絞吸式挖泥船在精確疏浚水下邊坡時(shí)的質(zhì)量控制

絞吸式挖泥船在精確疏浚水下邊坡時(shí)的質(zhì)量控制摘要：絞吸式挖泥船具有疏浚效率高、疏浚經(jīng)濟(jì)性好、疏浚技術(shù)成熟等諸多優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使它廣泛用于水下清淤、航道開挖、填海造陸等工程。而今環(huán)保理念深入人心，水工建設(shè)中對(duì)水下邊坡的成坡質(zhì)量要求逐步嚴(yán)苛。本文將結(jié)合中國(guó)電建集團(tuán)港航建設(shè)有限公司在PADMA河道整治項(xiàng)目中精確疏浚邊坡的實(shí)例，淺談絞吸式挖泥船精確疏浚水下邊坡時(shí)的質(zhì)量控制。關(guān)鍵詞：絞吸式挖泥船、邊坡精確疏浚、質(zhì)量控制1．水下邊坡疏浚質(zhì)量的重要性隨著環(huán)保理念深入人心，河道治理、海岸治理已然成為水工建設(shè)的一個(gè)重要方向，此類工程建設(shè)通常施工工序?yàn)椋含F(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備—設(shè)備進(jìn)場(chǎng)—水下大土方疏?！逻吰率杩！聮佁罘雷o(hù)—水下基槽回填—陸上筑堤—筑堤防護(hù)。在這些施工工序中，水下邊坡疏浚無(wú)疑施工難度最大、技術(shù)要求最高，具體原因有：1.水下地質(zhì)情況復(fù)雜且施工過(guò)程中不易直接觀察其變化情況。2.河流、洋流、涌浪運(yùn)動(dòng)對(duì)邊坡的影響巨大且變化無(wú)常。3.水下邊坡疏浚時(shí)的直接擾動(dòng)對(duì)土體穩(wěn)定性影響巨大。4.水下邊坡疏浚一旦發(fā)生塌方、滑坡現(xiàn)象對(duì)周圍建筑、環(huán)境影響巨大，造成后續(xù)施工的工期、費(fèi)用增加。5.水下邊坡疏浚質(zhì)量對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量影響巨大，水下邊坡的平整度直接對(duì)水下土工布、水下土工袋、水下預(yù)制件的拋填質(zhì)量造成影響，從而對(duì)水下防護(hù)工程的防護(hù)效果造成影響。正是因?yàn)樗逻吰率杩Ｙ|(zhì)量不易控制且其成坡質(zhì)量對(duì)河道治理、海岸治理工程影響巨大，所以我們對(duì)水下邊坡疏浚質(zhì)量控制的研究極具意義。絞吸式挖泥船疏浚前的準(zhǔn)備工作疏浚是一個(gè)系統(tǒng)化的作業(yè)，要想保證疏浚質(zhì)量，必須做好準(zhǔn)備工作。2.1場(chǎng)地準(zhǔn)備疏浚開始前必須準(zhǔn)備好疏浚泥漿的排放場(chǎng)地，泥漿的排放場(chǎng)地設(shè)為回填施工時(shí)要注意排泥噴頭的擴(kuò)散處理，防止泥漿高速噴出對(duì)水體造成不必要的污染；泥漿的排放場(chǎng)地設(shè)為固定排泥場(chǎng)時(shí)要做好圍堰與退水口的建設(shè)，防止對(duì)周圍環(huán)境造成影響。疏浚開始前要依據(jù)實(shí)際情況利用岸管、潛管、浮管的組合布置好泥漿輸送管道，此工作要考慮到水域內(nèi)船舶通航需求。2.2測(cè)量準(zhǔn)備進(jìn)行疏浚前需先測(cè)量，通過(guò)浚前測(cè)量確定疏浚斷面內(nèi)的具體情況，然后依據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行疏浚施工設(shè)計(jì)。為防止測(cè)量后施工現(xiàn)場(chǎng)回淤或沖刷等情況造成測(cè)量與實(shí)際差距過(guò)大，浚前測(cè)量不宜過(guò)早，在疏浚前2天內(nèi)進(jìn)行即可。2.3設(shè)備準(zhǔn)備對(duì)疏浚精度要求小的大土方疏浚，幾乎所有的絞吸式挖泥船都可以滿足作業(yè)要求，本文分析的項(xiàng)目大土方疏浚設(shè)備是IHC公司設(shè)計(jì)的7025型絞吸式挖泥船；對(duì)于疏浚精度要求高的邊坡疏浚，要選用帶有自動(dòng)開挖功能的絞吸式挖泥船進(jìn)行，本文分析的項(xiàng)目邊坡精確疏浚設(shè)備是IHC公司的9029型絞吸式挖泥船，該船配備自動(dòng)挖泥控制系統(tǒng)。兩種設(shè)備詳情如下所示：型號(hào)最大挖深（m）排泥管直徑（mm）泥泵功率（kw）鉸刀開挖方式水下泵甲板泵功率（kw）直徑（m）702525700182518257502.22手動(dòng)9029299001500362615002.78自動(dòng)邊坡開挖精度目標(biāo)描述PADMA河道整治項(xiàng)目對(duì)水下邊坡疏浚精度要求極為罕見，此項(xiàng)目施工條件為：最大疏浚設(shè)計(jì)高程為-25m，土質(zhì)為粉細(xì)砂和部分淤泥質(zhì)粉土，設(shè)計(jì)坡度1:6，邊坡允許偏差在垂直坡面的方向上為±250mm以內(nèi)。在疏浚工程史上，如此高精度要求的邊坡疏浚幾乎從未有過(guò)，因此，該工程對(duì)高精度邊坡疏浚的發(fā)展極具意義。疏浚方案設(shè)計(jì)4.1大土方疏浚為避免邊坡土層過(guò)厚影響邊坡成坡效果，要先對(duì)疏浚區(qū)域的大土方進(jìn)行轉(zhuǎn)移，其方法是在留有邊坡保護(hù)層的基礎(chǔ)上對(duì)土方分條分層，自上而下依次進(jìn)行疏浚。