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航道疏浚工程扫浅施工方法与重难点应对

作者:未知

  摘  要:扫浅施工是航道疏浚工程的收尾工作,对提高工程质量、保证工期进度、降低施工成本等各方面,都有着至关重要的影响和意义。文章以厦门港主航道扩建四期工程I标段为例,阐述了航道扫浅施工方法及重难点应对措施,以期为类似工程的扫浅施工提供一些参考。
  关键词:航道疏浚;扫浅;施工方法;重难点
  中图分类号:U616 文献标志码:A      文章编号:2095-2945(2019)13-0138-02
  Abstract: Sweeping construction is the final work of waterway dredging project, which has a vital impact and significance on improving the quality of the project, ensuring the progress of the construction period, reducing the construction cost and so on. Taking the bid Section I of Xiamen Port Main Channel Extension Phase IV Project as an example, this paper expounds the construction method of channel sweeping and the countermeasures of heavy and difficult points, in order to provide reference for the shallow construction of similar projects.
  Keywords: Channel dredging; sweeping shallow; construction method; heavy and difficult points
  厦门港主航道扩建四期工程是福建省和厦门市重点建设项目,建设规模为20万吨级航道。该工程分为两个标段,其中I标段长约17.7km,航道轴线不变,通航宽度由450m扩宽至560m~645m渐变,设计底高程由-16.0m增深至-17.1m。本工程扫浅施工时间共计36日历天,工程量约14万立方米。
  1 施工方法
  本工程施工区有9座航标,其中扫浅区域有5座,浅点主要分布在5#、6#、7#、8#、201#航标影响区、5+500~6+500黏土段共6块区域,其他区域相对较分散。为提高扫浅效率和减少耙吸船的扫浅成本,前期安排拖轮拖带整平器针对孤立的浅点进行覆盖施工,尽量扫除航道中部浅点;后期安排万方耙针对上述6块区域的浅点进行集中扫除。
  浅点主要有以下形式:孤立浅点、成片连续浅点和分布散乱且周围水深富裕的浅点。针对不同浅点,通常采用不同的扫浅方法如下。
  (1)“S”型曲线扫浅法
  主航道的淺点特点在于范围广、间距大、分布不集中,针对该特点,首先对浅点进行划分,连续浅点划成区,孤立浅点组合串线,采用“S”型曲线扫浅法。具体操作是:对浅点排序编号,设计上线方位角,然后用“S”型路线串联相邻浅点,在耙吸船行进中逐一扫除。在此过程中耙吸船耙头与浅点的接触角度不停改变,可以防止耙头反复同向施工而挖出垄沟。另一方面,“S”型施工法还可以有效延长耙吸船装舱溢流时间,减少调头频次,提高生产效率。
  (2)进倒车扫浅法
  针对5+500~6+500航段的塑性黏土顽固浅点,采用垂直航道或与航道保持大开角方向的进倒车扫浅方式,加强对浅点的切割。其操作过程是:当船舶挖过浅点后,起耙将耙头提升至泥面以上,然后倒车后退并越过浅点,待船舶对地航速降下来后,重新进车下耙挖泥,这样反复在浅点上拉锯式切割,最终消除浅点。
  其次,耙头启动高压冲水模式,齿尖的高压冲水可提高耙齿的切削能力,格栅下方的高压冲水可增大补水,加强土质的液化效果,使硬黏土含水量增大而膨胀疏松,进而提高挖掘效果。
  同时采用较低的波浪补偿器压力,以加大耙头对地压力,并利用主动耙头上自带的液压系统,通过液压油缸的伸缩,控制耙头对地角度,以保证耙齿入土力。此外,还可以对挖泥系统进行针对性改造,例如采用水下泵、电动耙齿、软格栅等,进一步增强破土能力。
  耙吸船进倒车施工时,驾驶员和操耙手务必加强沟通,防止倒车时耙头未及时提升而造成顶耙甚至断耙事故。同时加强瞭望,与过往船舶做好安全避让。
  (3)海床整平器扫浅法
  为提高扫浅效率,减少因扫浅开挖而增加的超挖方量,大大减少悬浮物释放对周围水体和水生生态的影响,投入拖轮拖带海床整平器配合扫浅。
  整平器是由拖轮拖带的钢制桁架结构,具有扫浅宽度大、自重大、破土能力强的特点,但对硬土质浅点施工效果较差,在本工程主要用于扫除航道中部成片但分布零散的软土质浅点。整平器一次覆盖宽度达16米左右,是耙吸船耙头一次覆盖宽度的几倍,因此对这种浅点的清挖效率远高于一般耙吸船。
