粘性土航道免掃淺施工工法安全措施

采用《粘性土航道免掃淺施工工法》施工時，除應執(zhí)行國家、地方的各項安全施工的規(guī)定外，尚應遵守注意下列事項：

1.認真貫徹“安全第一、預防為主”的方針，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，設立專職安全員，執(zhí)行安全生產(chǎn)責任制，明確各級人員職責，抓好工程的安全實施。

2.建立完善施工安全保證體系，加強施工作業(yè)過程中的安全檢查，確保作業(yè)標準化、規(guī)范化。

3.確保投入設備完好、有效，船舶要適航、員工要適任。

4.船舶駕駛員在注意上線的同時，也要注意附近的船舶動態(tài)，時刻注意安全。

《粘性土航道免掃淺施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：

• 執(zhí)行相關(guān)國家及行業(yè)的現(xiàn)行技術(shù)標準

1.《疏浚工程技術(shù)規(guī)范》JTJ 319-99。

2.《疏浚與吹填質(zhì)量檢驗標準》JTJ 324-2006。

• 質(zhì)量控制措施

1.制定分層、定深施工方案。

2.施工過程中正確掌握通航干擾、風流影響，按照計算機電子海圖屏幕的計劃航線及疏浚監(jiān)測平臺顯示的軌跡線，進行準確上線與布線。

3.分層施工過程中，采取定深浚挖，操耙手要注意真空、濃度的變化，及時調(diào)整耙頭姿態(tài)。

4.基建工程分層施工中，挖足邊坡，滿足坡比要求，使航道、邊坡同步增深。

5.通過各道工序（分層）的施工質(zhì)量，確保整體的施工質(zhì)量。

6.施工全過程采取定深浚挖，舵工高精度操舵，操耙手全神貫注操耙。

7.定期校驗、校核儀器和儀表，保證儀器、儀表的精度。

8.加強分析監(jiān)測力度，保證監(jiān)測及時準確。

《粘性土航道免掃淺施工工法》所用的材料及設備明細如下：

1.材料

燃、潤油：船用柴油、潤滑油等各種油料，其主要參數(shù)如表2。

2.設備

耙吸挖泥船：各類挖泥船主要性能參數(shù)如表3。

挖泥船的主要挖掘器具是耙頭，耙頭結(jié)構(gòu)主要分為兩類，即加利福尼亞型耙頭和IHC耙頭。兩類型耙頭在前面部分的結(jié)構(gòu)基本相同，而耙唇處的結(jié)構(gòu)有較大差異，其他類型的耙頭也都是在耙唇位置存在結(jié)構(gòu)設計上的不同，適用于不同的土質(zhì)。

耙頭構(gòu)件有：吸入口、格柵、顎板、耙軸、壓鐵、進水口、耙齒、高壓沖水、橡皮靠墊、天窗等。通過改進耙頭構(gòu)件能達到提高施工效率的目的。

參考資料：

粘性土航道免掃淺施工工法適用范圍

《粘性土航道免掃淺施工工法》的適用范圍為：土質(zhì)為黏性土質(zhì)的航道或港池基建性或維護性工程。

粘性土航道免掃淺施工工法工藝原理

《粘性土航道免掃淺施工工法》的工藝原理敘述如下：

1.在分層施工中操耙手以分層深度控制下耙深度，嚴格按照各分層水深要求進行開挖，定深控制浚挖，并通過駕駛員的精確上線保證耙頭始終緊貼河床，泵吸始終處于飽和挖實狀態(tài)，施工效率得到最大發(fā)揮。避免了常規(guī)浚挖過程中因河床深淺不一、高低起伏不平、耙頭跳躍而形成“放空”造成施工的泵吸效率低下的問題。

2.在各分層施工過程中，改變傳統(tǒng)的三班駕駛員各分一帶的施工工藝，而以整個施工區(qū)的淺點、淺區(qū)為目標進行走線。駕駛員整體綜合考慮淺區(qū)位置、通航干擾和風流影響等因素，利用疏浚監(jiān)測平臺提供的精確的耙頭深度與位置指示，以及直觀的橫縱斷面和三維地形功能，運用高超的操船工藝，主動控制兩個耙頭的走線，對局部范圍的淺區(qū)和孤立淺點采取主動精確過耙。在其處于初始階段且易于浚挖時，便即予以掃除，避免后期形成淺埋、壟溝，增加后期掃淺難度。這種對淺區(qū)的主動式浚挖貫穿施工全過程。

