絞吸式施工技術在航道疏浚工程中的應用

秦記華

(中交天航濱海環保浚航工程有限公司，天津 300450)

1 航道疏浚工程簡介

某項航道疏浚工程，工程需治理的范圍是0K+000～9K+393，其長度為9.395 km，施工的內容主要是土方疏浚與助航設施，疏浚的土方為225萬m3，挖泥量為193.5萬m3，有42萬m3位于上岸，部分土方用于回填老航道，余下土方保留，用于鋪設四周的湖區。在湖區的鋪設過程中，應時刻關注鋪設高度，應比湖區平常水位低。原航道的等級是6級，不宜選用大型疏浚船施工，需要選用型號較小的絞吸式挖泥船施工，因為此工程需要疏浚的土方較大。為確保在限期內完成，工程前期準備3艘120 m3的絞吸式挖泥船與1艘0.9 m3鏟斗挖泥船，工程后期選用250 m3和350 m3的絞吸式挖泥船各1艘以及2.5 m3鏟斗挖泥船1艘。

2 絞吸式技術在航道疏浚工程中的應用

2.1 邊坡位置逐層開挖

通過使用逐層臺階來對邊坡進行挖掘，在具體的施工過程中，頂部邊角處的泥砂易受到外力的影響，例如水浮力和重力等會導致發生塌陷和滑落等情況，最后形成固定的邊坡結構，如圖1所示。

圖1 邊坡的形成圖

1)分層的標準。結合工程場地的土體以及絞吸船的鉸刀可將不同地區進行分層設置，軟質泥土和硬質泥土兩者共存，軟質泥土厚度大，然而硬質泥土厚度小。最下面由于沉積量較大，對比于上層，整個地區的土質均堅硬，需要進行減薄。結合潮水的變化狀況決定泥土的挖掘施工，當潮水高潮時，進行頂層泥土的施工，當出現低潮時，開始下層泥土施工，避免出現塌方的情況。層次的劃分通常根據鉸刀的性質來確定。一般而言，上層中軟土有些地方厚度約為2～3 m，下層中硬質泥土的厚度一般是在1～1.5 m左右。絞吸船的鉸刀直徑是2.8 m，工程選取3層開挖的模式，且開挖的深度為5 m，其中表層3～5 m處的土層需劃分成2層進行施工，盡可能地保持厚度一致。

2)科學合理地設定邊坡比。在航道疏浚工程中，結合此航道所在的地理位置，詳細考慮和分析水文狀態、土體條件和氣候環境等條件，進而確定疏浚工程中的邊坡比，有助于在疏浚完成后確保邊坡具備較強的安全性和穩定性，徹底地解決回淤，從而延長其使用期限[1]。在邊坡比確定時，需要根據粘聚力、含砂量、摩擦力和含水量等多種條件進行確定，確保邊坡比符合實際應用。大量的淤泥砂分布在航道區域內，因為其粘度較差通常以顆粒狀形式存在，同時其內部含有大量水分，且因為砂子與泥土間的摩擦力較小，易導致滑塌系數變大。按照相關規范要求，此類砂土用于擴大邊坡，通常可按照1∶5～1∶10的比例，反之，如減小兩者間的比例，則會使得滑塌傾角變大，從而引發持續的滑塌情況，導致逐層累加，影響較為嚴重。

3)挖掘施工。在進行挖掘邊坡的過程中，應考慮航道的淤泥狀態，一般情況可形成坡體結構，結合具體的施工情況采用階梯或者是分層的施工方式，同時不必在階梯的單側挖掘；反之，應按照規定的距離施工，同時合理掌控挖掘速度。

4)補充挖掘。橫向挖掘不到位是邊坡挖掘中經常出現的問題。可采取補挖法去除橫向不到位的情況，或者是結合具體情況設計邊坡的標桿線，為其提供良好的基礎。

2.2 挖 深

1)挖掘深度。挖掘深度應根據公式確定：挖掘深度=設計挖深+超深量+水位。在疏浚工程開工后，當水深達到-11.5 m時，由于受到水體的浮力、轉動力使得普通砂質土逐漸漂浮，導致回淤厚度加大，一般可達0.3～0.4 m，又由于航道中砂土性質較為特殊，在已有航道上挖掘，實際的挖掘深度應達0.4 m。

