港航工程施工中的回淤問題研究

文/曾晰

1 前言

我國港口貿易的主要方式是進出口貿易，大宗商品進出口形式主要依靠大噸位貨輪進行運輸。沿海地區主要分布在東部，該區河床主要是砂質土，該土質流動性大、不易成型，非常容易產生淤積，因此在港口和航道工程建設中面臨的最大問題就是施工回淤。港口和航道施工時，施工回淤的特點主要包括不確定性以及清淤困難兩點。海底情況較復雜、施工難度大，現階段施工技術無法從根本上解決施工回淤問題。經過多年經驗積累和實地試驗分析，本文得出施工回淤主要影響因素，并提出相應經驗計算方法[1]。施工回淤主要是由于泥沙流動性特點導致的，且受海水運動影響，在大風浪作用下海水快速運動會帶動泥沙運動，當風速減弱海水運動速度減慢時，泥沙就會沉積產生淤積。

2 港航工程中回淤的主要特點

2.1 港航工程回淤問題的外在原因

港航工程通常建設在臨水城市。我國東南沿海地區粉質砂土層和粉質細砂層是河道中下游地質情況，而砂層地質是主要導致港航施工作業中產生回淤的主要影響因素[2]。

在我國進出口貿易全球化趨勢下，我國沿海沿江城市經濟快速發展，港航運輸在貿易中的作用和地位越來越重要，同時水上運輸量的不斷增加對港航運輸也顯得尤為重要。隨著大噸位貨輪以及運輸船的增加，我們需要增加的港航建設工程也日趨加大。因此，解決港航施工的回淤問題，不但能夠保障建設工程質量，而且也能很好地保證航道的安全[3]。

2.2 港航施工回淤問題的自然原因

泥沙流動性質是港航施工中回淤產生的最主要原因，由于水流運動、風力影響以及沉積沙來源不同，在自然因素作用下港航泥沙會隨之不斷移動；與此同時，港航施工過程中挖出淤泥也會在水流作用下產生回淤，出現淤積。另外，懸浮沙粒是施工回淤產生的重要原因之一，微小懸沙會隨著水流的帶動運動起來，懸沙流動性強、粘聚力低，從而使得其在外界作用下產生移動，形成回淤現象[4]。

港航施工常常會產生驟淤，當施工開挖粘聚力較低的泥沙時，周邊泥沙在水力作用下迅速將開挖部分回填，而這種情況常發生在粉質沙地段。在施工中驟淤現象沉積速度快、強度大、極易懸浮等特點較為突出，因此驟淤是解決港航施工回淤問題中的一個重點、難點。

3 港航施工中回淤問題應對方法

3.1 空間變化對回淤影響

港航施工回淤問題的空間變化規律主要表現為兩方面，回淤受浚深的變化規律影響以及回淤受沿程分布規律影響。沿程回淤是根據航道里程的變化規律先增加回淤量后減少回淤量。經過大量數據分析，在航道轉彎位置回淤量較大，過彎道前后呈現先增后減的趨勢，即航道的內段起點到航道的轉彎段的回淤強度是呈現慢慢增加的趨勢。浚深的變化對航道回淤影響為浚深深度越大，相對回淤量也就越大。由此可見，同一斷面回淤量浚深越深，則航道回淤量越大。

3.2 通過改進施工技術減少回淤

3.2.1 收集前期資料，做好前期分析、調研、資料收集工作，結合建設港航位置的水文地形變化資料，選擇地質情況較好、回淤較少的地方建設港口，同時相關人員還需要考慮港口建設完成后對泥沙運動變化規律的影響，從建設位置選擇來盡可能減少建設回淤現象的發生。

3.2.2 在建設過程中實施全過程監測，以更好地通過數據實時調整施工方案；通過系統分析回淤變化規律和數據收集，并采取相應措施，能夠有效控制港航回淤量，節約工程造價。現階段，為防止大量的回淤現象發生，在重力式碼頭建設過程中采用開挖備淤槽來減少回淤現象，但是還會有部分懸浮泥沙顆粒無法避免回淤，我們只能盡量保證不產生大的回淤量。

3.2.3 基床是碼頭建設中重要的承重結構，而基床的穩定直接關系碼頭的沉降和穩定性。在基床建設工程中，產生回淤時應及時清淤和挖掉相應的回淤基床部分，并重新拋石填筑。