3.船舶配置大屏幕顯示器，施工時駕駛員按需選擇疏浚監(jiān)測平臺提供的各種功能窗口，盡可能放大屏幕仔細觀察耙頭走線，并利用耙跡記錄和施工過程回放功能，控制對不同水深分布、不同土質(zhì)區(qū)域的過耙頻率，避免漏挖、超挖，實現(xiàn)均勻增深。

4.在耙吸挖泥船的耙頭上分別加裝不同形狀的耙齒，“刀形”耙齒具有切割作用，“倒T形”耙齒具有切割和提升松土的作用，“鏟形”耙齒或“平形，，耙齒具有提升松土的作用。施工時耙齒對地呈45°，通過耙頭對地運動使耙齒插入泥土中切割并提升黏土。通過調(diào)整耙頭格柵安裝位置，適當?shù)募哟蟀翌^格柵通道，使黏土可以順利通過格柵，提高了挖泥效果。

5.將傳統(tǒng)工程后期的“掃淺”化整為零，分攤至各分層開挖階段中，改變了傳統(tǒng)“前期大量開挖、后期低效掃淺”的施工方法，避免在工程后期因掃淺造成時間、設備等資源的浪費。

粘性土航道免掃淺施工工法施工工藝

• 工藝流程

《粘性土航道免掃淺施工工法》的施工工藝流程見圖1。

• 操作要點

《粘性土航道免掃淺施工工法》的操作要點如下：

1.浚前測量及工前準備

1）運用單波束或者多波束測深儀，獲得施工區(qū)域的水深情況，計算出比較精確的工程量，同時根據(jù)水深情況確定分層的計劃。收集并分析施工區(qū)域土質(zhì)資料、水文、氣象資料、船舶通航密度、通航條件、小船漁船等影響航行的因素。

2）耙頭加裝耙齒；截至2009年，耙齒多安裝在把頭的活動罩上，新增的耙齒安裝在耙頭固定體的耐磨塊上，通過改進耙頭耐磨塊的形狀并重新排列，使耙齒能夠快速拆裝。根據(jù)土質(zhì)資料選擇耙齒數(shù)量和形狀（"刀形"或"倒T形"），見圖2。

3）改進格柵；根據(jù)泥泵葉輪孔徑調(diào)整格柵，減少格柵材料的徑向面積，使耙頭格柵的通過面積盡量增大。以4500立方米自航耙吸挖泥船為例，將耙頭格柵由原來的300毫米×330毫米增大到450毫米×330毫米，材料由原來的直徑50毫米的圓鋼改為厚度25毫米的鋼板。

4）對船舶設備的參數(shù)進行率定或校正，主要包括耙臂垂直、水平傳感器、吸口吃水傳感器、潮位遙報儀、DGPS等。儀器儀表的精確程度，對施工質(zhì)量起著決定性的作用。

5）根據(jù)工況條件決定船舶的布線；根據(jù)土質(zhì)的密實情況，決定布線的間距。

6）根據(jù)浚前水深圖制作MTX文件（包含x、y，z三維變量，即平面位置和深度），用于浚前二維橫縱向斷面和三維地形顯示，并制作一個空的MTX文件用于保存耙頭過耙信息，并自動生成已挖掘二維橫縱向斷面和三維地形顯示，見圖3。

7）對需要進點的船舶進行施工方案、施工要求、質(zhì)量、安全、環(huán)保等事項的技術(shù)交底。

2.分層施工計劃

綜合工程需增深的深度及工程節(jié)點、參建施工船舶的破土性能，特別是黏性土土質(zhì)制定分層方案，一般以0.3~1.0米為一層開挖層，貫人擊數(shù)>15的土質(zhì)不超過0.3米，貫入擊數(shù)<4的土質(zhì)不超過1米。

