淺談耙吸船先拖后挖法在疏浚工程中的應用

高震標

摘 要：廣州港出海航道北段屬于需常年維護的項目，具有季節性回淤明顯，年回淤量大的特點，有些航道段還由于人類活動頻繁、環保衛生觀念不強，導致生活垃圾較多而影響清淤。文章以實際工程為例，根據工程實際情況進行了方案比選，然后重點對耙吸船先拖后挖法的處理應用進行了分析討論，有效解決航道垃圾過多影響清淤的難題，大大提高了施工效率。

關鍵詞：航道淤淺 先拖后挖法 施工管理控制

1.工程概況

廣州港出海航道北段2 0 1 7年維護工程南起廣州港南沙港區南沙作業區（龍穴島）東側的G點（X=2503634.31，Y=468905.25），包括伶仃航道北段、川鼻航道、大虎航道、坭洲頭航道、蓮花山東航道、新沙航道、西基調頭區、赤沙航道、大濠洲航道、蓮花山西航道，全長73.15km，航道段維護底標高分別有-9m和-13m，疏浚土質基本為1級土，維護工程量132.69萬m3。疏浚土裝艙運至龍穴島南部蓄泥坑拋卸后，再用絞吸式挖泥船二次吹填至龍穴島南部吹填區。

2.項目背景

2.1航道淤淺

本項目為常年性維護工程，是廣州港進出港的主要航道，進出口船舶和大型船舶較多，考慮到施工過程中不能影響正常通航且航道施工及周邊水域水深較淺不利于大型施工船舶施工和避讓工作。工程初期，結合小型耙吸船靈活機動、適應性強的特點，現場安排兩艘小型耙吸船和一艘抓斗船進行航道維護施工，但由于進場時間晚、船舶施工效率不高、航道季節性回淤明顯，以及附近區域存在其他項目交叉施工導致航道內回淤強度增大等原因，蓮花山東航道（維護底標高為-13m）出現大面積淤淺情況。根據2017年7月11日的航道測量水深圖，結果顯示蓮花山東航道淤淺范圍主要集中在7#～13#浮鼓之間的航槽，淤淺的航段長度約3km，淤淺面積約20萬m2，淤淺航槽平均水深約-12.60m，最淺水深為-11.0m，位置靠近西側航槽底邊線。回淤方量大約為8萬m3。在9#浮鼓上下約500m范圍，存在全航槽淺淤的情況，對通航安全影響較大。

2.2航道疏浚遇到生活垃圾，施工效率低下

鑒于應急搶險時間緊迫，距離業主要求的節點僅剩6d時間，項目部迅速調遣大型耙吸船進場，前期施工過程中，耙吸船直接采用常規的挖運拋施工工藝，但下耙后發現耙頭很快出現嚴重堵耙現象，即管內泥漿流速接近于0，泥泵真空度異常升高，>-0.9bra，水下基本處于不可挖狀態，不能滿足施工要求，通過對高壓沖水壓力、波浪補償器壓力、水深測量數據以及現場工況等方面進行原因分析，得出結論為大型耙吸船泥泵功率較大，對泥漿的抽吸作用較強，施工過程中會吸附大量的生活垃圾導致耙頭堵塞，而堵塞的主要物質為航道內淤泥表層堆積的特殊生活垃圾。蓮花山東航道表層垃圾基本以編織物和塑料袋為主，由于水下生活垃圾在耙頭耙松挖掘的過程中以及泥泵的抽吸作用經吸泥管道進入泥泵，導致此類生活垃圾極易堵塞住耙頭和吸泥管，使船舶無法有效施工，需經常起耙清理耙頭然而且清理耙頭垃圾時間較長，嚴重影響施工效率和施工進度。

3.方案比選

根據以往在廣州港出海航道的施工經驗，一般先采用抓斗船清理表層垃圾，然后再用耙吸船開挖底層淤泥，但由于抓斗船施工程序為非連續性挖泥，速度慢效率低，且在進出港主航道內拋錨勢必影響通航安全，因此此種方法僅適用在航槽底邊線附近施工；另一種方法則是采用小型耙吸船直接開挖，但同樣面臨需經常清理耙頭垃圾導致時間耗費多的問題。考慮到應急搶險的現場實際，項目部迅速從附近工地調遣大型耙吸式挖泥船進場，并在施工實踐中摸索出先拖后挖的施工工藝對航道進行疏浚清淤。

