填海造地工程海砂開采工藝分析

廈門市土地發展中心，福建 廈門 361000

0 前言

海砂是一種極為重要的海洋固體礦產資源，也是海洋生態系統的重要組成部分，是一種僅次于石油、天然氣的不可恢復的寶貴資源。海洋生態系統主要是由海水、海砂、生物和巖石與地貌共同組成，在建筑工程方面有著無可代替的經濟價值和作用。在大型填海造地工程中，需要一定的開采工藝來保證工程的順利進行，海砂開采是其中重要的階段和步驟。因此需要相關研究人員對目前海砂開采工藝類型進行分析和研究，然后結合工程現狀和實際工程條件來進行有效施工，為經濟效益提升奠定良好基礎。

1 工程背景

我國廈門市某機場進行填海造地工程，建設新機場的總面積為27.49km2，其中填海造地的面積大約為23.19km2，工程所需填料砂為1.6 億m3。在實際工程建設中，其根據有關規定實施砂區的選擇，砂區面積為58km2，海上運輸航道大約為50km，砂層的標高大約在-25～-57m 之間，砂層的上部分為粉細砂，平均厚度在6m 左右，下部為中細砂，平均厚度為10m 左右，結合實際情況可以估算出砂總儲存量為6.8 億m3。

2 海砂開采工藝類型分析

結合對國內和國外關于填海造地相關資料的分析和研究發現，現階段主要的海砂開采包含四種工藝，分別為挖吹、拋運吹、挖運拋和挖運拋吹四種。并且所需的工藝流程包含海砂的挖取、海砂運輸、海砂拋填和海砂吹填四種。本文對海砂開采工藝進行分析，具體內容如下所示。

2.1 挖吹工藝

挖吹工藝主要包含絞吸自吹和絞吸吹填兩種工藝，其中絞吸自吹需要絞吸船進行挖砂作業，并且也需要絞吸船進行砂料吹填作業。在絞吸吹填工藝中要想實施有效的挖砂作業，需要絞吸船輔助，但是對于海砂的吹填而言，這種方式會有著更遠的吹填距離，并且需要接力泵和絞吸船共同作業，這是二者不同點［1］。

2.2 挖運吹工藝

挖運吹工藝主要包含耙吸船艏吹、挖運吹和吸運吹三種工藝。其中耙吸船艏吹主要利用耙吸船進行海砂開挖、運輸和吹填作業；一般挖砂作業如果利用挖運吹工藝，則需要利用鏟斗船或者鏈斗船實施，然后利用泥駁運砂，最后在吹填階段利用吹泥船實施工藝；而吸運吹工藝在挖砂階段，主要利用吸砂船，然后利用泥駁進行海砂運輸，利用吹泥船來實施吹填作業。

2.3 挖運拋工藝

挖運拋工藝中主要包含耙吸船拋填、吸運拋（自帶泥艙吸砂船）、吸運拋（泥駁）以及挖運拋四種形式。其中耙吸船拋填主要利用耙吸船來實施挖砂、運砂和拋填作業；吸運拋（自帶泥艙吸砂船）主要利用自帶泥倉吸砂船實施挖砂、運砂和拋填作業；吸運拋（泥駁）主要是利用吸砂船實施挖砂作業、開體泥駁實施運砂和拋填作業；挖運拋主要是利用鏈斗船或者抓斗船實施挖砂作業，然后利用開體泥駁實施海砂的運輸與拋填施工。

2.4 挖運拋吹工藝

一般在海砂的挖運拋吹工藝中包含五種形式，分別為海砂的挖運拋吹、吸運拋吹、吸運吹拋、挖運吹拋、挖運拋吹新工藝等。海砂的挖運拋吹利用絞吸船與粑吸船；吸運拋吹利用絞吸船和帶泥艙吸砂船；吸運拋吹利用吸砂船、絞吸船與泥駁；挖運拋吹利用絞吸船與斗式船；挖運拋吹新工藝利用粑吸船、泥駁和絞吸船。其中挖運吹拋主要利用絞吸船與粑吸船實施，將海砂利用粑吸船挖出，然后實施海砂運輸和拋填施工，最后將海砂利用絞吸船進行吹填；海砂的吸運拋吹則是利用帶泥艙吸砂船來實施海砂挖取、運輸和拋填，然后利用絞吸船來實施海砂的吹填作業；吸運吹拋（吸砂船+絞吸船+泥駁）主要利用吸砂船實施挖砂作業，然后在海砂的運輸和拋填作業中利用開體泥駁進行，最后利用絞吸船來進行海砂吹填；而海砂的挖運拋吹中的挖砂作業主要是利用鏈斗船實施，利用開體泥駁實施運砂和拋填作業，利用絞吸船實施吹填作業；挖運拋吹新工藝（耙吸船+泥駁+絞吸船）主要利用耙吸船實施挖砂作業，利用開體泥駁實施運砂和拋填作業，利用絞吸船實施吹填作業。但是在實際的填海工程中主要利用的是挖運拋吹新工藝（耙吸船+泥駁+絞吸船），對實際施工作業更為有利。

