淺析重力式碼頭基槽開挖施工方案

傅淑燕

(廈門港務疏浚工程有限公司，廈門 361000)

本工程設計建設兩座1 萬噸級碼頭泊位， 其中1 座1 萬噸級LPG 泊位， 泊位長度198.0m； 1 座1 萬噸級化學品泊位， 泊位長度249.0m； 泊位總長度447.0m，寬20m，碼頭面高程為7.8m。

本工程基槽開挖總量為34.155 萬m3，持力層為殘積土和全風化巖層，采用常規挖泥船開挖，無須爆破。 采用8m3輕斗-13m3重斗挖泥船進行開挖，其配備的輕斗可開挖上層呈軟塑和流塑狀態的淤泥， 重斗可開挖粉質粘土層和標貫擊數較大的殘積土層， 可滿足本工程的作業強度要求。基槽開挖自北向南分段、分條、分層，按照縱挖法進行施工。

分段上：先施工K0+353～0+447m 區域，然后自北向南依次施工。各工序流水開展，確保施工安全和效率最大化。以船機的流水作業安全和高效為原則，確定本工程海上施工的流水步距為100m。因此本工程施工區段劃分成4 個作業段， 以X=559501.000，Y=2626742.000 為N0+0m點， 分 別 是 北K0+0～0+136m (含 北 護 岸)、K0+136～0+253m、K0+253～0+353m、K0+353～0+447m 四個區域。

分條上：根據挖泥船的挖寬確定分條長度15m，本工程基槽分成3～7 條不等進行開挖。

分層上：根據抓斗尺寸和土質要求，按照2～3m/層進行分層，本工程基槽分為2～5 層進行開挖。每個作業段先用輕斗開挖淤泥部分，再換重斗開挖粘土、粉質粘土和殘積土層，以保證船機的最大利用率。 挖泥船配兩艘800m3泥駁裝駁和拋泥， 拋泥區為業主指定區域， 距作業現場10km 左右。

2 主要施工機械設備(表1)

表1 主要施工機械

3 施工工效分析

根據以往的施工經驗，8m3挖泥船配2 艘泥駁，正常情況下挖上層淤泥、 粘土及殘積土每日可以開挖7500m3， 考慮到海況天氣等影響因素， 施工工效降低至70%， 即實際挖泥效率為5250m3/日， 全部挖泥量為34.155 萬m3，計算工期46 天，實際工期65 天，計劃工期95 天，可以滿足工期要求。 具體分段工效分析如表2。

4 主要施工流程、方法

4.1 基槽挖泥作業流程

基槽挖泥作業流程圖見圖1：

表2 各施工段工效分析

圖1 基槽挖泥作業流程圖

4.2 主要施工方法

(1)測量控制

①建立測量定位系統

根據已有RTK-GPS 固定站，信號覆蓋本工程作業的全部區域，能夠方便地對挖泥施工進行總體測量控制。

②建立挖泥平面網格

按挖泥平面分區， 并依據船舶船體寬度在每一挖泥施工區縱向分條形成大網格并標明里程， 之后在每個大網格里， 依據抓斗的張口尺寸再進行縱橫向分條形成小網格，每個小網格就代表抓斗張口尺寸。

把已經分好網格的全部挖泥區位置圖連同基槽設計輪廓線一起輸入電腦，用于挖泥施工。在具體挖泥施工時準確控制抓斗對準相應的小網格依次施工。

③GPS 的配置

在每個抓斗式挖泥船上各配置2 套GPS 和1 套雙頻GPS 全站儀測量系統，GPS 接收機天線設置在船艏、船艉及抓斗扒桿頂部， 用以控制船的姿態及抓斗準確位置，電腦顯示器設置在操作室內，以便隨時和直觀地監控抓泥位置，并方便指揮船舶的移位。

