絞吸式挖泥船水下疏挖河渠施工工法

絞吸式挖泥船水下疏挖河渠施工工法1.前言為促進水利建設(shè)施工現(xiàn)代化，提高效率，縮短工期，保護生態(tài)環(huán)境及節(jié)能減排，并確保河渠開挖邊坡的質(zhì)量和性能，引導水利行業(yè)更好的可持續(xù)發(fā)展，水利行業(yè)突出特點就是生態(tài)環(huán)保、引進新工藝施工，而如何優(yōu)化施工工藝，加快施工進度縮短工期等，將成為影響水利行業(yè)工程發(fā)展的主要因素。針對本標段的河渠航道施工性質(zhì)，技術(shù)要求，環(huán)保標準，及借助以往的施工經(jīng)驗并加以優(yōu)化和創(chuàng)新，采用新型的航道水上作業(yè)施工工藝，并編制出具有同施工領(lǐng)域中具有應(yīng)用價值和參考價值的的“絞吸式挖泥船水下疏挖河渠施工工法”，本工法在實際施工的過程中得到了充分的利用，發(fā)揮了新工藝在河渠施工中預期的效果。2.工法特點2.1絞吸式挖泥船最大的優(yōu)點是單船作業(yè)可疏浚和吹填，將挖泥和輸送等工序連續(xù)完成，因此具有廣泛的適應(yīng)性和經(jīng)濟性。2.2與傳統(tǒng)的抓斗式挖泥船從機械設(shè)備性能上、工期以及在成本上具有先進性。絞吸式挖泥船選用的D390變頻測深儀、全站儀等進行控制設(shè)計高程，施工定位精確。2.3疏浚較為徹底，采用分條開挖將清淤區(qū)按挖泥船的清淤寬度40m進行分條，對于平行方向?qū)挾炔粔?0m的區(qū)域按照垂直方向進行分條，以便施工，提高功效，依據(jù)水源條件采用一定的順序清淤，同時避免清淤影響清淤底高程，保證工程質(zhì)量。2.4滿足環(huán)保標準，采用環(huán)保型絞吸式挖泥船，利用河道內(nèi)水流的速度確定鉸刀的轉(zhuǎn)速，能夠有效控制河道的渾濁度，降低施工污染。2.5施工效率高，河道斷面規(guī)則，為后續(xù)水下護坡施工提供基礎(chǔ)便利，實現(xiàn)短時間的工序銜接，具有較好的天氣和氣溫的適應(yīng)性，階段時間作業(yè)周期長。3.適用范圍本工法主要適用于Ⅱ級航道標準，疏浚土質(zhì)級別為Ⅱ-Ⅲ級的水下疏浚施工作業(yè)中。4.工藝原理絞吸式挖泥船由拖輪拖帶至施工區(qū)，利用DGPS精確定位在施工區(qū)挖槽起點，在完成與排泥管線的接卡等展布工作后，根據(jù)DGPS定位系統(tǒng)顯示設(shè)定的絞刀位置定深下放絞刀橋梁，進行開挖,被絞刀破碎的泥土通過挖泥船的大功率離心式泥泵將泥土通過排泥管線輸送至指定的納泥吹填區(qū)。5、施工工藝流程及操作特點5.1施工工藝流程圖5.1絞吸船施工工藝流程圖5.2操作要點5.2.1河渠水下疏挖施工1、拋錨定位施工前，依據(jù)現(xiàn)場踏勘資料、有關(guān)文件、施工圖紙等資料，仔細分析研究工程的土質(zhì)、水文、氣象、船舶動態(tài)、排泥距離，吹填高度、土質(zhì)對挖泥機具可能磨損的情況，需考慮施工期間船只機具的更換、改造、修理及備配件的儲備安排計劃，對控制施工安全、質(zhì)量關(guān)鍵的定位儀器、儀表進行校驗、檢定、必要時進行更新，補充油料、物料等。環(huán)保絞吸式挖泥船左右橫移是依靠卷揚機收放兩邊的鋼絲繩錨而得以實現(xiàn)的。因此，兩邊鋼絲繩的生設(shè)點必須牢固。經(jīng)現(xiàn)場勘查，挖泥船錨位可在水下拋錨生設(shè)。在水下拋設(shè)錨位時，錨位點應(yīng)設(shè)置明顯的浮標等水上標志，以保證輔助船的航行安全。2、開挖即開始啟動絞車液壓馬達，絞刀頭中速旋轉(zhuǎn)，切削挖掘水下土方。3、泥漿輸送及排棄環(huán)保絞吸式挖泥船通過船上離心泵的作用吸取絞刀切削挖掘的淤泥，并提升、加壓，泥漿通過排泥管線（浮管、灘地管）全封閉輸送，泥漿在進泥口區(qū)域排棄乳圍堰內(nèi)。