王维，王娟
（长江重庆航道工程局，重庆 400011）
某港航工程航道长41.7km，2020 年汛期该航道中下游地区受到持续高温少雨的影响，水位持续降低；
9～10 月上游水利工程蓄水后下泄流量锐减，浅滩下移，河道内大量泥沙淤积，该航道段淤积情势也日趋严重。必须尽快展开航道清淤疏浚，为正常通航提供保证。此次施工内容包括巷道基槽开挖及港池疏浚等部分，根据设计要求，疏浚范围应达到-23.5m，疏浚土必须运抵指定的抛泥区。结合地勘资料，该航道疏浚区主要分布淤泥、岩石、细砂等土质，按照航道里程计算的总疏浚量达到1781.64×104m³，包括1746.98×104m³的淤泥与细砂，34.66×104m³的岩石。
该港航工程疏浚区位于外航道，在季风影响下涌浪大，为保证施工安全及工效，必须配备抗风浪性能较好的大型挖泥船。结合航道设计水深，拟疏浚开挖深度大，挖泥船设计挖深必须满足清淤要求。疏浚区岩石为中风化和强风化泥质粉砂岩，岩石量不大但分布广泛，未探明孤立岩石浅点多，实际疏浚岩石量其实比地勘资料及设计方案中钻孔确定的岩石量多[1]。
为保证港航基槽开挖及港池疏浚施工质量，必须严格遵循施工流程。基于测量控制点复核结果及引测数据，必须对施工面实施复测，校核基槽泥面标高；
通过GPS定位仪准确定位基槽开挖点，并标注。同时使用测深仪测量标注点，结合测量结果设置淤泥卸除点浮标，为基槽清淤、清礁等提供参照。待淤泥抛卸任务完成后，分段开挖基槽，直至满足设计要求。
3.1 施工控制测量
该港航工程采用DGPS 定位仪展开船机定位、测量及标识，定位仪连接计算机，可将疏浚区相关坐标参数实时输入系统，开挖范围、航机位置等数据和图像便实时显示在电脑端，供操作人员参照。
3.1.1 测量控制
在施工区附近岸坡处设置DGPS 定位仪差分参考台。在零基线检测时，应将GPS 接收天线和DGPS 接收机天线安装在DGPS 差分参考台基准点处，同时与计算机相连，接收过程中由软件不间断记录数据信号，并与基准点坐标展开比较，将误差控制在设计范围内。为便于基线检测，应将DGPS 接收天线安装在距离差分参考台50～80km 处的已知点，将软件记录的定位信号与设计值比较，控制误差。港航工程测量控制设备配置及精度见表1。
表1 测量设备配置及精度
基槽开挖及港池疏浚施工前，根据甲方所提供的水准点，结合现场潮位观测结果，设立验潮站并构建起潮位遥报系统，向测船和挖泥船提供实时潮位信息。
为展开平面位置测量控制，应采用DGPS 展开导航定位。每个挖泥船均安装有疏浚工程电子地形控制系统软件，可与计算机联合使用。DGPS 在接收卫星信号时还会接收到路地平面测控点基准台发送的差分信号，进而锁定挖泥船的准确坐标、设计疏浚区相对位置及疏浚区不同标高泥面，以图形形式实时显示。
借助挖泥船挖深显示仪，可以直接读取实时相对挖泥深度；
安装在潮位观测站的自动遥测仪会将潮位变化数据传送至挖泥船，操耙手据此调整耙头下放及入泥深度。
3.1.2 水深测量
港池疏浚前必须测量施工区水深，根据复测结果预测水深情况对施工过程可能的影响。按照1:500 的测量图精度，使用HD6000 RTK 定位系统在测控点设置测量基站，通过移动点和已知点的比对校核，将误差控制在设计范围内后施测。在现场校准后使用多波束测深仪展开疏浚区水深测量；
测量数据由水深测量软件和成图软件自动获取并处理。外业资料经检查无误后，录入计算机保存。
疏浚施工过程中通过HD6000 RTK 定位系统在控制点设置基站，将移动站和已知点比较并将误差控制在允许范围内，此后使用校准后的多波束测深仪施测。按照与航道轴线平行的方向布设测线，并根据实际水深确定每条线可测宽度。施测前根据需要确定宽度，测量数据由计算机保存。
港池疏浚任务完成后，由施工方展开浚后测量，检测疏浚效果，自检合格后方可报监理验收。定位操作与疏浚前和疏浚施工相同，均按1:500 的测量图精度，通过HD6000 RTK 定位系统在测控点布设测量基站，比对无误后施测。
3.2 基槽挖泥
对于港航工程而言，基槽开挖应与疏浚区域自然段划分顺序一致，考虑到该港航工程地理位置特殊，如果在雨季施工，挖泥船受到浪涌影响后航速会降低。按照设计要求及调查结果，该航道挖泥船雨季和旱季航行速度分别为2.0～2.5kn 和2.5～3.0kn。施工开始后，挖泥船按固定航行速度驶向基槽开挖点，待接近指定位置，逐渐降低航行速度，就位后发出备靶指令。操耙手接收到相关指令后将耙臂弯管和吸入口相连，并相继打开泥浆泵和外排阀，将清淤过程中吸入船舱的清水排出，以增大淤泥吸入量，提升挖泥工效。在挖泥船抵达挖槽起点后，驾驶员向操耙手发出命令，操耙手随即将耙头放置于泥面，将泵机转速调至正常后启动挖泥模式；
