程中，提前到当地材料市场调查，询问所需要施工材料的单价，优先选用石料、水泥等材料。

4.2 施工放样

放样作业开始之前，技术人员反复检查设计放样元素的坐标点，以及水平控制网点，避免出现数据不准确情况。具体作业阶段，若发现控制网点数量较小，不满足施工要求，应根据图跟点测量要求，设计完善的导线网。此外，严格控制测量误差，基线测角测量误差小于12，基线长度的相对误差深小于1/10000。

4.3 施工方法

4.3.1 土方工程

由于航道整治工程的特殊性，土方开挖包含陆上开挖、水下疏浚两种，二者施工存在较大的差异性，需要提前向施工人员系统性介绍，以此推进施工顺利开展。具体而言，水下疏浚作业过程中，借助绞吸式挖泥船或抓斗式挖泥船，并根据工程作业量以及挖泥船的各项参数，譬如重载吃水情况、最大挖深等等（如表2所示），科学确定挖泥船的类型，提高机械作业质量。当挖泥船型号确定后，即可展开疏浚作业，此时可利用泥驳将泥土输送至指定位置。陆上开挖作业借助推土机、挖掘机等机械设备，再结合护岸要求合理堆放泥土。处于护岸基坑开挖阶段时，需要根据施工地点的地质条件，确定开挖比例，本工程可按照1:2开挖，一旦遇到特殊地质情况，或者开挖操作威胁周边建筑的稳定性，需要施工人员采取临时支护方法。此外，基坑开挖施工过程中，技术人员分析航道岸坡的稳定性，若存在安全隐患，立刻与管理者沟通并停止作业。基槽底板需要预留保护基土，厚度约为0.3米，避免由于长时间暴露而降低地基的稳定性。

4.3.2 护岸工程

通过查阅并分析杨林塘昆山段航道相关资料，此航道采用二级生态挡土墙结构、一级素砼重力式结构、板桩墙结构，对此护岸施工过程中需要征占土地。航道土质主要为淤泥质粘性土、粉质粘土，需要修建纵向明沟排水线路，并设置集水坑，购买单级离心清水泵，规格为φ15厘米，以此创造良好的作业环境。本工程航道二级挡墙结构包含铰接式、自嵌式、仿木桩，其中铰接式生态护坡块主要由预制混凝土块构成，将镀锌钢缆紧密连接，打造连锁矩阵；自嵌式挡墙运用预制砼模块，设计尺寸为440＊305＊150毫米，与土工格栅连接；仿木桩结构由C25钢筋砼槽型组成。另外，一级挡墙施工过程中，需要消耗大量的混凝土材料，要求施工人员重视混凝土养护作业，严格把控混凝土温度和湿度，最大限度上缩短暴露时间，避免表面水分快速蒸发。具体作业阶段，施工人员可利用覆盖物进行覆盖，而在混凝土初凝期间，则应适当卷起覆盖物[4]。

4.3.3 水下钻孔爆破施工技术

本工程航道部分区域存在体积较大的岩石，泥沙淤积现象较为严重。鉴于此，航道整治施工过程中，施工团队可以采用水下钻孔爆破施工技术，主要施工流程为：首先，委派经验丰富的技术人员作业，按照要求仔细佩戴安全设施，再潜入岩石区域钻孔。也可以由技术人员提前下水勘察并标记岩石位置，再利用专业化设备高质量完成钻孔作业。其次，在孔内放入相同大小的炸药，并做好炸药的固定工作，避免爆破后未达到预期效果。再次，水下钻孔爆破施工过程中，同时采取并联和串联的连接方式。先在钻孔位置放置3-5排的炸药，再以并联方式进行连接，形成一个庞大的爆破网络。最后，炸药安装工作结束后，为了降低水下爆破对周边的影响，需要对爆破系统进行延时爆炸处理。通过采用水下钻孔爆破施工技术，能够降低航道整治工程水下施工难度，但应做好前期准备工作，从多方面入手进行安全防护，并明确安全施工距离。

5.总结

总而言之，在时代快速发展背景下，航道通行情况关系到城市经济发展，决定相关企业的经济效益。对此航道整治工程施工过程中，应明确此类工程特点以及应遵守的原则，再仔细调查航道周边地理情况，做好工程设计工作，选择最恰当的施工方法，灵活运用水下钻孔爆破施工技术，了解土方工程、护岸工程的施工要点，从而大幅度提高航道整治工程施工效果，创造良好的船舶通行条件。