中風化泥巖兩種非爆破疏浚方案的成本對比

【摘 要】 為解決中風化泥巖在無法進行爆破施工的地區實施疏浚方案的難題，以巴基斯坦某燃煤電廠項目為例，對中風化泥巖提出兩種不同的非爆破疏浚方案：“挖機+破碎錘”方案和“鑿巖棒+挖泥船”方案，并對這兩種施工方案進行成本分析。根據兩種方案不同的施工組織設計，對機具、人工、臨時工程等方面的成本進行對比，為同類地質條件下如何選用合理的疏浚方案、如何控制工程成本取得經濟效益提供決策依據。

【關鍵詞】 泥巖;疏浚;施工組織;成本分析

0 引 言

泥巖是指弱固結的黏土經過中等程度的后生作用（如擠壓作用、脫水作用、重結晶作用和膠結作用）而形成的強固結巖石。泥巖非常堅硬，其抗壓強度可達30 MPa，但遇水后易軟化，水下開挖泥巖，爆破鉆孔效果不佳。

巴基斯坦某燃煤電廠工程（以下簡稱“電廠工程”）是“中巴經濟走廊”優先實施項目，由中國中電國際發電有限公司和巴基斯坦胡布發電有限公司共同投資建設，項目位于巴基斯坦卡拉奇西北胡布鎮，距離卡拉奇市區55 km。該電廠項目含2個1萬噸級卸煤碼頭泊位建設和總長約 m的取排水工程，目前已建成并投入運營。電廠工程中涉及疏浚項目的地質為中風化泥巖。因條件所限，通常采用的水下爆破松動泥巖后挖除的方法在此工程項目中不可行，結果分別采用了“挖機 + 破碎錘”和“鑿巖棒 + 挖泥船”的非爆破施工方案，并順利完成疏浚任務。對這兩種開挖方式進行施工方案、機具配置、人員配置和成本分析，對高強度泥巖非爆破疏浚方案的制定有重大意義，可為同類地質條件下選用“挖機 + 破碎錘”還是“鑿巖棒 + 挖泥船”方案提供參考。

1 工程簡介

1.1 取排水工程的疏浚項目

電廠項目中的取排水工程，采用鋼筋混凝土暗涵加取排水頭方式，取水將海水通過雙孔箱涵引入陸地上的前池內，總長 m。排水箱涵長度為 m。單孔引水暗涵過水斷面尺寸約為4.5 m ？3.5 m，箱涵采用沉管形式進行安裝。由于采用暗涵形式，箱涵施工需要開挖基槽，基槽平均開挖深度為6 m，需疏浚土方量為30萬m3。施工水域開挖底層地質為非常堅硬的中風化泥巖。

1.2 碼頭區疏浚項目

在碼頭調頭圓及航道口門區各存在一處較大的礁盤。航道處礁盤長約370 m、寬約80 m，最淺水深為3.80 m;調頭圓處礁盤長約100 m、寬約80 m，最淺水深為5.4 m。

對礁盤鉆孔取樣，取樣結果顯示礁盤為中風化砂泥巖，砂泥巖完整性好、強度高，航道口門區礁盤巖樣抗壓強度大于100 MPa，調頭圓區域礁盤巖樣抗壓強度大于25 MPa，開挖礁盤的土方量約為2萬m3，開挖面積約為3萬m2。

2 施工方案

2.1 取排水工程疏浚項目施工方案

采用鑿巖破碎后抓斗挖泥船進行開挖的“鑿巖棒 + 挖泥船”方案，施工工藝流程為：施工準備→船舶就位→基槽鑿巖→基槽開挖→水深測量→準備下道工序。

前端為斧頭的55T鑿巖棒對較大面積的巖盤有較好的破碎效果。這種鑿巖棒一般頭部兩側呈楔形，并以弧形向鑿巖棒中上部過渡，轉變為直立式，其形狀有利于鑿巖棒的能量只向兩側傳遞，增加對巖土的破壞作用，并且在鑿巖棒嵌入巖土過深時可減少棒身側向的摩擦阻力，使鑿巖棒更易提起。[1] 根據當地實際情況，施工布置為：提錘12～15 m，平面縱橫向間距1～1.5 m布置鑿點，自動下錘;鑿巖深度0.8～1 m。

