航道疏浚工程掃淺施工方法與重難點應對
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摘 要：掃淺施工是航道疏浚工程的收尾工作，對提高工程質量、保證工期進度、降低施工成本等各方面，都有著至關重要的影響和意義。文章以廈門港主航道擴建四期工程I標段為例，闡述了航道掃淺施工方法及重難點應對措施，以期為類似工程的掃淺施工提供一些參考。
關鍵詞：航道疏浚;掃淺;施工方法;重難點
中圖分類號：U616 文獻標志碼：A 文章編號：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
廈門港主航道擴建四期工程是福建省和廈門市重點建設項目，建設規模為20萬噸級航道。該工程分為兩個標段，其中I標段長約17.7km，航道軸線不變，通航寬度由450m擴寬至560m～645m漸變，設計底高程由-16.0m增深至-17.1m。本工程掃淺施工時間共計36日歷天，工程量約14萬立方米。
1 施工方法
本工程施工區有9座航標，其中掃淺區域有5座，淺點主要分布在5#、6#、7#、8#、201#航標影響區、5+500～6+500黏土段共6塊區域，其他區域相對較分散。為提高掃淺效率和減少耙吸船的掃淺成本，前期安排拖輪拖帶整平器針對孤立的淺點進行覆蓋施工，盡量掃除航道中部淺點;后期安排萬方耙針對上述6塊區域的淺點進行集中掃除。
淺點主要有以下形式：孤立淺點、成片連續淺點和分布散亂且周圍水深富裕的淺點。針對不同淺點，通常采用不同的掃淺方法如下。
（1）“S”型曲線掃淺法
主航道的淺點特點在于范圍廣、間距大、分布不集中，針對該特點，首先對淺點進行劃分，連續淺點劃成區，孤立淺點組合串線，采用“S”型曲線掃淺法。具體操作是：對淺點排序編號，設計上線方位角，然后用“S”型路線串聯相鄰淺點，在耙吸船行進中逐一掃除。在此過程中耙吸船耙頭與淺點的接觸角度不停改變，可以防止耙頭反復同向施工而挖出壟溝。另一方面，“S”型施工法還可以有效延長耙吸船裝艙溢流時間，減少調頭頻次，提高生產效率。
?。?）進倒車掃淺法
針對5+500～6+500航段的塑性黏土頑固淺點，采用垂直航道或與航道保持大開角方向的進倒車掃淺方式，加強對淺點的切割。其操作過程是：當船舶挖過淺點后，起耙將耙頭提升至泥面以上，然后倒車后退并越過淺點，待船舶對地航速降下來后，重新進車下耙挖泥，這樣反復在淺點上拉鋸式切割，最終消除淺點。
其次，耙頭啟動高壓沖水模式，齒尖的高壓沖水可提高耙齒的切削能力，格柵下方的高壓沖水可增大補水，加強土質的液化效果，使硬黏土含水量增大而膨脹疏松，進而提高挖掘效果。
同時采用較低的波浪補償器壓力，以加大耙頭對地壓力，并利用主動耙頭上自帶的液壓系統，通過液壓油缸的伸縮，控制耙頭對地角度，以保證耙齒入土力。此外，還可以對挖泥系統進行針對性改造，例如采用水下泵、電動耙齒、軟格柵等，進一步增強破土能力。
耙吸船進倒車施工時，駕駛員和操耙手務必加強溝通，防止倒車時耙頭未及時提升而造成頂耙甚至斷耙事故。同時加強瞭望，與過往船舶做好安全避讓。
?。?）海床整平器掃淺法
為提高掃淺效率，減少因掃淺開挖而增加的超挖方量，大大減少懸浮物釋放對周圍水體和水生生態的影響，投入拖輪拖帶海床整平器配合掃淺。
整平器是由拖輪拖帶的鋼制桁架結構，具有掃淺寬度大、自重大、破土能力強的特點，但對硬土質淺點施工效果較差，在本工程主要用于掃除航道中部成片但分布零散的軟土質淺點。整平器一次覆蓋寬度達16米左右，是耙吸船耙頭一次覆蓋寬度的幾倍，因此對這種淺點的清挖效率遠高于一般耙吸船。
整平器的施工原理相對簡單，即拖輪在船尾利用鋼纜連接整平器，根據實時潮水和光電傳感器鋼纜收放長度控制整平器的深度，通過拖輪的前進產生拖曳力，由鋼纜將水平拖曳力傳遞到整平器上，整平器刮過泥面時依靠前端的耙齒將高點削除，并通過抹平功能將削除的泥土刮至周圍超深的區域內，削高補洼。
2 重難點應對
整個掃淺施工安排中，主要攻克了以下幾個重難點：
2.1 航標影響
