特大型耙吸船清淤施工影響因素分析及對策

陳東 鄒靖

摘 要：隨著沿海港口規(guī)模及航道等級的提升，大型耙吸挖泥船已成為航道建設的主力軍。本文以湛江港30萬噸級航道改擴建工程為例，結合工程實際工況條件及特大型耙吸船“浚洋1”前期施工效率不高的情況，分析影響因素并制定對策，提高清淤施工效率，為后續(xù)維護施工及類似工程提供參考。

關鍵詞：航道;特大型耙吸船;回淤;施工;效率;對策

中圖分類號：U674.3? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）05-0113-03

1引言

湛江港30萬噸級航道改擴建工程是交通運輸部和廣東省“十三五”規(guī)劃的重點建設項目，建成后將成為華南地區(qū)唯一通航40萬噸級超大型船舶的深水航道。該工程是在現(xiàn)有30萬噸級航道基礎上進行拓寬、浚深和延長，工程范圍從龍騰航道入口處A30（由原30萬噸級航道工程起點向外海延伸約9.2km）起至東頭山航道折點F點南1.027km處F點（與30萬噸級航道工程終點一致）止，改擴建后全長64.1km。分三個標段實施。

2工程概況

湛江港30萬噸級航道改擴建工程I標段施工內容包括龍騰航道外段A30（K0+000）至龍騰航道外段B點（K36+200）航段的疏浚工程、航標工程和環(huán)境監(jiān)測工程等。

本工程基建施工前需完成原30萬噸級航道清淤施工任務，清淤底標高-21.6m，疏浚物全部外拋處理，平均運距18km，清淤施工有如下特點：

（1）湛江港30萬噸級航道有4年未進行維護疏浚，已出現(xiàn)了明顯回淤，作為湛江港的“生命線”，也是湛江市經濟發(fā)展的命脈，恢復正常通航水深迫在眉睫。

（2）本工程自2019年8月18日正式開工，要求在2019年底前完成原30萬噸級航道回淤量清淤施工，工期僅約4個月，需完成實際近800萬m?的清淤工程量，工程任務量大，施工時間短，節(jié)點壓力重。

（3）龍騰外航道10m等深線航道與主流向交角甚小，漲落潮流速較大;10m～20m等深線航道與潮流主流向交角約30°，流速略有減緩。多年數(shù)據(jù)顯示龍騰航道走向與潮流運動方向相同且呈往復形式，落潮流速大于漲潮流速。

（4）本工程施工區(qū)地處進港航道的最外段，靠近外海、海域開敞，受季風，特別是東北季風的影響，施工區(qū)風浪大、涌浪明顯，中小型施工船舶受氣候影響相對較大。

（5）本工程B點附近航道淤積較大，附近為攔門沙段，自然水深-2m～-8m，北側有大面積水深-2～-5m 的淺灘。

3前期施工情況

本工程開工后，為確保施工節(jié)點，項目部投入了世界領先、亞洲最大的自航式耙吸船“浚洋1”進行清淤施工。

“浚洋1”輪于2019年8月18日～8月31日對龍騰航道K22+000～K32+000段進行清淤施工，施工74船次，正常運轉時間237.7h，平均每船施工周期為3.21h。測量結果顯示，本時間段完成實測方量72.21萬m?，實測施工效率3038m?/h，按月運轉時間650h計算，月產量不到200萬方。航槽兩側開挖效果明顯，但中部出現(xiàn)較嚴重的回淤現(xiàn)象，施工效果不如預期，結合公司用船計劃，將難以保障如期完成節(jié)點任務。

4主要影響因素分析

針對前期施工效率不高的情況，從工藝參數(shù)、外部干擾、測量精度、潮位控制、自然條件等方面進行全面梳理分析，發(fā)現(xiàn)主要是以下因素制約了耙吸船施工效率。

