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以色列阿什杜德港项目Staging Harbor分部工程疏浚吹填施工工艺及要点分析

2022-04-08王军伟万翔李晶晶中交广州航道局有限公司

珠江水运 2022年5期
关键词:基槽阿什沉箱

王军伟 万翔 李晶晶 中交广州航道局有限公司

疏浚工程是指为疏通、扩宽、挖深河湖等水域,使用人力或机械进行水下土石方开挖的工程。吹填工程在疏浚工程的基础上,将挖泥船等设备作业期间挖去的泥沙等经由排泥管线输送到指定地点,用于建筑工程作业的一种施工工艺。时至今日,我国的疏浚吹填施工工艺在全球范围内已经处于领先地位,除了国内工程之外,包含中交广州航道局有限公司在内的诸多单位均已成功实施多个跨国疏浚吹填专项施工工程。本文以以色列阿什杜德港项目为例,对该项目Staging Harbor分部工程疏浚吹填施工工艺的要点进行介绍,供参考。

1.以色列阿什杜德港工程概况

1.1 工程概况

本疏浚吹填工程位于阿什杜德港内最北端区域,与特拉维夫的直线距离达到30公里。阿什杜德港是以色列的第二大港口,位于以色列中部、地中海东岸地区。阿什杜德港属亚热带地中海式气候,盛行东南风。夏季平均气温为31℃,最高达44℃;冬季平均气温10℃,最低达3℃。全年降雨量约700mm。平均潮高:高潮为0.6m,低潮为0.1m。图1为本工程的位置示意图,具体的疏浚工程量、吹填工程量及对应的施工内容分别如表1、图1所示。

图1 以色列阿什杜德港项目疏浚吹填施工工程平面位置图

表1 疏浚工程量及施工内容

1.2 主要地质条件

工程所在地的自然条件很可能对施工造成一定的影响,故必须基于工程所在地的施工条件制定施工方案。

1.2.1 流浪条件

以色列沿岸大部分季节海面多吹向岸风,且持续时间较长,即使风力不强,也会形成较高涌浪,对船舶施工造成非常大的影响。具体的情况为,阿什杜德港沿海冬季海面涌浪较大,浪高可达5~8米。ASHDOD外海海面有暗涌,能产生固定方向的浪涌,对沿海各处水域造成持续的影响,形成一定能量的涌浪。

1.2.2 地质条件

疏浚区的土质情况为:第一,主防波堤的延伸段的含泥量总体在10%以上,部分地区含泥量甚至超过60%,不适合做填料。第二,其他地区的综合含泥量在10%以下,且多为中细砂、中粗砂、中等密实及密实砂,可用作填料。

外取砂区的土质均为3%~5%的中细砂,可用作填料。

2.以色列阿什杜德港工程中疏浚吹填施工工艺及要点

2.1 Quay 30码头前沿沉箱出运储存区疏浚

项目进场后的的第一个疏浚分项工程在Quay 30码头前沿沉箱出运储存区,在30号码头的前沿位置。根据设计方案,预制区水域的疏浚深度需要达到水下16.0m,而出运航道以及堆存区域的疏浚深度应该达到水下12.5m以下。只有达到上述标准,才能用于Quay 28码头所用沉箱的半潜驳预制和沉箱的临时堆存。

针对Quay 30码头的疏浚作业使用的耙吸船为EDT SIMI和EDT YAM,均由以色列Marteam Ltd公司提供。在正式开展疏浚施工作业前,发现疏浚作业区存在平均厚度达到1m的污染土。按照与以色列方面的合同,需将这些污染土集中运输至距离施工区域140km之外的ALPHA抛泥区集中处理,且需按TDS量进行计算。经过计算,在15天的时间内,共完成2.35万立方米的污染泥疏浚外抛工程量。

Quay30 码头剩余下层土经检测,符合回填含泥量要求,经耙吸船EDT SIMI和EDT YAM疏浚后全部抛填至Staging Harbor回填区域内。

由于Quay30码头前沿沉箱出运储存区疏浚施工任务较为紧迫,故本工程项目部(本公司)在3个月的时间内完成了测量控制点验证、控制网建立、潮位站建立、多波束水深测量、单波束水深测量、陆地测量、磁力仪测量、侧扫等浚前测量等工作。在此基础上,经过与以色列有关方面的沟通,最终确定了有关TDS计量系统、PSD土质检测实验、船舶进出港施工申报等工作流程,疏浚吹填工程施工作业整体方案至此阶段大体确定。

2.2 Staging Harbor相关施工

2.2.1 本工程施工任务

本段工程的基本任务共分为9个部分,分别为:其一,针对主防波堤的永久段护脚基槽、Lee防波堤护脚基槽、主防波堤临时段基槽进行开挖。其二,针对Lee防波堤堤芯石进行抛填作业,并进行护面块石安放以及倒滤层的铺设作业。其三,针对主防波堤永久段进行堤芯石抛填作业以及护面块石的安放及倒滤层铺设。其四,针对主防波堤临时段进行基槽抛石作业以及Antifer块安放作业。其五,顺次完成SH前排桩水上打设、SH锚桩路上打设作业。其六,完成对倒滤层的吹填覆盖作业。其七,完成对锚桩打设区域的吹填形成作业;其八,完成对后方陆域的吹填形成;其九,经由吹填板桩间形成陆域等一系列工作。上述9项任务重,第一、六、七、八、九五项作业设计疏浚吹填施工。

2.2.2 施工总体方案

Staging Harbor总体施工方量虽然不大,但工序比较繁琐,且水工存在较多的搭接,后期Container Ter mina l的吹填中间间隔时间较长。经过综合考虑,决定将Staging Harbor的基槽疏浚、陆域回填等工程分包给以色列的Marteam Ltd疏浚公司。