3.2.4 港航建設中，挖泥船是通過給定的海域坐標進行作業，通過采用GPS 定位設備將作業船開入指定區域并固定船身，然后使主挖泥船拖帶移動進行挖泥作業。

4 工程實例分析

4.1 工程概況

以某大型港航工程清淤開挖作業為例，在該碼頭施工中出現了如下回淤情況。港口的港池、基槽在施工過程中產生嚴重回淤，主要是由于地質勘察情況出現下列變化，勘察過程中從上到下地層結構分別為第一層：淤泥質土、粉質粘土、粉土；第二層：粉砂；第三層：淤泥質粉質粘土、粘土；第四層：粉砂、粉土、細砂；第五大層：粉細砂。施工過程中大量回淤后，通過海下取樣發現實際地質中產生回淤淤泥質土層2.5m，其中包含部分粉土層0.3～0.6m，回淤中其余土質為粉質沙和粘土混合層。

4.2 影響回淤因素

通過對上述港口回淤原因進行系統分析發現，影響港航施工作業中回淤的因素主要分為以下三種：

4.2.1 航道泥沙環境

航道附近的泥沙含量越多，泥沙進港淤積就會越多，反之就會弱。多數情況下，泥沙回淤問題在港航施工中普遍存在，并非通過港航建設能夠解決。

4.2.2 港口納潮量

納潮量是指相對海域能夠容納潮水的體積，可以簡單表述為：納潮面積×相較零米以上潮差。港航工程中，納潮量是主要決定帶入淤泥量多少的因素之一。通常情況下納潮量越大，泥沙回淤量就越大，港內泥沙量隨著納潮量的增加而增加，隨納潮量的減小而減小。回淤量減少對于主要進出港航道來說，回淤量會隨著航道水流變化影響河道回淤量。

4.2.3 回淤沉積受水深影響

港內沉積泥沙=進港泥沙-出港泥沙=[進港含沙量（P進）-出港含沙量（P出）]×Q潮量

先假定港口納潮量不變，港口水深變化對回淤泥沙在出港過程中影響比較小，但是對于入港帶來的回淤量影響較大。由于水深度增加，水中流動過程中攜帶泥沙會增加，而海水攜帶泥沙的增加必然會導致沉積過程中泥沙量增多。

另外，影響回淤量的因素還有港口的地質構造、海底的坡度、泥沙含量以及潮汐作用和風浪作用的影響等。

4.3 大風對港航工程回淤量影響

本次還對該港航工程回淤受風浪影響做了研究，研究發現回淤量大的位置風浪較大。通過對大風資料分析，確定大風浪對于回淤影響是不利的，風浪越大，則回淤量越大；同時我們還對航道回淤量在大風作用影響下驟淤量和淤強分布情況進行實際對比，最終得出風級越大，淤泥分布強度越大，回淤量越大。

4.3.1 在港航施工作業前，各個參建單位根據海洋地質情況進行調查，參考以往淤泥質海岸施工經驗以及泥沙的推移和懸移理論對港航建設回淤現象進行分析和預測，研究認為回淤量的大部分回淤質是由于懸移質造成的，與實際情況產生的回淤量不相符。由此可見，港航施工過程中回淤的產生是由于泥沙推移和懸浮共同作用的結果。

4.3.2 本工程的建設必然會改變原有的海岸線流動狀態，雖然通過物理力學模型能夠很好地模擬所在工程環境的運行狀況，但是由于實際情況比較復雜，實驗室所考慮的狀態不能完全模擬現場的實際情況，因此理論回淤量需要根據實際工程建成后回淤量的變化來檢驗。以下是港航建設工程鄰近海域航道回淤量受大風影響對照表，如表1 所示。

5 結語

港航施工中回淤問題是建設中不利的影響因素。在港航工程建設中影響回淤因素較多，海洋環境較為復雜，因此采用科學、合理、經濟的應對措施和建設方法就顯得尤為重要。本文主要分析了港航建設中影響回淤的主要因素，總結為以下幾點：

5.1 影響回淤量最主要因素包括外在人為原因和自然條件環境影響。

5.2 根據我國現階段港航施工中應對回淤措施，從技術角度出發，闡述前期資料收集、后期施工方法選用對控制回淤量的重要性。

5.3 通過工程實例，分析影響港航建設的主要影響因素：

5.3.1 回淤量受地理地質條件影響較大，港航中泥沙含量的種類直接影響回淤量的多少。

5.3.2 在同一海域，回淤量隨著納潮量的增加而增大。

5.3.3 海洋的深度對于港航回淤量影響較大，海洋深度越大，在風力一定的條件下，回淤量較大。

5.3.4 淤量隨著大風作用力增強而增大，其是影響回淤量的最主要因素之一。