4、挖泥船扇形橫挖、直線前進環(huán)保絞吸式挖泥船施工采用定位樁交替提升進步、扇形橫挖法，即始終以一根樁為主樁，對準挖槽中心線下插河床，作為橫移擺動中心，利用左右攬交替收放，擺動挖泥，通過主、副樁交替提升進樁。主樁前移的軌跡始終保持在挖槽中心線上，使絞刀的平面軌跡始終保持平行前移，避免重挖和漏挖現(xiàn)象。5、挖泥船生產(chǎn)調(diào)度為減少排距，增加工效，清淤時挖泥船尾部敷設(shè)的浮管為逐漸加入，以便保證排距最短，提高功效，降低油耗。5.2.2排泥管線架設(shè)1、管線類型由水上管、陸地管組成圖5.2.2-1排泥管線示意圖水上管線采用自浮式鋼管和膠管相隔連接結(jié)構(gòu)。鋼管規(guī)格為6米×Φ800mm,膠管規(guī)格為1.5米×Φ800mm。水上管線總長度為600米。一端與施工船排泥管連接,另一端加裝空氣釋放閥與水下管連接,中間每隔150米用錨水上固定,全部采用法蘭連接。水下管組裝是將組裝好的單元拼接后送入水中，入水端用浮筒架起,由錨艇控制其位置,在陸地吊車與水上錨艇的配合下,逐漸加長到所需要的長度。為了保證法蘭的接口密封不漏泥,對接時采用風動扳手,加固法蘭連接螺栓。圖5.2.2-2水下管各單元結(jié)構(gòu)圖圖5.2.2-3浮管連接示意圖5.2.3納泥吹填區(qū)本標段采用JHGT-31#、JHGT-32#、JHGT-33#、JHGT-34#、JHGT-35#共5個排泥場，兼做土方填筑的取土場，先取土后沖填，取土前應(yīng)將排泥場表層耕植土剝離，堆放于指定的堆土區(qū)作為排泥場沖填后的表面復耕土源。為保證施工進度，具備排泥的條件，排泥場進行分區(qū)取土形成納泥吹填區(qū)，并做好圍堰填筑、退水設(shè)施等相關(guān)附屬設(shè)施。退水口是整個退水系統(tǒng)的核心部分，關(guān)系到整個排泥場退水系統(tǒng)能否正常安全運行、回水泥漿濃度能否得到有效控制。根據(jù)本工程排泥場沖填區(qū)容量、回水流量、施工周期等特點采用創(chuàng)新型井型蜂窩式退水口。6.材料與設(shè)備6.1測量設(shè)備配置（見表6.1）表6.1測量設(shè)備統(tǒng)計表儀器設(shè)備型號精度指標單位數(shù)量備注測地型GNSS接收機（i80）1047021靜態(tài)平面精度：±（2+0.5x10-6D）mm高程精度：±（5+0.5x10-6D）mmRTK平面精度：±（8+1x10-6D）mm高程精度：±（15+1x10-6D）mmCORSRTK平面精度：±（8+0.5x10-6D）mm高程精度：±（15+0.5x10-6D）mm臺1合格測地型GNSS接收機（i80）1043755臺1合格測地型GNSS接收機（i80）1047032臺1合格測地型GNSS接收機（i80）1038431臺1合格測地型GNSS接收機（i80）1047020臺1合格測地型GNSS接收機（i80）1038460臺1合格全站儀1”1mm+1ppm臺1合格D390變頻測深儀測深范圍0.3-600米精度±1cm+0.1%h（h為水深值）臺5合格華微5號測量船測深范圍0.3-300米精度1±cm+0.1%h（h為水深值）臺1合格6.2機械設(shè)備配置（見表6.2）表6.2機械設(shè)備配置計劃表序號設(shè)備名稱型號及規(guī)格單位數(shù)量備注1絞吸式挖機船500m3/h艘52生活船與挖泥船配套艘53供油船與挖泥船配套艘24交通船與挖泥船配套艘55清障挖泥船360艘36反鏟SY285C臺57推土機SD16TL臺58自卸車20t臺15與開挖設(shè)備通用6.3勞動力配備計劃（見表6.3）表6.3主要勞動力配置計劃表序號工種人數(shù)備注1管理人員102船舶駕駛353水手84機械操作工155管道工107電焊工108電工109挖機駕駛員1510自卸汽車駕駛員1511推土機駕駛員107.