2.2 碼頭區疏浚項目施工方案

首先對水下地形進行浚前測量，完成測量后將測量結果與設計圖紙對比，確認疏浚范圍;疏浚范圍確認后，對疏浚范圍進行分區，并按區對土體進行疏浚;疏浚完成后，開展浚后測量，測量完成后對測量結果進行分析，如存有淺點則對淺點進行二次疏浚，待全部淺點清除后，提請業主驗收。碼頭區疏浚項目施工流程見圖1。

3 項目設備人員配置及成本

3.1 施工設備成本

開挖取排水基槽的“鑿巖棒+挖泥船”方案的設備成本見表1。

碼頭礁盤區疏浚采用“挖機 + 破碎錘”的施工方案。從國內采購870挖機，在施工現場將破碎錘安裝在挖機上再將挖機開上特制方駁的端部，在方駁另一端加配重，進行鑿巖和挖取破碎巖石到開體泥駁上，用時3個月完成泥巖鑿除和礁盤清理。施工機械及設備成本見表2。

3.2 人員成本

取排水基槽挖泥疏浚項目人員成本見表3。

碼頭礁盤清除項目人員成本見表4。

3.3 綜合成本

按《沿海港口建設工程概算預算編制規定》取費，按直接工程的1.5%計取臨時工程費，9.7%計取施工單位企業管理費，7%計取施工單位利潤，可以取得兩個疏浚項目的總費用和不含稅綜合單位成本。兩種施工方案的綜合單位成本對比見表5。

表5 兩種施工方案的綜合單位成本對比萬元

由表5可知“鑿巖棒 + 挖泥船”的疏浚方式綜合單位成本遠低于“挖機 + 破碎錘”的疏浚方式，但是由于二者疏浚的土方量差距較大，如此比較不具有可比性，因此需要先將疏浚土方量統一，再來比較兩種方案的成本優劣。在疏浚土方量同為2萬m3的情況，減少部分作業船舶和施工人員，采用“鑿巖棒 + 挖泥船”方案的施工工期約為15天，可以求得“鑿巖棒+挖泥船”方案疏浚2萬m3的施工設備成本（見表6）、人員成本（見表7）和綜合單位成本（見表8）。

由此可知，采用“鑿巖棒+挖泥船”的疏浚方案，利用與取排水工程同樣的施工設備和人員配置，對碼頭區礁盤進行疏浚，其單位成本為元/ m3，遠高于“挖機 + 破碎錘”的施工方案（501.29元/ m3），如果不計“船舶往返調遣”費用，則“鑿巖棒+挖泥船”的疏浚方案的單位成本為95.42元/m3，遠低于“挖機+破碎錘”的施工方案。

因“鑿巖棒+挖泥船”方案中“船舶往返調遣”費用很高，占總成本的比重很大，是與施工土方量無關的不可變成本，可將此項費用作為固定成本，其他費用作為可變成本，而“挖機 + 破碎錘”的施工方案中全部成本皆視為可變成本，可以求得當疏浚土方量為5.17萬m3時，兩個方案的綜合單位成本和總費用相等。

4 結 語

在不考慮工期、資源等其他約束條件的情況下，對于無法采取爆破施工的中風化泥巖的疏浚，當疏浚土方量低于5.17萬m3時，采用“挖機 + 破碎錘”方案較“鑿巖棒 + 挖泥船”方案成本低;而當疏浚土方量大于5.17萬m3時，則采用“鑿巖棒+挖泥船”的施工方案更有優勢。

參考文獻：

[1] 劉永彬.淺談鑿巖棒施工工藝[C].中國交通建設集團有限公司第一屆科技大會，2009-10.

收稿日期：2020-01-15

作者簡介：李軍（1983―），男，碩士、中級工程師，從事水運工程概預算編制、成本測算及投標報價工作