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港口航道疏浚工程施工技术的探讨与分析

2022-09-02郑毓勋广州打捞局

珠江水运 2022年15期
关键词:探槽挖泥船航道

◎郑毓勋 广州打捞局

港口航道疏浚工程的施工步骤较为复杂,且关键施工技术难度较大,影响工程的施工进度和效果。为了确保港口航道疏浚工程顺利施工,并缩短工期,本文展开对港口航道疏浚工程的研究,并提出相关对策以优化工程步骤和合理使用施工技术,提升工程的工艺。

1.港口航道疏浚工程难点

1.1 疏浚工程量偏大

航道疏浚工程需做好准备工作才能进行疏浚工作,因此工作量较大。港口的准备工作受限要求相关工作人员了解工期节点,掌握港口的交通情况,据其制定合理的施工船舶投放方案,以缩短工程的工期并提升效率,避免因港口交通堵塞问题造成工程进度停滞,影响港口的生产。由于港口航道疏浚工程的工作量大,造成工程项目必须制定完善的施工计划,并合理规划各使用设备,避免设备交叉工作,拖延工程进度。

港口地区因环境问题,风量大、港口面积大,造成运输设备不仅需具有大装载舱容量,还需具有运输速率快的特点,但就目前为止因资金问题及技术问题,该设备只存在于理论中,因此只能大量使用普通的运输设备,导致运输量大,耗费较长的工期。基于此根据砂质土和石块的分布区域合理规划疏浚工艺,推进各施工环节完美衔接与交接,以此缩短工期。

1.2 海况恶劣,水流条件复杂

由于港口与海接触,受海面风浪的影响,因此水流条件非常严峻且难以预测水流流速情况,港口航道疏浚工程施工时,运输设备会因风浪导致难以控制,使船舶翻船。因此恶劣的施工环境会拖延工期。

1.3 进出船舶对施工影响偏大

由于港口的船舶通行量较大,造成港口长期都处于交通堵塞或交通困难,因此港口航道疏浚工程无法选择合适的时期进行疏浚工作。为了减轻对进出口港口船舶的影响,必须选择交通便利的时期展开工作。为此相关工作人员必须熟练掌握港口的交通运输情况,合理利用交通便利的时期展开工作加快施工进度;工程指导人员必须严格做好安全检查,规范海上疏浚工作,降低施工船舶的安全风险。

同时应用相关的日常管理方法,实时观察相关船舶运输情况,并给予正确的指导;此外及时向上级汇报工作情况,实时调整施工步骤和采用的施工技术,优化施工计划,合理分配各项工作,确保工作人员工作内容不交叉,使施工现场井然有序的完成相关项目,同时保障港口能正常交通运输。

1.4 环保要求影响施工

为响应可持续发展,环保措施必须落实在各行各业中。由于船舶运输需要消耗机油会产生大量尾气,因此采取有效处理措施必然会影响整个工程的施工进度和施工质量。所以,在施工前制定的施工规划必然充分考虑环保措施,以确保施工过程执行环保工作,避免造成海水环境进一步恶化,减轻环境污染。安排特定的船舶专门收集施工产生的废水,然后集中处理,并对施工船舶采取尾气处理装置。产生的污染物必须及时回收并处理,避免扩散难以收集。在施工过程中必须避免底泥中的有害物危害海洋生物,确保生物的价值。

2.港口航道疏浚工程施工关键技术

2.1 挖槽施工技术

挖槽施工技术的要点是设计合理的挖槽尺寸和深度。根据港口的环境情况和交通情况设计挖槽的尺寸,配合施工环节推进施工进度,注意采用相邻挖槽重叠施工。采用该技术前需严格规范测量作业,提高测量数据的精准性,准确控制挖船的位置,提高挖槽效率,避免出现漏挖现象。实际施工前需进行试挖作业,重视试挖过程中出现的问题,根据测绘图选择合适的开挖方式。

2.2 泥土处理技术

泥土处理技术主要包含输送开挖泥土、集中处理泥沙、选择抛泥地点等。泥土处理技术由吹填法和水下抛泥法组成。水下抛泥法必须选择平稳且符合抛泥水域面积和水深要求的地点进行抛泥,两抛泥地点的间距必须尽可能小,能提高泥土处理效率和质量。吹填法主要利用泥土回流现象二次利用泥土,施工前按挖泥船的数量和排泥管线长度建设泥土场地,并设置沟渠排水 措施,充分利用围堰使吹填法处理泥土的效率提高。

2.3 环保施工技术

环保施工技术于港口航道疏浚工程而言尤为重要,该技术能显著缓解施工船舶产生污染物造成的环境问题。应用环保施工技术时需掌握水区情况,了解排放悬浮物种类,并实施相应的控制和收集措施,辅助施工船舶工作。主要措施如下:合理埋设排泥管线或控制吹填区。根据风向和水流情况布设水上排泥管线,设计相应的弧形排泥管,利用相关零件进行固定处理,根据环境特点做好水下管路和水上管路的连接细节。水上管线需要配备夜灯和子锚锚漂。同时需实时检查水上排泥管线是否出现断裂,合理设置水上排泥管长度。

