摘要：北海港铁山港区航道疏浚二期扩建工程项目中，受制于项目所在地航道土质影响及工期影响，7艘耙吸船联合施工中存在较多的垄沟。消除该垄沟是一件极其复杂、繁琐的工作。传统开挖方法需要投入较多的挖泥船进行垄沟整平，测量须不间断进行用以检验扫浅效果的；会花费大量的时间、设备、财力，生产率非常低下，造成很大的工程浪费。其进展制约着工程的质量、工期、效率等。垄沟长时间得不到正确的覆盖开挖，其最终结果会逐步加深，加大船舶开挖难度。自航式耙吸船联合拖耙船开挖深垄沟的组合施工技术在大幅提升了船舶消除垄沟的效果， 拖耙船船及耙吸挖泥船的优点得到了发挥，项目进展得到了很大的改善，节点也如期完成。施工效果良好，受到政府，业主和监理单位的好评。
关键词：深垄沟；联合；自航式耙吸；拖耙船
一、工程概括
北海港铁山港区航道疏浚二期扩建工程位于北部湾东部的铁山港湾。本工程是涉及到航道疏浚、吹填区回填、围堰修筑及航标安装的综合性大工程，有工序多、干扰大、工期紧等特点。主要在铁山港区疏浚二期工程基础上拓宽浚深，利用疏浚船舶开挖疏浚土，部分输送至回填区，部分抛至业主指定倾倒区。
其中航道A～B段长11.166km，有效宽度为330m，设计底高程为-14.7m。航道B～Z段长7.538km，有效宽度为190m，设计底高程为-14.0m。航道疏浚设计断面工程量2078万m³，超深超宽工程量318万m³，总工程量约2396万m³。疏浚土以中粗砂、淤泥、粘土为主。航道A～B段疏浚总工程量约1662万m³，工期3个月。
二、施工的主要难点及应对措施
在北海港铁山港区航道疏浚二期扩建工程中，该项目存在以下困难：
1、工程土质特殊：工程航道AB段长度11.2km，主要土质为淤泥、流泥、中粗砂、粘土；淤泥为具有极强吸附性3级土质，其特点为不容易塌落。
2、施工周期短，工程量大：工程航道AB段长度11.2km，工程量约1662万m³，工期3个月。
3、参与船舶多：为加快施工进度满足业主要求，本工程同时投入7艘耙吸船、2艘绞吸船、5组抓斗船。众多船舶短时间集中施工，容易形成众多垄沟。
4、由于该项目航道所处位置潮流影响，耙吸船无法保持平行航道方向航行开挖，施工过程中船舶与航道形成一20～25°偏角，对施工布线造成较大影响。
受该土质、潮流、节点工期影响，我司7艘大型万方耙、2艘绞吸船、5组抓斗船在航道疏浚开挖施工过程中，出现面积较多、深度较深的垄沟，垄沟深度为2米至6米，局部4-6米，长度为50米至300米不等。垄沟的出现，对我司船舶的施工展布、项目的工期造成巨大的压力。为了解决沟槽高度差的问题，管理部门一直把它作为建筑的关键和难点。一般情况下产生垄沟深度均在2米以内，拖耙船可容易将其整平消除，本次垄沟深度落差较大，单纯采用拖耙船施工，容易发生疏浚土掩埋耙平器情况。另一方面，单纯采用耙吸船开挖，可将垄沟进行切块，但针对块状开挖，耙吸船无法及时进行覆盖，容易形成新垄沟。
图1 航道施工区断面图
为了及时消除深垄沟，确保按工期要求完成航道疏浚工作，施工过程中使用自航式耙吸船联合拖耙船深垄沟开挖施工技术。该技术是利用耙吸式挖泥船自有的疏浚土开挖施工能力及定位能力，采用S型布线施工，将原有深垄沟突出区域进行切割吸取。达到一定程度后，利用拖耙船垂直升降耙平器，借助拖轮航行拖力和耙平器自重进行破土，铲削高点填至超深部分，对剩余块状垄块进行粗略整平。之后耙吸船挖泥船再通过采用S型布线施工再次对存在的垄沟进行切割，后续拖耙船对剩余局部块状区域进行精细整平。
面对较深的垄沟，耙吸船如采用原有的施工措施，无法对其全覆盖开挖，后续施工会加大垄沟深度。耙吸船采用S型布线，可有效的对垄沟进行切割成块，但其针对块状垄块的开挖施工效率较低，不利于质量的控制与成本控制。拖耙船对浅垄沟、局部签块施工有很大的效果，但垄沟深度超过2米，其施工效率极低，针对深垄沟施工，其无法发挥作用，容易促使垄沟形成大浅块。
该技术的原理就是利用耙吸挖泥船对垄沟进行切除后为拖耙船创造工作面，形成有效的工作平台，然后利用拖耙船施工作用对局部浅块进行二次施工，将垄沟进行有效的开挖。采用耙吸船联合拖耙船开挖垄沟，可以在施工效率、经济有保障的情况下有效的消除垄沟，缩短后续扫浅工期。
三、施工工艺