2.2.3 防波堤基开挖施工

在项目进展初期,由于Staging Harbor防波堤基槽开挖完成后,基床抛石整体推进速度较为缓慢,故为了防止防波堤基槽开挖完成后较长时间内无法及时完成对应的抛石工作,进而造成回淤现象,在进行防波堤基槽的开挖作业时,决定采用分段开挖作业方式。

(1)Lee防波堤基槽。Staging Harbor的Lee防波堤基 槽总长191.9m,开挖至标高-3.4m,其中断面CH+130至断面CH+159.6m之间为两侧开挖。完成Lee防波堤疏浚作业并进行测量后,决定对浅点进行“扫浅”作业。在此期间,咨询公司提出将CH+0~CH+32.67段同样开挖至水域下3.4m。由于区域与Staging Harbor临时路较为临近,导致绞吸船无法在该区域进行开挖。因此,需使用长臂挖掘机进行补挖。

(2)主防波堤基槽施工。Staging Harbor主防波堤分为永久段和临时段两部分,永久段长280m开挖至原始泥面向下1m厚。该段开挖直接使用绞吸船,将疏浚土直接吹填到Staging Harbor内。

2.3 Staging Harbor陆域回填

2.3.1 疏浚料直抛施工

(1)东西翼墙两侧压载抛填作业。在具体施工期间,为了保证东西两侧翼墙两侧回填料高差全程处于设计要求规定范围之内,需要在防波堤推进到翼墙板桩边缘地带时,在翼墙板桩的另一侧适量抛沙,具体的抛沙量标准为:只需保证翼墙板桩不会被防波堤一侧史料挤压变形即可。为达到该目的,本公司项目部采取了用履带吊取沙和抓斗船取沙回填的方式,在翼墙另一侧抛沙满足翼墙板桩两侧高差要求。考虑到施工区域的实际情况以及工作效率,使用的抛填砂直接从Staging Harbor内抓取,并直接向翼墙板桩另一侧进行抛填。在此过程中,需注意板桩两侧的沙面标高差应始终控制在3m以下。施工期间遇到的问题在于,使用履带吊取沙以及抛沙的效率较为低下(主要受制于抓斗的起吊速度以及工作时间无法加快),而在整个施工期间,该问题都没有得到有效解决。

(2)回填区抛填作业。该环节作业的整体设计为:项目前期Quay 30码头前沿沉箱出运储存区海底泥面1m以下层开挖料经实验室检测和咨工同意,抛填在环保部指定Staging Harbor倾倒区内。具体而言:执行Quay 30码头前沿沉箱出运储存区海底泥面1m以下层经实验检定为合适回填料(颗粒粒径≤0.075mm的疏浚料含量≤10%)的抛填至Staging Harbor回填区内,总方量达到25471.7立方米。

2.3.2 吹填作业

吹填作业的陆域形成施工顺序依次为:第一,完成土工布铺设作业并进行验收。第二,验收完成后应进行土工布的吹填覆盖作业。第三,进行后方陆域的回填作业,该环节需要注意:①陆域整体需保证向西持续推进;②需沿着锚桩工作区做好修建防护坝,最终形成锚桩工作面,需重点控制前排桩压高。第四,进行吹填板桩间作业。第五,完成排水口的安放与设置作业。第六,配合振冲进行分块粗平作业。第七,进行大面积整平以及分块验收作业。第八,全部验收合格后完成移交。

(1)耙吸船EDT SIMI艏吹施工。考虑到耙吸船应用于航道施工期间能够明显减少装藏调头时间,故需尽量在航道内进行连续开挖。在原本的规划设计中,港内有进出港商船需要避让时提前进入港池开挖。但实际情况是,由于港池内存在Staging Harbor建设的船只,如打桩船、抛石船、驳船、拖轮、锚艇等,特别是夜间有驳船在港池内抛锚未上锚灯或挂锚漂,对耙吸船挖泥造成非常大的安全隐患。上述情况在一定程度上降低了施工效率。

(2)绞吸船EDTOXYRINCHUS直吹。绞吸船直吹作业期间面临的问题是:按照原定计划,在吹填Staging Harbor主防波堤拐角处,需首先完成土工布的覆盖,之后形成锚桩区域。但绞吸船抵抗风浪作用的能力较差,一旦浪高超过1m便会造成船身不稳,严重影响船舶挖泥作业。此外,该环节的作业处于冬季,需要经常停工防风,故绞吸船总体有效作业时间较短。除此之外,由于船舶在开挖港池出运航道时因受Staging Harbor码头前沿冬期防护的Antifer块石移除造成了两天的停工,而且Antifer块石下方的沙袋、钢丝等未移除干净,停工清理绞刀头时间较长,且夜间清理起来较危险,导致靠近码头板桩区域时,绞吸船几乎无法进行开挖作业,只能被迫调整原定施工方案,改为使用长臂挖掘机从土地上方进行补挖作业。

3.结语

本工程是一个综合性较高的跨国合作工程,疏浚吹填施工环节存在的最大问题在于:多环节施工相互搭接过程中产生的沟通问题造成信息获取不畅,对很多施工环节进行的预先估计与实际情况之间均存在一定的差异,在很大程度上切实对施工造成了影响。除了教训之外,本工程的收获在于,对绞吸船等设备的运用、吹填土土质的相关要求均有了更多的经验,这些内容有助于在后续承接跨国工程项目时,对工程相关内容进行更加详细地考虑,使施工方案更加完善。

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