4.先拖后挖法的處理應用

4.1施工工藝

先拖后挖法是指耙吸船不開啟泥泵，先用耙頭對航道底部垃圾進行覆蓋式拖帶并在過程中開啟高壓沖水，當施工布線對航槽淺區全覆蓋一遍后，對纏繞堵塞在耙頭表面的以編織物、塑料袋為主的垃圾進行清理，清理完畢后下耙并開啟泥泵按照常規裝艙溢流的施工方法進行挖運拋處理。如若堵耙現象仍然嚴重，則重復對航道底部垃圾進行二次拖帶，其施工工藝流程如下：施工準備→覆蓋式拖帶→清理垃圾→施工上線→挖泥裝艙→調整溢流檔→確定裝艙平衡點→重載航行→至淤泥區→拋泥→輕載航行→施工上線。

4.2施工方法

（1）施工準備。根據最新的多波束測量水深數據以及設計水深要求制作耙吸船的CAD背景文件和施工文件，施工文件由專門的軟件制作，分別有測量矩陣、理論矩陣、挖掘矩陣，以此為耙吸船提供作業依據。此外，施工前對耙吸船平面精度和下耙深度的校核也是必不可少的準備工作。

（2）針對施工區水深情況以及耙頭寬度對航道進行布線，確保船舶開挖軌跡布滿航道施工淺區，根據本次維護要求，不開啟泥泵將耙下至-13m水深，開啟高壓沖水泵，將壓力調至13bra，調整耙頭對地角度，確保耙齒受力均勻，接著在施工區段以2.5kn左右的速度進行覆蓋式拖帶施工。

（3）待拖耙軌跡全面覆蓋航道淺區后，啟動泥泵，下耙至-13m，啟動高壓沖水2臺，壓力13bar，查看挖泥情況，如有大幅度改善，就保持泥泵開啟狀態挖泥裝艙；若效果仍不理想，則關閉泥泵，重復第一個步驟繼續來回拖耙布線，根據現場實際施工情況再定時機啟泵挖泥。

（4）當確定航道底部垃圾對挖泥基本不構成影響后，采用常規的裝艙溢流法施工，耙吸船在淺區范圍內下耙至開挖深度，使耙頭與水下原泥面接觸，通過耙吸船的推進裝置使船舶在航行狀態下拖動耙頭前移，對水下土層的泥沙進行耙松和挖掘，利用泥泵的抽吸作用將耙頭吸入口挖掘的泥漿吸入，最后經泥泵的排出端將泥漿裝入挖泥船自身的泥艙中。當泥艙裝滿疏浚泥沙后，停止挖泥，起耙航行至指定的拋泥區拋卸，再輕載返航至原施工區，如此自挖、自航、自卸循環作業。

4.3施工管理控制要點

（1）在施挖過程中，挖泥長需仔細觀察泥泵真空度、泥漿濃度和流速等參數，一般當泥泵真空度出現異常升高，>-0.9bra，流速降低<3m/s，在耙頭離開泥面抽清水仍未能改善的時候，即可判斷為堵耙（耙頭流道被堵）。

（2）由于本施工段土質均為淤泥，其泥漿濃度不均勻且不易在泥艙內沉淀，因此需要提高泥艙內的泥漿濃度以達到增加裝艙量的目的。首先應在挖泥裝艙之前抽干泥艙中的殘余水，并在開始和結束挖泥時將耙頭所挖吸的清水和較稀的泥漿排出泥艙外，其次應采用長時間溢流滿艙滿載裝艙法進行施工。

（3）在保證安全的前提下，應做到施工與通航相協調，合理避讓，把后握好讓出航道的時機，當大船過后，盡快恢復施工，并盡量利用讓出航道的時間清理耙頭垃圾。

5.實施效果

將采用先拖后挖法施工后的施工參數與之前的記錄做對比，發現進艙管內泥漿密度及流速明顯提高，泥泵真空度降低，達到預期效果，且堵耙現象明顯減少，施工效率大幅度提高。前后施工工藝參數對比見表1。

6.結束語

綜上所述，本次應急搶險施工區域位于來往船舶密集的進出港主航道，監理、業主及外部單位監管力度大，項目部耙吸船摸索出先拖后挖的施工工藝，不僅避免了使用抓斗船開挖影響通航安全，同時也有效提高了挖泥效率，在后續施工節點中，項目部耙吸船對西基調頭區、新沙航道段的清淤疏浚都采用了此項工藝，均取得理想的效果，按時通過第三方驗收測量。

參考文獻：

[1]JTS 207-2012.疏浚與吹填工程施工規范[S].北京：人民交通出版社，2013.

[2]王鈞楊.航道疏浚工程中的關鍵施工技術[J].珠江水運，2017（02）：70-71.