3.1测量数据分析
根据多波束测量数据进行分析，分析垄沟深度、长度、需整平范围等。将出现深垄沟航道分区施工，分区长度2.5公里、宽度200m。航道划分几个小区后，耙吸船完成第一个小区开挖后进行另第二个小区域开挖，拖耙船进行第一个小区整平施工；2组船舶可错开施工。
3.2制作施工文件
根据分析结果，绘制耙吸船施工线路、拖耙船施工线路。并将相关的数据、施工线路导入船舶。耙吸船计划采用500m进行一次航线转动，调整船舶前进方向布线原则。线与线距离为20m。拖耙船采用10米宽布置。具体如下图所示。
图2 耙吸船S型布线图
3.3耙吸船按计划线路施工
耙吸船根据测图及S型布线进行第一区施工，为确保开挖效率及耙臂安全，S型线施工半径500米，弧度85°。根据船舶动力控制定位系统调整船舶位置及耙臂深度进行施工。第一遍开挖时根据土质情况控制挖泥深度。完成第一遍全覆盖施工后进行第二遍覆盖开挖，将垄沟切割成块。耙吸船采用4米布线一条，其开挖航速控制为2.5kn，避免对耙臂造成损坏。第一区施工后进行二区施工。
3.4耙拖耙船粗平施工
拖耙船选定一接近施工区水深的区域，下放整平器，在钢丝上制作标记，以米为单位。将整平器起吊移出搁架，下放到预定深度。其耙平器宽度13米，采用10米布线一条，为保障不遗漏，预留3米搭接；使用3kn航速，进行拖平施工。因垄沟深度较深，耙平器初次平整施工下放深度为垄沟突起深度2米以下。因为航道存在边坡，宽度小，施工方法采用顺挖槽方向进行拖带拖耙船完成一区施工后进行二区施工。
图4 完成施工后施工区3D图
3.5二次测量、数据分析
拖耙船完成粗略整平后进行测量，对测量数据进行分析，根据分析结果布置耙吸船、拖耙船施工路线。
3.6耙吸船二次S型布线施工
根据测量数据及施工布线，耙吸船根据船舶动力控制定位系统调整船舶位置及耙臂深度进行定点定区精细开挖施工。开挖时将剩余垄沟进行精细切割，本次施工S型线半径500米，弧度100°，施工航速2.0kn，耙臂下放至垄沟底部高度，全覆盖施工2次。耙吸船完成施工后进行二区施工。
3.7拖耙船精平布线施工
拖耙船将整平器起吊移出搁架，下放到预定深度。采用10米布线一条，施工航速2kn，进行拖平施工。本次垄块较少，耙平器平整施工下放深度为垄块底部高度。拖耙船进行全覆盖施工2次，完成后停止施工。完成施工后进行二区施工。
3.8航道多波束测量
当耙吸船完成区域二区开挖、拖耙船二次整平后进行水深测量，检测施工结果。最终消除垄沟。
3.9组联合施工注意事项
1）耙吸船施工时需按制定的线路施工，确保耙臂可对深垄沟进行有效切割。
2）耙吸船需严格按航线施工与控制耙臂深度，确保不加深垄沟深度。
3）遭遇恶劣天气影响、水流较急等情况时，耙吸船停止施工，确保耙臂不受到损坏。
4）当拖船停止工作时，不适合在航行过程中进行整平器提升操作，因为整平器在出水后后会有惯性摇动。 在航行时抬整平器是不安全的，需要下锚后再进行起整平器出水的操作。
5）施工过程安排全程值班，自航耙吸挖泥船、拖耙船船保持三班轮值，吹并建立统一、顺畅的沟通联系指挥系统。
6）两个区域施工时注意避让，确保不发生安全事故。
四、结语
在本工程中，采用耙吸挖泥船“浚海6”S型开挖联合拖耙船“广浚1”整平施工方式，终工程实践表明，自航式耙吸船联合拖耙船深垄沟开挖组合施工大幅提升了船舶消除垄沟的效果，有效的消除了施工过程中存在的深垄沟。耙吸船舶使用效率低下的现状得到了改善，施工效率、质量、工期得到了保障。另一方面，该工艺的实施，有效的减少了后期扫浅的工作面，缩短扫浅作业施工。航道顺利验收，得到北海市政府高度评价。
参考文献
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[5]《北海港铁山港区航道二期扩建工程施工招标文件》.
[6]《水运工程质量检验标准》（JTS 257-2008）
论文作者:陈木伦,陈乐庚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/21
标签：垄沟论文; 航道论文; 深度论文; 船舶论文; 挖泥船论文; 工期论文; 工程论文; 《基层建设》2019年第4期论文;