(2)挖泥船駐位、定位

①挖泥船初步定位

挖泥船由1680HP 拖輪拖帶駛入施工現場水域，在挖泥船操作室里的電腦顯示屏上看到挖泥船進入擬施工區挖泥的大致位置后，300HP 起錨艇沿基槽縱向為挖泥船下錨(四口“八”字錨)，挖泥船收緊錨纜初步定位。

②挖泥船準確定位

挖泥船初步定位完成后，通過船用GPS 系統電腦顯示屏，由操作手指揮，對挖泥船進行準確定位，把挖泥船準確定位在擬施工區的具體挖泥地點，并系緊各條纜繩，方可進行挖泥作業。挖泥船駐位完成后，根據建立好的施工區域小網格，由南端向北端進行施工。每一抓的位置對應于每一小網格，一抓挖泥完成后，由船舶操作室內的操作手根據電腦屏幕顯示對下一抓挖泥進行定位施工；每一船地(即挖泥船的一次駐位)挖泥完成后，由船舶操作室內的操作手根據電腦屏幕顯示指揮移船， 進行下一船地施工，依此類推。

③挖泥方法

抓斗挖泥采用“橫移挖寬，縱移挖長”的方法進行作業。 挖泥船每次后移長度(即船的縱移長度)等于抓斗張開長度減2m(前后各1m)，每一縱向分條施工完成后的挖泥船橫移寬度決定于挖泥船寬度減2m。 上述挖泥船縱橫移長度都是基于防止基槽漏挖的原則展開的。挖泥船作業的橫移寬度由所用挖泥船寬度決定。 具體方法如下：每一挖泥區開挖前，應根據所挖基槽的寬度和挖泥船寬計算該基槽橫向幾次開挖。 橫向開挖次數用下式計算：

n=b/(a-2)

式中：n——橫向開挖次數，計算后進位為整數；

b——基槽(或港池)挖泥寬度(m)；

a——挖泥船寬度(m)。

挖泥船縱向挖完一個基槽斷面后， 應絞錨前進一定距離開始下一斷面開挖。前進(即縱移)距離等于抓斗張開長度。 實際量測所用抓斗的長度即為每次挖泥船的縱移長度。 本區所使用的挖泥船抓斗張開長度6m，縱向前進一個斗位距離控制在4m，前后各壓1m，防止漏挖。

(3)挖泥底標高和平整度控制

本工程挖泥底高程控制采用在挖泥船扒桿頂再安一臺GPS 接收機，通過扒桿頂與抓斗間的距離控制，控制挖泥底標高。為控制好基槽底標高和平整度，底層挖泥時需控制抓斗下落深度和抓斗的開挖間距， 由于在開挖過程中，已抓過的泥面和沒抓過的原泥面有一定的高差，抓斗在該區間會出現“倒斗”現象，因而可以控制下一抓與上一抓重疊在1/4～1/3 抓斗范圍內， 如遇到地質不良地段，重疊的范圍可適當加大。 在實際施工作業中，挖泥船除嚴格控制設計底標高外， 基槽部分還要密切關注土層情況，遇到與設計地質資料不符等情況，應及時準確做好記錄并報告項目總工。

