中風(fēng)化泥巖兩種非爆破疏浚方案的成本對(duì)比

1、中風(fēng)化泥巖兩種非爆破疏浚方案的成本對(duì)比【摘 要】 為解決中風(fēng)化泥巖在無(wú)法進(jìn)行爆破施工的地區(qū)實(shí)施疏浚方案的難題，以巴基斯坦某燃煤電廠項(xiàng)目為例，對(duì)中風(fēng)化泥巖提出兩種不同的非爆破疏浚方案： “挖機(jī) +破碎錘 ”方案和 “鑿巖棒+挖泥船”方案，并對(duì)這兩種施工方案進(jìn)行成本分析。根據(jù)兩種方案不同的施工組織設(shè)計(jì)，對(duì)機(jī)具、人工、臨時(shí)工程等方面的成本進(jìn)行對(duì)比，為同類地質(zhì)條件下如何選用合理的疏浚方案、如何控制工程成本取得經(jīng)濟(jì)效益提供決策依據(jù)?！娟P(guān)鍵詞】 泥巖 ;疏浚 ;施工組織 ;成本分析0 引言泥巖是指弱固結(jié)的黏土經(jīng)過中等程度的后生作用（如擠壓作用、脫水作用、重結(jié)晶作用和膠結(jié)作用）而形成的強(qiáng)固結(jié)巖石。泥巖非常堅(jiān)

2、硬，其抗壓強(qiáng)度可達(dá)30 MPa， 但遇水后易軟化，水下開挖泥巖，爆破鉆孔效果不佳。巴基斯坦某燃煤電廠工程 （以下簡(jiǎn)稱 “電廠工程 ”） 是 “中巴經(jīng)濟(jì)走廊”優(yōu)先實(shí)施項(xiàng)目， 由中國(guó)中電國(guó)際發(fā)電有限公司和巴基斯坦胡布發(fā)電有限公司共同投資建設(shè)，項(xiàng)目位于巴基斯坦卡拉奇西北胡布鎮(zhèn)，距離卡拉奇市區(qū) 55 km 。該電廠項(xiàng)目含 2 個(gè) 1 萬(wàn)噸級(jí)卸煤碼頭泊位建設(shè)和總長(zhǎng)約 m 的取排水工程，目前已建成并投入運(yùn)營(yíng)。電廠工程中涉及疏浚項(xiàng)目的地質(zhì)為中風(fēng)化泥巖。因條件所限，通常采用的水下爆破松動(dòng)泥巖后挖除的方法在此工程項(xiàng)目中不可行， 結(jié)果分別采用了 “挖機(jī) + 破碎錘 ”和 “鑿巖棒 + 挖泥船 ”的非爆破施工方案，

3、 并順利完成疏浚任務(wù)。對(duì)這兩種開挖方式進(jìn)行施工方案、機(jī)具配置、人員配置和成本分析，對(duì)高強(qiáng)度泥巖非爆破疏浚方案的制定有重大意義， 可為同類地質(zhì)條件下選用 “挖機(jī) + 破碎錘 ”還是 “鑿巖棒 + 挖泥船 ”方案提供參考。1 工程簡(jiǎn)介1.1 取排水工程的疏浚項(xiàng)目電廠項(xiàng)目中的取排水工程，采用鋼筋混凝土暗涵加取排水頭方式，取水將海水通過雙孔箱涵引入陸地上的前池內(nèi)，總長(zhǎng) m 。排水箱涵長(zhǎng)度為 m 。單孔引水暗涵過水?dāng)嗝娉叽缂s為 4.5 m ？ 3.5 m ， 箱涵采用沉管形式進(jìn)行安裝。 由于采用暗涵形式， 箱涵施工需要開挖基槽， 基槽平均開挖深度為 6 m ，需疏浚土方量為 30 萬(wàn) m3 。施工水域開

4、挖底層地質(zhì)為非常堅(jiān)硬的中風(fēng)化泥巖。1.2 碼頭區(qū)疏浚項(xiàng)目 在碼頭調(diào)頭圓及航道口門區(qū)各存在一處較大的礁盤。航道處礁盤長(zhǎng)約370 m、寬約80 m,最淺水深為3.80 m;調(diào)頭圓處礁盤長(zhǎng)約100 m、寬約80 m,最淺水深為5.4 m。對(duì)礁盤鉆孔取樣，取樣結(jié)果顯示礁盤為中風(fēng)化砂泥巖，砂泥巖完整性好、強(qiáng)度高，航道口門區(qū)礁盤巖樣抗壓強(qiáng)度大于100 MPa,調(diào)頭圓區(qū)域礁盤巖樣抗壓強(qiáng)度大于25 MPa,開挖礁盤的土方量約為 2 萬(wàn) m3 ，開挖面積約為3 萬(wàn) m2 。2 施工方案2.1 取排水工程疏浚項(xiàng)目施工方案采用鑿巖破碎后抓斗挖泥船進(jìn)行開挖的 “鑿巖棒 + 挖泥 船”方案，施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備-船