2)調節鉸刀的深度。航道長期在潮水和海浪的影響下，鉸刀的深度也出現改變，特別是在沖擊和強風的因素下，使得鉸刀無法控制深度[2]。因此，根據具體情況確定鉸刀深度，當水面平靜時，先測量鉸刀的深度值，再分別測出浪谷處和浪峰處的鉸刀深度值，將其與標準中的深度值比對，根據具體情況給予相應的調整。

3)鉸刀深度的校核測試。區域的挖掘深度取決于鉸刀的深度，并且挖掘的平穩性直接影響施工水平。在疏浚工程施工之前，應對絞吸船中的鉸刀深度進行準確的測量，進而可根據方案標準判定深度情況。在施工的過程中結合實際情況確定鉸刀的深度值。按照工藝標準，可利用卷揚機將橋架的鋼絲繩下放，其原理是：將纜繩固定在吊架滑輪處，另一端固定在鉸刀架滑輪處，經過必要的操作后測量深度，再設定標準的參數值，對比兩者是否出現較大的偏差。

2.3 挖 寬

使用絞吸船在港口航道的疏浚工程中施工，其挖掘施工為25～100 m，最大值是100 m。在實際的挖掘施工中，結合工程的情況挖掘兩側的邊坡，可定為99 m。但是，由于航道地質條件以及結構形式具有特殊性，易發生相差較大的寬窄情況，這時地槽中心處的挖掘深度可達80～100 m。

2.4 泥漿的濃度

結合疏浚工程的具體情況，控制泥漿的運輸速度和濃度等，由于地質條件區別較大，導致其濃度也會存在較大的差別，因此應該根據實際的狀況確定[3]。在進行疏浚工程施工時，多數情況下泥漿的濃度值均會高于平均值，和泥漿的極限值較為接近。在確保泥漿運輸安全性和施工符合標準的條件下，可將真空壓力調整為35～43 kPa。當泥漿的濃度值>標準值時便會使得真空壓力加大，輸出的流量減少，最終導致工程效率較低。結合泥漿排壓和真空壓力值進而確定泥漿的濃度，有助于確保施工符合標準。

3 淺點控制

3.1 潮汐淺點的處理

在航道的疏浚工程的施工過程中易出現海綿潮汐的作用，這時便會存在淺點，此時應該根據潮汐的水位變化情況調整絞吸船的位置，有助于確保鉸刀工作的深度控制在合理的范圍。此時有關工作人員應對潮汐的變化情況進行時刻關注，根據高度的參數值調整橋架的下方，并且應合理地確定鉸刀的深度值，再準確地控制淺點。一般情況下，當潮水出現上潮時，則應降低鉸刀，相反，當潮水退去時，則可以適當地提高鉸刀，從而充分地掌控鉸刀的深度。

3.2 換條施工回淤淺點

換條施工也會引發回淤淺點情況，在完成上述操作后，泥砂滑塌并回淤，從而使得出現淺點。當未考慮相鄰操作時，則易導致條間漏挖的現象，為有效杜絕此情形，當鉸刀在回淤時做出適宜的擺動，通常是2～3 m，從而實現符合施工的標準。圖2是換條的操作流程圖。

3.3 風浪性淺點

在進行航道的疏浚工程施工過程中，常由于暴風雨的影響而形成較大的海浪，這對檢測絞吸船產生不良影響，則此時檢測的橋架深度也會出現變化，橋架的下放深度不符合要求，導致出現淺點問題，可利用調節開挖層的方式，進而確保風浪淺點的位置符合要求。

圖2 換條操作流程圖

4 結束語

綜上所述，絞吸船在疏浚工程施工中起到舉足輕重的作用，因此，在航道疏浚工程的具體施工中，相關工作人員應掌握其施工的工藝，同時采用有效的質量提升舉措，從而確保航道疏浚工程的整體質量。同時還應加強絞吸船在航道疏浚工程中的使用，促進航道工程行業的穩定、可持續發展。

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