(4)邊坡挖泥

本工程基槽邊坡斷面為斜坡，抓斗不可能挖出斜坡，施工中按照“下超上欠，超欠平衡”的原則垂直進行邊坡開挖，最后形成設計要求的邊坡。

(5)施工記錄

挖泥施工前把建立好的總挖泥施工分區圖和各區段縱向挖泥分條圖交給挖泥操作手， 挖泥操作手必須隨時在所挖位置做好挖泥記錄， 以防止每作業班交接過程中漏挖及重復施工。

(6)挖泥棄土

利用泥駁上自帶的GPS 定位系統將泥駁開向指定的區域進行棄土， 本工程的棄土區域為業主指定的卸泥區，距離作業區域10km 左右。

5 質量要求、標準

本工程基槽驗收采用雙控標準， 土質上必須達到標貫大于等于18 擊的殘積土或全風化巖層土質要求，標高上必須挖至設計標高。 每個挖泥區挖泥結束后應及時對基槽測量驗收，測量用實時差分GPS 定位系統和超聲波測深儀。同時，對挖泥區土質進行核對，經檢查，標高與土層均達到設計要求后，方可進行下道工序的施工。基槽開挖至設計標高，寬度不得小于設計尺寸，底部較為平整，平均超深、 超寬不超過規范規定， 開挖邊坡符合設計要求。 水下基槽開挖允許偏差、檢驗數量和方法見下表3。

表3 開挖允許偏差、檢驗數量、方法

6 質量保證措施

(1)開挖至底層時，要勤觀察，勤取土樣，對土樣要作好標志并保存有序，如發現土質與設計不符，抓緊匯報，及時會同監理及業主核對， 必要時請勘察、 設計部門參與。

(2)疏浚棄土必須嚴格按國家海洋局管區和有關部門規定的區域進行拋泥。 為確保減少挖泥對周邊的污染，促進文明施工，疏浚時盡可能選在漲潮時開挖，減少泥土的擴散流失。 同時，在開挖過程中及時通知海管區工作人員對淤泥進行檢測， 保證無造成海域周邊的污染。

(3)施工中必須填寫詳細施工記錄，包括挖泥船及泥駁注冊號，施工位置及泥土類型，挖泥標高，挖泥船裝駁時間，泥駁航行，拋填返回到達挖泥船的時間等。

(4)基槽開挖后應及時進行基床拋石工序，以防基槽回淤。

(5)開工前對參加施工人員進行安全技術交底；實行輪班作業時，應堅持面對面交接班制度；建立健全質量保證體系，嚴格執行“三檢”制度。

(6)開工前對所有船舶、儀器、設備、工具等進行檢查和校正；編寫詳盡的施工作業指導書，上報現場工程師取得施工許可。

(7)嚴格按設計和施工圖紙施工，執行過程中，如發現與實際情況不符，應立即報告，未經同意不得擅自修改。

(8)實行輪班作業時，應堅持面對面交接班制度。

(9)工程管理、測量人員分項負責，加強施工現場管理，跟蹤施工全過程，根據現場具體情況調整，落實施工安排。

7 安全、環境保護措施

(1)設立由項目經理直接領導的安全領導小組，全面負責安全管理工作，安全領導小組成員要認真履行職責，對安全生產負責。

(2) 嚴格執行當地有關部門對環境保護的有關規定，在挖泥作業前制定環境防護措施，提交業主、監理工程師代表審查。

(3)對全體施工人員進行安全教育，做好安全交底，以提高施工人員在操作中增強自我保護的安全意識， 在思想上、操作上真正引起重視，從而做到“安全生產、預防為主”。操作人員的上崗證書配備齊全，符合標準。在船上工作的人員必須戴安全帽、穿救生衣。必須熟練掌握救生設備及消防器材的正確使用方法。

(4)工程船舶要按規定懸掛信號，并嚴格按操作規程進行操作。作業船要掌握作業區域的風向、潮流，在靠、離施工船時應加強聯系，注意避開施工船的橫移錨纜，靠船時要適當控制船速，禁止順流靠泊。

(5)施工中認真執行海上安全監督局頒發的《船舶安全檢查規則》的有關規定，做好各項安全檢查工作；嚴格執行安全操作規程和值班制度， 正確使用各種安全防護用品定期進行安全檢查， 把事故消滅在萌芽狀態中。

8 結束語

碼頭基槽開挖管控不是件容易的事， 本文介紹的施工方案，即挖泥船準確定位后，根據建立好的施工區域小網格，每一抓斗的位置對應于小網格，抓斗挖泥完成后，由船舶操作室內的操作手根據電腦屏幕顯示對下一抓斗挖泥進行定位，顯得至關重要。