  整平器的施工原理相对简单,即拖轮在船尾利用钢缆连接整平器,根据实时潮水和光电传感器钢缆收放长度控制整平器的深度,通过拖轮的前进产生拖曳力,由钢缆将水平拖曳力传递到整平器上,整平器刮过泥面时依靠前端的耙齿将高点削除,并通过抹平功能将削除的泥土刮至周围超深的区域内,削高补洼。
  2 重难点应对
  整个扫浅施工安排中,主要攻克了以下几个重难点:
  2.1 航标影响
  主航道施工区有9座航标,其中扫浅区域有5座,航标随涨、退潮流向漂移,耙吸船在施工时需避让航标,受航标影响区域无法施工。为确保航标和施工安全,采用绕标挖泥法施工。具体实施方案为:   耙吸船在航标周边区域施工时,每个航标与航道平行方向预留50m、垂直方向预留100m为影响范围暂不开挖。在航标影响区域外的疏浚区基本完成扫浅施工后,临时移开航标,使耙吸船进入原航标影响区域施工,待该区域清挖完后再将航标复位。本工程扫浅时临时将航标沿航道方向向上游移动约800m,保障移标后通航水域宽度不变,且不影响航标的连续性,最大程度保证航道的通航安全。
  施工过程中加强与航标管理部门沟通,了解航标移设所需程序,若需要移标,提前申报并履行审批手续,保证航标移位施工如期进行。
  2.2 自然条件恶劣
  主航道施工区在外海,风浪与横流大,而且本次扫浅施工期间适逢大雾大风多发季节,不但严重影响船舶可作业时间和扫浅精度,还会影响船舶安全。
  在施工期间持续收听天气预报,及时掌握气象预报资料,有效利用时间窗口加快施工。利用“耙吸船动力定位/动态跟踪(DP/DT)系统”消除环境力对耙吸船的影响,使其尽可能保持在预定轨迹线上施工。风浪、涌浪大时,要求驾驶员把握好航速和航向,设定合适的波浪补偿器压力,利用波浪补偿器的缓冲作用维持耙头对泥面的压力基本不变,保证船舶设备安全和施工效率。同时根据自行研制的“疏浚工程电子图形控制系统”上实时显示的挖槽形状、水深色块变化、耙迹线和挖泥参数,分析挖泥效果,及时调整施工布线,并采用定深挖泥技术和超深警报系统相结合,严控超挖。横流大时,注意观察耙头位置,防止耙头转入船底。加强船舶安全管理工作,落实各项安全应急预案,确保人员和设备安全。
  2.3 外部干扰大
  第一,主航道及附近水域航线多、船舶交通量大,耙吸船与进出港船舶的避让频繁,施工干扰大。第二,有当地渔民在主航道中部施工区域铺设虾笼、蟹笼,耙吸船无法靠近并施工,导致作业面减少,船舶掉头频繁。
  针对第一个问题,组建通航安全应急小组,制定并严格执行《船舶施工通航专项方案》,并申请海事部门发布航行通告;在现场设立调度主管负责施工船舶的通讯与调度安排,要求值班驾驶员与港口调度保持密切联系,互通施工、通航信息,提前了解大型进出港船舶的动态;施工船舶安装AIS和雷达设备,在航行中加强瞭望,与来往船舶保持沟通,做到提前避让、文明避让。针对第二个问题,主动与渔船进行沟通劝离,必要時积极向海事执法支队、海监、渔政等部门求助,遇到施工干扰及时协调处理,排除渔船干扰。
  2.4 地质条件复杂
  施工区水域地质条件复杂,除淤泥外,含有部分硬黏土,可挖性差;还有大量渔网、垃圾等杂物,堵耙严重,施工难度较大。
  针对硬黏土段的顽固浅点,除了采用进倒车扫浅方式,还可通过调整波浪补偿器、高压冲水、泥泵功率、挖泥航速、装舱时间等施工参数,确定最优参数设置。针对航道内存在大量渔网垃圾,挖泥中注意观察真空表、浓度表、流速表等数值,根据实时显示数值判断是否存在堵耙现象,及时起耙清理垃圾,并对耙头、耙齿的磨损情况进行检查,确保挖泥设备的安全。
  2.5 施工测量
  测量是检验施工效果最有效的手段,在扫浅期间加密施工检测,比对前后两次测图,分析欠挖断面及浅点分布情况的变化,及时划定需补挖区域,指导施工船有针对性地对欠挖区域加强扫浅。在扫浅施工进行到接近自检阶段时,提前邀请第三方测量单位进行多波束扫海测量,并与自测结果进行比对,以验证自测质量,消除两者差异,有助于顺利验收。由于对航道进行了工作面划分,测量、施工互不干扰,保证两道工序流水作业,避免船舶窝工或缺乏指导性而盲目施工,节约扫浅成本。加上有验收测量单位直接支持,扫浅做到有的放矢,不多挖,也不漏挖,极大地保证了施工效率。
  3 结束语
  航道扫浅施工安排是否合理,不仅密切影响工程质量、安全和工期,对节约施工成本也有着非常大的现实意义。本文以厦门港主航道扩建四期工程为例,简要介绍了航道扫浅施工方法和重难点应对措施,促进扫浅施工向高效率、低成本方向发展,也为类似疏浚工程提供一些经验借鉴。
  参考文献:
  [1]刘润生,李金峰.浅谈耙吸船在疏浚工程中浅点扫浅施工方法[J].中国交通建设股份有限公司2013年现场技术交流会,2014:397-399.
  [2]刘思.水下整平器施工关键技术初探[A].中国交通建设股份有限公司2011年现场技术交流会论文集[C].2012:370-376.
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