（1）高壓沖水影響。根據(jù)地質勘察資料，本工程原航道回淤物主要為可挖性較好的淤泥～淤泥質土。工程于2019年8月18日開工后，“浚洋1”先行在K22+000～K32+000段施工，施工區(qū)域主要為航槽兩側相對較淺、泥層較厚區(qū)域，施工過程中始終開啟耙頭高壓沖水，高壓沖水壓力為7～8Bar。經對K27+000～K32+000段進行了施工檢測，經與8月12日浚前測量數(shù)據(jù)比較，發(fā)現(xiàn)航道中心線附近有明顯、呈條帶狀的異常淤淺現(xiàn)象，平均寬度約80m，回淤深度最大約1.5m。

（2）溢流時長影響。通過分析檢查，本工程現(xiàn)場水流主流向與航道走向相同或交角甚小，“浚洋1”在K22+000～K27+000段清淤施工時，平均每船溢流時間超過50分鐘，船尾水體渾濁度不明顯，說明溢流效果不佳，溢流渾水回淤至航槽內，溢流時間過長反而降低施工效率。

（3）水下地形影響。本標段航道全長36.2km，不同航段的水下自然斷面尺度差異較大，其中K27+000～K36+200段邊坡坡頂水深基本淺于-12m，且越往航道西端，邊坡越陡。而“浚洋1”滿載平均吃水11m，船艉處最大達12.5m。由于航道兩側原始泥面水深較淺，邊坡較陡，形成凹槽，而“浚洋1”吃水較深，且現(xiàn)場水流基本為順航道流向，流壓角小，溢流渾水難以被水流帶到航槽外，而容易回流到航槽內，造成航槽淤淺。

5施工對策

（1）針對可挖性較好的淤泥～淤泥質土，關閉高壓沖水進行施工。在關閉高壓沖水后，“浚洋1”繼續(xù)在K27+000-K32+000段進行施工。經對該航段進行了施工檢測，分析水深差值圖發(fā)現(xiàn)，雖然航槽中部與浚前相比仍有淤淺，但相較開啟高壓沖水的情況，淤淺現(xiàn)象得到明顯改善，施工效果較好。

（2）適當縮短溢流時間，采取“多拉快跑”的施工方式。經對“浚洋1”兩次在K27+000～K32+000段施工時的挖泥時長、溢流時長等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，結合測量數(shù)據(jù)分析兩次施工效果，對比發(fā)現(xiàn)：①2019年9月16日～22日期間，平均每船溢流時長56min，階段施工效率為3162m?/h;②2019年10月4日～10日期間，平均每船溢流時長40min，階段施工效率為3466m?/h。

（3）分析水下自然地形，做好航道分段施工。經對本工程航道水深圖及所有斷面進行比較分析，可將航道劃分為兩段，K0+000～K22+000和K22+000～K36+200航段，其中前者邊坡較平緩，坡頂原始水深大;后者邊坡較陡，坡頂原始水深小。結合“浚洋1”滿載吃水深度，項目部于2019年9月23日～10月3日及10月11日～10月22日安排“浚洋1”到K18+000～K22+000航段進行施工，該航段邊坡緩于K22+000～K32+000，且坡頂水深基本深于-17m。根據(jù)測量結果，在同樣關閉高壓沖水、溢流時間基本一致的情況下，兩次的實測施工效率均高于在K22+000～K32+000施工時的效率。后期安排萬方耙對K22+000～K32+000航段進行施工，整體開挖效果相對較好。

通過優(yōu)化施工工藝，“浚洋1”施工效率提升明顯，在單船裝載量基本不變的情況下，實測施工效率明顯提升，月平均產量提高近25萬方，為節(jié)點順利完成提供了有力保障。

6結語

本文結合湛江港30萬噸級航道回淤特點，對影響特大型耙吸船清淤施工的主要因素進行針對性分析并提出對策，提高了特大型耙吸船的施工產能，保障了湛江港30萬噸級航道按正常通航能力運營，提高了港區(qū)的運營效益。