在砂質(zhì)土條件下7025型船分層厚度不宜大于4m，邊坡保護(hù)層厚度不宜小于3m。4.2高精度邊坡疏浚最終邊坡疏浚亦應(yīng)分條分層，自上而下依次進(jìn)行，在砂質(zhì)土條件下9029型船疏浚邊坡最后3m土層宜分三次，其分層厚度分別為1.5m、1.0m、0.5m。疏浚過(guò)程中質(zhì)量控制要點(diǎn)5.1防止定位導(dǎo)航和船舶位置、深度深度誤差是疏浚質(zhì)量控制的前提疏?？刂葡到y(tǒng)主要通過(guò)GPS采集挖泥船坐標(biāo)信息以確定挖泥船位置及航向，GPS出現(xiàn)誤差會(huì)使挖泥船在作業(yè)區(qū)域定位不準(zhǔn)，在空間位置上出現(xiàn)誤差，造成自動(dòng)開挖時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。施工過(guò)程中GPS出現(xiàn)誤差的常見原因有：GPS信號(hào)微弱、基站異常、GPS接受器異常、自動(dòng)挖泥控制系統(tǒng)軟件運(yùn)行異常。為保障施工質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)GPS信號(hào)異常應(yīng)暫停施工，并對(duì)其進(jìn)行排查與處理，直至GPS恢復(fù)正常方可繼續(xù)施工。為了確認(rèn)挖泥船的偏移參數(shù)是否合理，可以通過(guò)檢查絞刀和主樁的GPS坐標(biāo)精度來(lái)判斷整個(gè)挖泥船平面上的位置精度，鉸刀下放深度精度可以通過(guò)“水線校準(zhǔn)法”校準(zhǔn)。5.2挖泥船操作者的職業(yè)素養(yǎng)是疏浚質(zhì)量控制的關(guān)鍵挖泥船操作者要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，在最終邊坡疏浚時(shí)還要注意以下細(xì)節(jié)：1.在邊坡拋錨時(shí)脫泵，防止吸口對(duì)邊坡持續(xù)影響。2.換樁操作前先將鉸刀抬離設(shè)計(jì)面至少1m,防止吸口對(duì)邊坡持續(xù)影響。3.禁止將錨拋在保護(hù)層少于1.5m的邊坡上。4.利用岸錨進(jìn)行疏浚且開挖深度較深時(shí)需在橫移繩下加墊浮筒抬高橫移纜，防止刮蹭邊坡。5.邊坡開挖過(guò)程中保持橫移速度在20~25m/min，勻速開挖保證成坡均勻。每次臺(tái)車步進(jìn)距離0.7/0.8m，保證開挖干凈無(wú)欠土。6.邊坡開挖時(shí)必須檢查絞刀模式為邊坡開挖，控制絞刀勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，將絞刀轉(zhuǎn)速設(shè)定為10~20r/min，保證成坡均勻。7.最終邊坡開挖期間，泥泵流速不宜過(guò)快，防止局部松散等特殊土質(zhì)由于吸力過(guò)大造成超挖。5.3施工過(guò)程中的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)是邊坡質(zhì)量的重要保證我們要充分利用數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)施工狀況進(jìn)行了解、判定。施工過(guò)程中測(cè)量船要及時(shí)對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)，疏浚工程師依據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)糾偏。施工中，船上的泥漿濃度、鉸刀負(fù)荷、橫移拉力等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)土層厚度特別敏感，在土層厚度一致的環(huán)境中疏浚突遇泥漿濃度變大、鉸刀負(fù)荷變高、橫移拉力變大的情況要特別留意水下塌方、滑坡的質(zhì)量事件發(fā)生。水下邊坡疏浚遭遇塌方、滑坡質(zhì)量事件的處理塌方、滑坡是水下邊坡疏浚過(guò)程中影響最大的質(zhì)量事故，要極力避免。在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有塌方、滑坡跡象時(shí)，及時(shí)停止施工防止擴(kuò)大，同時(shí)測(cè)量船及時(shí)對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)分析塌方、滑坡的成因，采取相應(yīng)措施對(duì)其進(jìn)行處理。通常塌方、滑坡趨于穩(wěn)定后，應(yīng)及時(shí)在超過(guò)設(shè)計(jì)邊坡的深坑內(nèi)拋填沙袋，防止過(guò)陡邊坡受到擾動(dòng)造成的新的塌方、滑坡。絞吸式挖泥船在對(duì)水下邊坡進(jìn)行精確修坡的具體應(yīng)用PADMA河道整治項(xiàng)目利用IHC公司9029型船，根據(jù)科學(xué)的疏浚設(shè)計(jì)與嚴(yán)格的質(zhì)量控制，在10km河道整治范圍內(nèi)的實(shí)際疏浚工程中，實(shí)現(xiàn)在水下深度29m范圍內(nèi)，邊坡高程誤差±250mm范圍內(nèi)成坡。其具體疏浚質(zhì)量效果如下圖所示：PADMA河道整治項(xiàng)目疏浚成坡