5、舶就位-基槽鑿巖 -基槽開挖-水深測(cè)量-準(zhǔn)備下道工序。前端為斧頭的55T鑿巖棒對(duì)較大面積的巖盤有較好的破碎效果。這種鑿巖棒一般頭部?jī)蓚?cè)呈楔形，并以弧形向鑿巖棒中上部過渡，轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷⑹?，其形狀有利于鑿巖棒的能量只向兩側(cè)傳遞，增加對(duì)巖土的破壞作用，并且在鑿巖棒嵌入巖土過深時(shí)可減少棒身側(cè)向的摩擦阻力，使鑿巖棒更易提起。1根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，施工布置為：提錘 1215 m,平面 縱橫向間距1 1.5 m布置鑿點(diǎn)，自動(dòng)下錘；鑿巖深度0.81 m2.2 碼頭區(qū)疏浚項(xiàng)目施工方案首先對(duì)水下地形進(jìn)行浚前測(cè)量，完成測(cè)量后將測(cè)量結(jié)果與設(shè)計(jì)圖紙對(duì)比， 確認(rèn)疏浚范圍;疏浚范圍確認(rèn)后，對(duì)疏浚范圍進(jìn)行分區(qū)， 并按區(qū)對(duì)土體進(jìn)行

6、疏浚;疏浚完成后，開展浚后測(cè)量，測(cè)量完成后對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析，如存有淺點(diǎn)則對(duì)淺點(diǎn)進(jìn)行二次疏浚，待全部淺點(diǎn)清除后，提請(qǐng)業(yè)主驗(yàn)收。碼頭區(qū)疏浚項(xiàng)目施工流程見圖 1 。3 項(xiàng)目設(shè)備人員配置及成本3.1 施工設(shè)備成本開挖取排水基槽的 “鑿巖棒 +挖泥船 ”方案的設(shè)備成本見表1。碼頭礁盤區(qū)疏浚采用 “挖機(jī) + 破碎錘 ”的施工方案。 從國(guó)內(nèi)采購(gòu) 870 挖機(jī)，在施工現(xiàn)場(chǎng)將破碎錘安裝在挖機(jī)上再將挖機(jī)開上特制方駁的端部，在方駁另一端加配重，進(jìn)行鑿巖和挖取破碎巖石到開體泥駁上，用時(shí)3 個(gè)月完成泥巖鑿除和礁盤清理。施工機(jī)械及設(shè)備成本見表2 。3.2 人員成本取排水基槽挖泥疏浚項(xiàng)目人員成本見表3 。碼頭礁盤清除項(xiàng)目

7、人員成本見表4 。3.3 綜合成本按沿海港口建設(shè)工程概算預(yù)算編制規(guī)定取費(fèi)，按直接工程的1.5%計(jì)取臨時(shí)工程費(fèi)，9.7%計(jì)取施工單位企業(yè)管理費(fèi)，7%計(jì)取施工單位利潤(rùn)，可以取得兩個(gè)疏浚項(xiàng)目的總費(fèi)用和不含稅綜合單位成本。兩種施工方案的綜合單位成本對(duì)比見表 5。表 5 兩種施工方案的綜合單位成本對(duì)比萬(wàn)元由表 5 可知 “鑿巖棒 + 挖泥船 ” 的疏浚方式綜合單位成本遠(yuǎn)低于 “挖機(jī) + 破碎錘 ”的疏浚方式， 但是由于二者疏浚的土方量差距較大，如此比較不具有可比性，因此需要先將疏浚土方量統(tǒng)一，再來(lái)比較兩種方案的成本優(yōu)劣。在疏浚土方量同為 2 萬(wàn) m3 的情況，減少部分作業(yè)船舶和施工人員，采用 “鑿巖棒

8、+ 挖泥船 ”方案的施工工期約為 15 天，可以求得“鑿巖棒+挖泥船”方案疏浚 2萬(wàn) m3 的施工設(shè)備成本 （見表6）、人員成本（見表7）和綜合單位成本（見表8） 。由此可知， 采用 “鑿巖棒+挖泥船” 的疏浚方案， 利用與取排水工程同樣的施工設(shè)備和人員配置，對(duì)碼頭區(qū)礁盤進(jìn)行疏浚， 其單位成本為元 / m3 ， 遠(yuǎn)高于 “挖機(jī) + 破碎錘 ”的施工方案（ 501.29 元/ m3 ） ，如果不計(jì)“船舶往返調(diào)遣”費(fèi)用，則 “鑿巖棒+挖泥船”的疏浚方案的單位成本為95.42元/m3 ,遠(yuǎn)低于“挖機(jī) +破碎錘 ”的施工方案。因 “鑿巖棒 +挖泥船 ”方案中 “船舶往返調(diào)遣”費(fèi)用很高， 占總成本的比重很大，是與施工土方量無(wú)關(guān)的不可變成本，可將此項(xiàng)費(fèi)用作為固定成本， 其他費(fèi)用作為可變成本， 而 “挖機(jī)+ 破碎錘 ” 的施工方案中全部成本皆視為可變成本， 可以求得當(dāng)疏浚土方量為 5.17萬(wàn) m3 時(shí)，兩個(gè)方案的綜合單位成本和總費(fèi)用相等。4 結(jié)語(yǔ) 在不考慮工期、資源等其他約束條件的情況下，對(duì)于無(wú)法采取爆破施工的中風(fēng)化泥巖的疏浚，當(dāng)疏浚土方量低于5.17 萬(wàn) m3 時(shí)，采用 “挖機(jī) + 破碎錘 ”方案較 “鑿巖棒 + 挖泥 船”方案成本低;而當(dāng)疏浚土方量大于 5.17 萬(wàn) m3 時(shí)，則采用