2.4 管线探测技术

管线探测技术可有效避免管线损坏,通过管线排查措施降低管线出现损坏的概率,以确保疏浚工作顺利开展。如图1所示,根据港口的环境特点和交通特点,多名专家通过研究讨论决定采用“V型”探槽法探测运河底部不明管线。该工艺首先在海底管线区域利用施工船开挖出一条探槽,使其形成坡,探槽的长度需与管线长度相同。通过下述公式计算探槽的标高、探槽坍塌坡比等数据:

图1 “V型”探槽开挖断面示意图

式中:

L─探槽开挖宽度(m);

M─探槽坍塌自然坡比,探槽坡比为1:M;

H─原泥面标高至探槽设计开挖标高间距离(m)。

探槽开挖过程中需利用测量设备测量探槽的标高,当测量标高达到设计标准后停止施工;再安排潜水员检查探槽内是否有管线,必须保证探槽内不存在管线,以保证疏浚正常施工,避免造成管线污染现象。

2.5 疏浚设备及施工工艺选择

在港口航道疏浚工程中运用的施工船类型主要是耙吸挖泥船、绞吸挖泥船和抓斗挖泥船。每种类型的船舶的施工特点各不同,耙吸挖泥船具有较强的机动性能和抗风力能力,且船只体积较小,主要挖取砂质土,适用于环境较为恶劣的港口或交通较为堵塞的港口;绞吸挖泥船抗风浪能力和较弱,但具有挖泥、输泥、卸泥一体化设备,可高效完成疏浚工作;抓斗挖泥船适用于较硬土质的港口。

港口的淤泥物理性质各不相同,一般情况下采用多种施工船进行疏浚工作。在港口航道内段和外段的土质都为密实砂,因此利用耙吸挖泥船可快速清除两处的疏浚砂,并高效将疏浚砂运输至相应地点;航道口门狭窄段存在大量较硬的石块,同时也具有一定的砂质,因此同时采用耙吸挖泥船和抓斗挖泥船,分别挖取表层的砂质和内部的硬质石块,最后将疏浚料抛至抛泥区;航道的边角区域也主要分布硬度不同的石块,因此也采用抓斗挖泥船,将废料运输至外海抛泥区。图2为航道疏浚整体施工设备选型图。

图2 航道疏浚整体施工设备选型

耙吸船上按照定位装置,施工时可精准定位处理有疏浚砂的区域。一般情况下,耙吸船利用耙头挖除砂质土,通过泥泵和管线将挖料输送至泥舱中,最后还可将泥舱中的挖料卸载至制定区域,然后反复循环施工。其运输流程由图3可知。

图3 耙吸船航道疏浚施工工艺

抓斗船安装定位系统精确调节锚缆,应用前八字或后交叉的布锚方式进行施工以提高挖泥的精确性。施工时,抓斗船首先将抓斗放置运河中,然后控制抓斗的闭合达到抓取石块的目的,最后控制抓斗上升并移至泥舱上方,将石块放置其中,反复操作直至运河底部的石块完全清除。

3.施工应用分析

为了验证上述提出的港口航道疏浚工程施工优化策略的实际效果,以某地区港口航道作为实践对象,进行相关试验。该港口航道的泊位为32个,实际通行能力达到2600万吨,因此必须保障该航道长年畅通,避免砂质土、石块等物质影响船舶通行。本文根据该港口航道的环境条件和疏浚需求,采用了本文提出的疏浚优化策略和传统疏浚方案,通过结果对比验证优化策略的真实效果。为保障实验结果的客观性,两种方案都采用相同型号的挖泥船,其参数如表1所示。

表1 两种型号挖泥机配置参数对应表

经采用两种方案实践后,并详细记录表各施工数据,以便了解两种方案的实际效果。两方案的实践结果如表2所示。

通过表2的数据可得,本文提出的优化策略的挖泥量都高于传统施工方案。因此在相同的时间内,挖泥量越高证明疏浚工程的效果越好。因此通过本次实验即可验证本文提出的港口航道疏浚工程优化策略可显著提升疏浚工作的质量,缩短施工工期,避免妨碍其他船舶通行。

表2 两种施工工艺实验结果对比表

4.结论

综上所述,本文阐述现阶段港口航道疏浚工程存在的问题,并提出施工工艺优化策略以解决现状,以某港口航道疏浚工程为实践,验证了该策略的应用效果。此外,由于环保意识不断深入人心,在运输行业上不断提高环保措施的要求,以顺应社会的进步和发展。港口航道是水上运输的重要组成部分,于其他行业的发展而言起到媒介和运输作用。因此必须确保港口航道疏浚工程的效率和质量,同时完成相应的环保措施。此外相关部门应重视施工产生的污染物质处理措施,并避免港口环境进一步恶劣,破坏港口生态平衡。在此基础上,本文论述了各施工船的优缺点及使用范围,并提出疏浚工作的施工路径。因此为了港口航道疏浚工程快速发展,必须将环保意识落实到各施工环节,不断创新工艺及技术,以提升疏浚工作的质量和效率。

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