其间应加强仪表盘观察，如发现指标浓度升至合理范围，则应开启装舱阀，并关闭外排阀，将淤泥装舱。在挖泥过程中，为确保下耙深度，操耙手必须对淤泥浓度、机械工作压力、流速等指标展开实时监控，以随时调整下耙深度[2]。
在挖泥船行驶至挖槽终点，应将耙头和耙中提升至安全高度，并待船舱内泥浆浓度降至设计限度以下后开启外排阀，关闭装舱阀，将淤泥内多余清水排出，此后结束挖泥。
3.3 航道挖槽
在此次航道挖槽施工期间，主要采取溢流装舱工艺，分段、分条及分层控制施工。按照港航工程疏浚土分布及航道平面布置，划分出12+0～16+0、22+0～26+0、27+0～30+0 及32+0～40+0 等四个开挖段落，并依托航道挖槽设计宽度，将每个开挖段落划分成4 条展开施工。考虑到各开挖区段淤泥层深和层厚不尽相同，为确保施工质量，必须展开分层控制，将各淤泥层厚度控制在2.0～2.5m 之间。
在开挖基槽的过程中，因受潮汐、通航等因素的影响，出现超欠挖的可能性较大，挖泥船实际工作状态也与设计要求存在一定差别；
基槽纵坡开挖结果也可能与预期效果不同。为此，必须展开基槽开挖过程、开挖深度等的实时监控，传统的声呐测距仪检测设备无法对开挖过程展开动态化测量，对超欠挖等情况控制效果相当一般。故该港航工程基槽开挖期间主要在挖泥船底部安装水下地形扫描仪，在每次开挖深度达到10nm 时，便展开1 次深度量测，并以声呐为基准校调点，实现对基槽开挖过程的实时监控与精准管控。
3.4 港池疏浚
为降低港池疏浚施工期间的噪声及对通航的不利影响，主要采用6m3抓斗挖泥船流水开挖（图1）；
通过300～600m3泥驳运输疏浚土，运抵航道以东约600m 处的综合客运码头吹填。在综合分析拟施工航道地质资料及钻探结果的基础上得知，该港航工程拟施工区域岩区挖槽长度较短，孤石浅滩区多，为保证岩石集中区破岩结果满足设计深度，必须对相关岩层展开绞吸以分层分条；
待岩石达到绞碎状态，通过排泥管吹至航道外二次清理。对于孤立岩石浅区，应通过绞吸船或抓斗船粉碎岩石。
图1 6m3 抓斗挖泥船就位示意图
该航道24+0～26+7 段存在砂脊，疏浚前最浅水深为-9.8m，这种地形上的突变增大了疏浚开挖难度。为降低满载挖泥船触底风险，应通过绞吸船对该区域内砂脊展开分层开挖，将其调整至合适深度。
该航道工程港池疏浚期间，投入1 艘6m3抓斗式挖泥船，并配备自航式泥驳展开港池疏浚。在操耙手的控制下，抓斗船在空中展开空斗并放线，借助抓斗自重切入泥层，并加强切入深度控制；
此后将泥斗闭合，待装满疏浚土的泥斗提升出水面后转动斗臂、移动至泥驳上方，开斗卸泥；
抓斗卸空后反转斗臂，将空斗抛入开挖区。
疏浚开挖区按照施工范围分区、分条、分层开挖。根据抓斗挖泥船抛锚长度将港池区划分成若干施工区域，每个区域约100m 长；
根据挖泥船清挖宽度，顺航道轴线分条，并按照挖泥船每次可挖宽度确定每条挖槽宽度；
每层开挖厚度按照1.0～2.0m 确定，直至开挖至设计标高；
相邻分区及分条间按1.0～2.0m 宽度搭接，避免发生漏挖。
抓斗挖泥船挖泥清淤期间必须抛出4 具锚，船艏抛八字锚，抛锚方向和挖槽间形成35～45°夹角；
船艉抛交叉锚，以控制船艉横向移动[3]。挖泥船定位过程中应加强抓斗间距控制，扇形开挖时，相邻两次下斗应重叠1/4～1/3 抓斗宽度。开挖过程中，应从外向内分条开挖，避免出现超欠挖，以控制港池疏浚质量。
综上所述，基槽开挖和港池疏浚是港航工程建设施工中两项关键内容，对航道建设进度及工程质量影响较大，并能为港航工程建设施工提供可靠的水下管道填埋条件，避免过度损伤航道生态环境。挖泥船底部安装水下地形扫描仪以及DGPS 定位仪及相关测量技术、软件应用于该港航工程后，有效弥补了传统声呐测距仪检测设备无法对开挖过程展开动态化测量的缺陷，测量过程更加简化，测量结果精确度显著提升，为航道基槽开挖和疏浚提供了可靠保证。
猜你喜欢挖泥港池基槽沉管基槽水下炸礁高精度控制技术中国港湾建设(2022年12期)2022-12-28水下基槽模型试验与数值模拟研究★山西建筑(2022年24期)2022-12-16狭长基槽圆弧滑动抗隆起稳定计算方法探讨特种结构(2022年5期)2022-11-07基于Boussinesq波浪模型的港池波浪数值模拟与泊稳分析海洋通报(2021年3期)2021-08-14内河航道挖泥疏浚施工技术研究中国水运(2020年7期)2020-11-06基于数值水槽的半封闭港池水体交换能力研究水道港口(2020年3期)2020-07-28我自主研发疏浚重器“天鲲号”完成测试河南科技(2019年2期)2019-09-10提升环抱式港池水交换能力研究进展水道港口(2018年5期)2018-12-04沉管隧道水下基槽边坡稳定性与合理坡率研究天津城建大学学报(2015年2期)2015-04-19抓斗挖泥船抓斗机自动控制技术中国港湾建设(2014年12期)2014-12-18