主航道施工區有9座航標，其中掃淺區域有5座，航標隨漲、退潮流向漂移，耙吸船在施工時需避讓航標，受航標影響區域無法施工。為確保航標和施工安全，采用繞標挖泥法施工。具體實施方案為： 耙吸船在航標周邊區域施工時，每個航標與航道平行方向預留50m、垂直方向預留100m為影響范圍暫不開挖。在航標影響區域外的疏浚區基本完成掃淺施工后，臨時移開航標，使耙吸船進入原航標影響區域施工，待該區域清挖完后再將航標復位。本工程掃淺時臨時將航標沿航道方向向上游移動約800m，保障移標后通航水域寬度不變，且不影響航標的連續性，最大程度保證航道的通航安全。
施工過程中加強與航標管理部門溝通，了解航標移設所需程序，若需要移標，提前申報并履行審批手續，保證航標移位施工如期進行。
2.2 自然條件惡劣
主航道施工區在外海，風浪與橫流大，而且本次掃淺施工期間適逢大霧大風多發季節，不但嚴重影響船舶可作業時間和掃淺精度，還會影響船舶安全。
在施工期間持續收聽天氣預報，及時掌握氣象預報資料，有效利用時間窗口加快施工。利用“耙吸船動力定位/動態跟蹤（DP/DT）系統”消除環境力對耙吸船的影響，使其盡可能保持在預定軌跡線上施工。風浪、涌浪大時，要求駕駛員把握好航速和航向，設定合適的波浪補償器壓力，利用波浪補償器的緩沖作用維持耙頭對泥面的壓力基本不變，保證船舶設備安全和施工效率。同時根據自行研制的“疏浚工程電子圖形控制系統”上實時顯示的挖槽形狀、水深色塊變化、耙跡線和挖泥參數，分析挖泥效果，及時調整施工布線，并采用定深挖泥技術和超深警報系統相結合，嚴控超挖。橫流大時，注意觀察耙頭位置，防止耙頭轉入船底。加強船舶安全管理工作，落實各項安全應急預案，確保人員和設備安全。
2.3 外部干擾大
第一，主航道及附近水域航線多、船舶交通量大，耙吸船與進出港船舶的避讓頻繁，施工干擾大。第二，有當地漁民在主航道中部施工區域鋪設蝦籠、蟹籠，耙吸船無法靠近并施工，導致作業面減少，船舶掉頭頻繁。
針對第一個問題，組建通航安全應急小組，制定并嚴格執行《船舶施工通航專項方案》，并申請海事部門發布航行通告;在現場設立調度主管負責施工船舶的通訊與調度安排，要求值班駕駛員與港口調度保持密切聯系，互通施工、通航信息，提前了解大型進出港船舶的動態;施工船舶安裝AIS和雷達設備，在航行中加強瞭望，與來往船舶保持溝通，做到提前避讓、文明避讓。針對第二個問題，主動與漁船進行溝通勸離，必要時積極向海事執法支隊、海監、漁政等部門求助，遇到施工干擾及時協調處理，排除漁船干擾。
2.4 地質條件復雜
施工區水域地質條件復雜，除淤泥外，含有部分硬黏土，可挖性差;還有大量漁網、垃圾等雜物，堵耙嚴重，施工難度較大。
針對硬黏土段的頑固淺點，除了采用進倒車掃淺方式，還可通過調整波浪補償器、高壓沖水、泥泵功率、挖泥航速、裝艙時間等施工參數，確定最優參數設置。針對航道內存在大量漁網垃圾，挖泥中注意觀察真空表、濃度表、流速表等數值，根據實時顯示數值判斷是否存在堵耙現象，及時起耙清理垃圾，并對耙頭、耙齒的磨損情況進行檢查，確保挖泥設備的安全。
2.5 施工測量
測量是檢驗施工效果最有效的手段，在掃淺期間加密施工檢測，比對前后兩次測圖，分析欠挖斷面及淺點分布情況的變化，及時劃定需補挖區域，指導施工船有針對性地對欠挖區域加強掃淺。在掃淺施工進行到接近自檢階段時，提前邀請第三方測量單位進行多波束掃海測量，并與自測結果進行比對，以驗證自測質量，消除兩者差異，有助于順利驗收。由于對航道進行了工作面劃分，測量、施工互不干擾，保證兩道工序流水作業，避免船舶窩工或缺乏指導性而盲目施工，節約掃淺成本。加上有驗收測量單位直接支持，掃淺做到有的放矢，不多挖，也不漏挖，極大地保證了施工效率。
3 結束語
航道掃淺施工安排是否合理，不僅密切影響工程質量、安全和工期，對節約施工成本也有著非常大的現實意義。本文以廈門港主航道擴建四期工程為例，簡要介紹了航道掃淺施工方法和重難點應對措施，促進掃淺施工向高效率、低成本方向發展，也為類似疏浚工程提供一些經驗借鑒。
參考文獻：
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