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摘要：疏浚工程在现代社会海洋经济的发展中起着非常重要的作用，它是利用专业的机械设备以及水下作业技术，对航道或港池进行工程挖掘整理。水下礁石作为疏浚工程中的重要内容，其清除技术也在不断地发展创新。本文主要针对温州市洞头区东沙渔港疏浚工程中礁石处理的方法进行多方案比选和探讨，同时为解决类似疏浚工程的礁石处理提供参考和借鉴。
关键词：疏浚工程；水下礁石清除；方案探讨
一、概述
温州市洞头区东沙渔港是一个天然渔港，渔港呈“C”字形，港内可同时容纳600艘船只进港避风。然而，近年来随着渔港的发展，港内淤积较为严重，加之港内渔船数量较多，逐渐不能满足渔船停泊的要求，需要对港内进行疏浚。经初步扫测，港内疏浚范围内共发现1处水下礁石需进行处理。本文主要针对水下礁石清除方案进行了多方案比选。
二、礁石情况及影响状况
礁石情况：礁石位于东沙渔港内的渔业码头前沿停泊水域，岩面顶高程约为-4.00m（85国家高程，下同），顶层被淤泥所覆盖，岩质为中等风化晶屑玻屑熔结凝灰岩，整体呈块状构造，力学性质良好，岩石等级为13级，单轴饱和抗压强度最大值为109.5Mpa，最小值为77.7Mpa，平均值为90.8Mpa，是渔港疏浚中的“硬骨头”。
影响状况：由于渔业码头前沿停泊水域设计底高程为-5.40m，礁石的存在严重影响了渔业码头300HP渔船的作业和靠离泊，同时易造成渔船搁浅和损伤。
三、礁石处理设计要求
礁石处理考虑渔业码头300HP渔船的正常作业和靠离泊，根据《渔港总体设计规范》（SC/T9010-2000）和《疏浚与吹填工程设计规范》（JTS181-5-2012），礁石需处理至-5.6m位置，处理最大厚度为1.6m，平均处理厚度约为1m，清除面积约为640m2，方量约为520m3。
四、礁石清除方案
由于本次水下礁石清除方量较少，且厚度不大，同时考虑礁石位置距离渔业码头较近，根据《水运工程爆破技术规范》，若采取水下钻孔爆破处理，破裂面成型不易控制，对爆破安全距离要求较高，且渔业码头桩基为嵌岩灌注桩，嵌岩深度达2m，水下爆破存在一定的危险性和不稳定性。因此，针对该项目的特殊性并充分考虑礁石清除过程安全性，采取静态处理或机械处理，以减小对渔业码头桩基的影响。常见的几种方法具体如下：
（1）“凿岩棒”方案
该方法主要通过水上吊机提升凿岩棒高度，利用其势能转化为动能的形式定点对礁石进行击碎，后通过抓斗船进行清除。礁石处理正式施工前需选择几块与目标底质相近的区域作为试验区，采用不同类型、不同重量的凿岩棒，采用不同的提升高度、布点间距进行碎岩试验，检测分析岩石的破碎度和可挖性，用以指导后续生产。施工过程中需进行振动和水击波监测，确保凿岩棒碎岩引起的振动波和水击波对水生物和毗邻建筑物影响较小。凿岩棒于2008年11月获国家知识产权局专利受理，于2009年12月获得国家实用新型专利，是目前较为常见的水下处理礁石的方法。
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（2）“礁石劈裂机”方案
礁石劈裂机主要由液压动力机、分裂器、附件三部分组成。该方法需由专业潜水员重潜于水中进行钻孔，孔深度约为70厘米，孔径为4厘米，孔距约为40厘米，在完成钻孔后，清除孔内残渣，然后将分裂器放入孔内，以高压油为能量源，由液压动力机机输出的超高压油驱动油缸产生巨大推动力，使分裂器推动楔器使劈块向两边扩张，达到几百吨、甚至上千吨的劈裂力，经机械放大后在十几秒内轻而易举地从物体内部将礁石分裂，并使其按预定方向分裂。裂解后的礁石可由抓机清挖至驳船上，人工装袋后再由小型船舶运输至护岸边，通过土方车外运。该方法多用于矿山石材的开采、市政基础土石方开挖和山体滑坡、公路铁路、交通事故救灾抢险等方面，近年来也在水下礁石清除方面也有所推广。
（3）“静态膨胀剂”方案
静态膨胀剂以氧化钙为主要膨胀源，其含量约占81%，另含有硅、铝、铁、镁的氧化物，并配以少量的添加剂。在与适量水掺合后，发生水化反应，立方晶体的氧化钙转变成六方晶系的氢氧化钙，体积增大50.2%，同时释放出66.6kJ/mol的热量，从而具有膨胀做功的能力。有机添加剂用来延缓水化反应的速度，无机添加剂用来控制硬结时间。该方法实施前需事先进行钻孔，而后填塞膨胀剂，其优点主要为：①膨胀力大，最大可达130MP；②反应时间短，最大膨胀力出现最短时间可在10分钟内，同时反应时间可以在10分钟～10小时之间调节；③控形容易，切割方便，可以很容易控制礁石被破碎完成后的形状；④施工简单易操作：用洁净水搅拌后捅入钻孔中即可。“静态膨胀剂”方案作为“静态爆破”法之一，可针对小体积礁石在小范围内进行定向定点爆破，同时可减小对周边水工建筑物的影响。
（4）“船用液压钻机”方案
船用液压钻机采用合金钻头利用高频振动定点锤击对礁石进行浅层破碎，待上层礁石岩面剥落后在进行下层处理，该方法清除礁石需进行多次散点振击，适用于小范围礁石处理工程，施工过程中对船机稳定型和操作精度要求较高，其优点在于施工成本较低，作业流程单一，实用性较高，多次处理后表面平整度较好。
考虑到礁石距离渔业码头较近，若采用“凿岩棒”方案，则对礁石分裂面的走向及锤击后摆向较难控制；若采用“礁石劈裂机”方案和“静态膨胀剂”方案，水下钻孔作业时间较长，且前者分裂器受水体浮力作用影响操作精度。因此，针对东沙渔港礁石特点及其位置特殊性，最终采用“船用液压钻机”方案对礁石进行清除。
五、结语
上述几种方法具有一定的代表性和创新性，为解决类似疏浚工程的礁石处理提供参考和借鉴。随着科学技术的快速发展，施工工艺及方法的不断革新，新型材料、新式机械的层出不穷，礁石处理的技术也日渐成熟。未来，对与小范围小体积礁石的处理方法也将由爆破处理逐步转化为静态处理，以减小对环境的影响，真正做到工程实施与环境相适应相协调。
参考文献：
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[4] 王剑波，鞠玉忠.国内外无爆破劈岩技术研究进展[J].爆破,1996（1）：83-87.
论文作者:施鸣鸣
论文发表刊物:《建筑科技》2017年9期
论文发表时间:2017/10/18
标签：礁石论文; 水下论文; 渔港论文; 工程论文; 方案论文; 渔业论文; 静态论文; 《建筑科技》2017年9期论文;