質(zhì)量控制7.1根據(jù)挖土厚度和施工船只的機械能對開挖區(qū)進行分層、分條開挖；7.2為了避免形成欠挖土埂，條與條之間一般不少于5m的重疊區(qū)；7.3開挖深度的控制，施工期設(shè)固定水尺、臨時水尺各一把，在施工范圍內(nèi)設(shè)立固定水尺，隨時掌握水情變化，臨時水尺設(shè)在船舶前方不易被撞倒且容易讀數(shù)的地方，水位變化不大時，由駐船技術(shù)員早晚檢查水尺及讀數(shù)一次，駕駛員根據(jù)水位變化適時調(diào)整機械下放深度。7.4為確保水下開挖平面控制符合設(shè)計要求，斷面左、右岸均需布設(shè)施工控制樁和方向樁，并相互校核。各斷面的施工控制樁與方向樁與河床中心的間距相同。7.5斷面設(shè)置應(yīng)與原設(shè)計同位置、同樁號。橫斷面的方向應(yīng)沿河道沿河道開挖中心線垂直布設(shè)，河道曲線處應(yīng)布置成扇形。根據(jù)提供的開挖中心線坐標，可反算出開挖邊口線的絕對坐標，控制樁的坐標通過采用GPS放樣出各控制邊線。7.6放樣時設(shè)立縱向、橫向與橫斷面3種標志，標志采用醒目、易于區(qū)分的標桿、浮標或燈標，并能滿足夜間施工要求。縱向標志設(shè)在設(shè)計開口邊線上。橫向標志設(shè)在施工分界線及彎道處。橫向標志設(shè)5點標志：中心線，兩岸上、下開口邊線上。各種標志統(tǒng)一間距為50m-100m，彎道處加密至20m-30m。8.安全措施8.1建立安全檢查制度由各職能部門、作業(yè)隊組管理人員參加組成檢查組，對施工現(xiàn)場每月進行一次聯(lián)合安全大檢查，安全員及作業(yè)隊組安全管理人員對施工現(xiàn)場每班進行一次安全巡查，并填寫《安全檢查日志》，技術(shù)負責人及安全技術(shù)人員對設(shè)備工藝情況進行不定期的專項檢查。施工員在下達生產(chǎn)任務(wù)時，必須向施工作業(yè)隊進行書面安全交底。8.2加強安全教育項目經(jīng)理部全體人員在工程開工前必須接受進場安全教育。作業(yè)人員交換工種前進行新工種的安全技術(shù)教育，并經(jīng)考試合格后方可上崗，嚴格執(zhí)行“三級安全教育”。堅持全員安全教育制度，提高施工人員的自保與互保意識，將安全生產(chǎn)責任制落實到各職能部門，各作業(yè)班組責任到人。8.3完善安全保護設(shè)施合理布置施工場地，臨時房屋建筑集中布局，布置必須符合消防安全條例的規(guī)定及要求，施工現(xiàn)場設(shè)置醒目、統(tǒng)一的安全標志8.4嚴格控制方案審批程序和落實情況每一道工序開工前，必須作出針對性強、內(nèi)容詳盡的施工方案和方案落實執(zhí)行措施，報請監(jiān)理工程師審批后實施。方案審批后，及時下達施工技術(shù)、安全交底，實施過程中嚴格監(jiān)督檢查。8.5開展預測、預防工作針對施工過程中可能發(fā)生的安全事故，開展預測、預防工作，找出工程施工安全風險點，并制定出相應(yīng)的對應(yīng)措施，防患于未。8.5.1專職安全員經(jīng)常對現(xiàn)場進行巡視檢查，糾正安全生產(chǎn)中的各種隱患，發(fā)現(xiàn)違反操作規(guī)程的人員要立即制止，停工整改。8.5.2多工種作業(yè)時，必須設(shè)專人負責，統(tǒng)一指揮，相互配合。所有進入施工現(xiàn)場人員，必須按規(guī)定佩戴安全帽等個人勞動保護用品，凡不符合安全規(guī)定者，嚴禁上崗。9.環(huán)保措施9.1大力宣傳環(huán)境保護意識，項目部定期對每位員工進行環(huán)保教育，并且監(jiān)督其執(zhí)行情況，指定專門的環(huán)保監(jiān)督員，對工程的每一個工序進行監(jiān)督檢查，出現(xiàn)問題馬上會同項目部領(lǐng)導或當?shù)丨h(huán)保部門一起解決。9.2做好挖填土方的合理調(diào)配工作，及時做好擋護和防水臨時工程，避免在降雨期間挖填土方，以防止雨水沖刷造成的水土流失；9.3盡量減少施工期臨時占地，施工結(jié)束后將臨時場地恢復至平整狀態(tài)，并進行相應(yīng)的綠化，使在施工期破壞的植被逐漸得以恢復。