2.5 挖運拋吹新工藝分析

在海砂的挖運拋吹新工藝中，其主要是利用粑吸船、泥駁和絞吸船來實施海砂施工項目作業。該工藝中所應用的粑吸船應當具有海砂的挖取、運輸、吹填和拋填等四種主要功能。在實際施工作業中，基于經濟性考慮，在海砂的開挖與拋填作業中，船機設備最佳，其次為運輸功能，最后為海砂的吹填功能［2］。所以在實際應用中，應用最少的則是耙吸船艏吹工藝，并且在海砂的拋填過程中會受到很多因素限制。而在挖運拋吹工藝中，其主要是利用粑吸船的挖砂、海砂運輸和海砂拋填的優良功能來實現工程順利實施。而隨著各項工程數量的增多，海砂運輸距離的增加，在挖運拋吹中所應用的粑吸船其成本相對較高，主要是因為粑吸船不僅成本較高，并且與泥駁比較而言，其工作效率相對較低，所以在實際施工作業中，如果想利用挖運拋吹工藝，則如何將泥駁代替其進行施工作業同時利用新型工藝來發揮每個船機的優勢，是目前填海工程中海砂開采作業中需要考慮的重點問題。而隨著運砂距離的不斷增加，需要重點了解耙吸船的高效運砂功能、絞吸船的高效吹填功能以及泥駁低價的運砂功能，這樣才能夠真正體現出該工藝的優勢之處。但是由于工藝的難度較大，因此一般都會采取固定式的吸沙船，由吸沙船給泥駁船裝倉的工作模式進行，進而提升整體工程實施質量。

3 海砂開采工藝的適用性分析

海砂開采工藝類型分析。

絞吸直吹：取砂區可以選擇離吹填區域較近的地方，并且工況具有較強的適應能力，能夠滿足大部分土質需求，但是對于疏浚石頭與基巖不能夠適應。

絞吸吹填：主要是利用泥泵作用增加吹填距離，一般可以增加到10 千米左右，其余部分與絞吸直吹工藝一致。

耙吸船艏吹：該工藝中的取砂區與吹填區距離相對較遠，但是使用能力較強，會影響到周邊海域情況，單價相對較高。

挖運吹（斗式船）：將鏈斗船替換為吸砂船，并且在取砂區中，抓斗船一般有著特殊需求，如一些塊石或者工業垃圾等，同時其施工效率相對較低。而鏟斗船對于取砂區也有著一定的特殊需求，如塊石與垃圾等，并且對于施工條件有著更高的要求。

吸運吹：其主要適應的土質為砂性土，并且施工的相關要求較高，特別是一些小型吸砂船等工況。

挖運拋（斗式船）：該工藝中抓斗船與鏟斗船對于施工工藝都有著特殊要求，同時需要較高的作業條件，鏈斗船基本已經不適合施工作業，對于泥駁的靠離有著更高的要求。

挖運拋吹（耙吸船+絞吸船）：該工藝不僅可以滿足粑吸船所具有的海砂拋填工藝，同時可以為臨時儲砂坑的設置創造良好條件。

吸運拋吹吸砂船帶泥艙+絞吸船）：其具有吸運拋（皮帶機）要求基礎上具備臨時儲砂坑設置條件。

吸運拋吹（吸砂船+泥駁+絞吸船）：具有吸運拋（泥駁）相關要求基礎上，具備臨時儲砂坑設置的條件。

挖運拋吹新工藝（耙吸船+泥駁+絞吸船）：由于需要泥駁靠近動態耙吸船，因此對于施工的工況要求較高。

4 結語

綜上所述，結合現代取砂和吹填工藝的發展現狀，結合國內外各種開采設備，可以將實際施工中基于專用航道基礎上，采取粑吸船加上絞吸船施工方式，而在夏季，則可以利用吸砂船加泥駁加吹泥船作為工程輔助方案。如果沒有專用航道，可以將外側的儲砂坑方案作為輔助方案，夏季可以采用吸砂船+泥駁+絞吸船的輔助方案，因此需要結合實際情況選擇適合的施工方案，保證施工效率和質量。