9.4要建立有效的檢測和應(yīng)急處理機制，對下游水質(zhì)質(zhì)量實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)問題，立即采取措施或者臨時停止作業(yè)。9.5對于河底泥沙和棄土棄渣應(yīng)合理利用，盡量用于本工程的建設(shè)，對于無法利用的泥沙和棄土棄渣應(yīng)運至永久棄渣場處置，不允許隨意堆棄，不允許堆棄至河道中，盡量將其堆存在荒溝中，不得占用農(nóng)田、耕地、林地，同時做好攔渣壩與排水方案設(shè)計。對于施工人員生活垃圾，應(yīng)在施工現(xiàn)場配置一定數(shù)量的垃圾箱，定期清運至指定的地點處理。10.效益分析絞吸式挖泥船水下疏挖河渠施工的成功應(yīng)用，極大地提高了經(jīng)濟效益和社會效益，節(jié)約了施工成本，提高了施工效率，特別對航道淤泥量大，水下渠道原始地形復雜，難以進行河渠導流創(chuàng)造干地施工條件的施工任務(wù)中，有效替代了以往的航道干地施工的局限性，同時也為后序的水下護坡施工創(chuàng)造便利，從而加快工序的轉(zhuǎn)換。絞吸式挖泥船水下疏挖河渠施工極大地節(jié)省了在導流和排水的成本，同時基于疏浚船單船作業(yè)可疏浚和吹填的用途，將挖泥和輸送等工序連續(xù)完成，因此具有廣泛的適應(yīng)性和經(jīng)濟性。經(jīng)過我標段對本工法的實際利用及綜上各種情況的分析，絞吸式挖泥船水下疏挖河渠施工工法在未來水利航道施工領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用價值，在保證質(zhì)量與安全的同時極大地節(jié)約了施工總成本，加快了施工進度。絞吸式挖泥船水下疏挖河渠施工中產(chǎn)生大量的疏浚土，與此同時吹填工程需要大量的吹填土，將二者有機結(jié)合不僅可以解決吹填土資源不足的問題，也可實現(xiàn)疏浚土的綜合利用，為互利共贏之舉。另外，疏浚土吹填完成后可做為良田，土壤肥沃，適于耕種。結(jié)合引江濟淮工程（安徽段）江淮溝通段施工J010-2標項目分析，工程量分兩部分：第一部分為挖掘機能直接挖裝的岸邊：挖掘機先挖甩至岸邊晾曬→挖掘機二次裝車→自卸車運輸至排泥場。單價確定為15.35元/m3：挖2.4元/m3（1臺挖掘機挖裝2*1.2=2.4元/m3），推土機歸集3.76元/m3（推運60米，1.57臺時*240），裝運7.93元/m3{現(xiàn)場直接挖運，挖1*1.2=2.4元/m3；運輸5.53元/m3（運輸2km內(nèi)55元/車，淤泥裝車高度為0.8米，裝車體積為2.3*5.4*0.8=9.936）}，再加上9%稅后確定。第二部分為河中心淤泥：水上挖掘機挖裝至駁泥船，駁泥船再拉運至挖掘機能夠挖裝的岸邊，經(jīng)二次甩運至岸上→裝車→運輸至排泥場單價確定為19.65元/m3：挖3元/m3（1臺挖掘機挖裝2*1.5=3元/m3）；駁泥船運輸1.3元m3；二次裝運15.35元/m3。而絞吸式挖泥船施工單價為14.83元/m3，經(jīng)兩者比對采用絞吸式挖泥船可節(jié)約3587.33萬元。11.應(yīng)用實例11.1引江濟淮工程（安徽段）江淮溝通段J010-2標施工11.1.1工程概況引江濟淮工程（安徽段）江淮溝通段J010-2標位于淮南市壽縣境內(nèi)，為江淮溝通段茶庵鎮(zhèn)至瓦埠湖段河渠工程，施工樁號為J77+070~97+505，標段輸水渠道總長20.435km。輸水渠道渠道底寬60m，底高程13.4m，江淮溝通段按Ⅱ級航道標準設(shè)計。水下疏浚工程量為768萬m3。11.1.2實施情況引江濟淮工程（安徽段）江淮溝通段J010-2標項目建設(shè)過程中已投入吸式挖泥船水下疏挖河渠施工工法，已完成對J77+070-87+070的水下疏浚任務(wù)，采用挖泥船疏?？偭窟_到756萬m3，極大地加快了施工進度，節(jié)約了施工程成本，保證了施工安全，提高了施工質(zhì)量。11.2引江濟淮工程（安徽段）江淮溝