邊坡區(qū)域則呈現(xiàn)由淺至深、均勻臺階型增深，確保邊坡坡比質(zhì)量，如圖4。

3.現(xiàn)場施工方法

現(xiàn)場施工作業(yè)一般采用裝艙溢流法，這是耙吸挖泥船最主要、最常規(guī)的施工方法。當挖泥船進入指定的開挖帶內(nèi)，啟動泥泵，根據(jù)屆時潮位將耙頭下放至泥面，將耙管內(nèi)的清水和低濃度泥漿直接排出舷外，待泥漿達到一定濃度后再打開進艙閘閥裝艙。待泥艙滿艙后繼續(xù)泵吸泥漿進艙，使泥艙上層低濃度的渾水從泥艙溢流口溢岀，根據(jù)不同土質(zhì)控制溢流時間，盡可能使泥艙的裝載量最大、土方量最多。然后停泵起耙，把裝載的泥砂運到指定的拋泥區(qū)拋卸。

4.實施與監(jiān)測分析

1）在保證安全工況條件許可的情況下，對于重點難挖淺區(qū)，采用拖耙調(diào)頭施工方法，增加對淺區(qū)的斜向或橫向破土作用，可以避免壟溝的產(chǎn)生，提高挖掘效果。

2）為了讓耙齒切入泥土，通過調(diào)低波浪補償器壓力提高耙頭對地壓力，同時挖泥航速要求適當?shù)脑黾?，一般控制?~4節(jié)速度。

3）施工過程中，經(jīng)常采集泥樣，隨時掌握土質(zhì)的變化情況。

4）嚴格按照分層施工計劃實行定深挖泥。

5）根據(jù)耙頭的有效寬度和黏性土土質(zhì)決定布線的間距，貫入擊數(shù)>15的土質(zhì)間距要小，貫入擊數(shù)<4的土質(zhì)間距要大，總體來說布線間距越小越好，但是走完一遍布線所需時間也越多。

6）駕駛員結(jié)合水深圖進行施工，盡量選擇每個分層中的淺點上線施工，同時操耙手要及時調(diào)整下耙深度。

5.輔助施工軟件的運用

1）耙吸疏浚監(jiān)測平臺提供精確的耙頭下放深度指示，操耙手可以實時控制下耙深度，以此來進行定深施工。

2）實現(xiàn)耙頭在浚挖區(qū)域浚前水深圖的橫、縱斷面和三維地形上的精確位置指示，駕駛員據(jù)此駕駛船舶，操耙手據(jù)此控制耙臂，對局部范圍的淺區(qū)和孤立淺點采取主動精確過耙，實現(xiàn)對淺區(qū)的主動式精確挖掘，見圖5。

3）結(jié)合施工船耙頭軌跡深度顯示功能和水深色塊顏色變化，以及系統(tǒng)根據(jù)過耙深度自動生成的已挖掘斷面顯示功能，駕駛員可以直接對挖掘效果進行了解，避免因重復上線造成效率損失，或者對沒有走到位的區(qū)域進行拾遺補缺，施工軌跡見圖6。

4）通過歷史施工過程回放可以回溯駕駛員和操耙手的工作過程，不僅可以對其工作質(zhì)量進行監(jiān)督，還能對存在的質(zhì)量隱患成因進行直觀的分析和判斷，以便進行及時的糾正和指導。

《粘性土航道免掃淺施工工法》的工法特點是：

1.該工法充分利用疏浚監(jiān)測平臺的新技術(shù)，將傳統(tǒng)的施工工藝注入新的理念和元素，能使淺點與壟溝在施工過程中即消滅于萌芽狀態(tài)，且免除了工程后期常規(guī)掃淺施工階段，真正實現(xiàn)了均勻增深，能更好地控制航道的平整度，減少超深、超寬造成的廢方。

2.通過在自航耙吸挖泥船耙頭上加裝“刀形”或“倒T形”等不同形狀的特殊耙齒，解決黏性土區(qū)域耙頭破土難的問題；適當?shù)卣{(diào)整耙頭格柵安裝位置，加大耙頭格柵通道，解決耙頭易被黏性土阻塞問題，確保輸送管道通順。

3.不僅大大縮短了耙吸船常規(guī)施工需要的掃淺時間，而且施工質(zhì)量也有大幅提高，超挖控制明顯優(yōu)于常規(guī)施工方法，最終耙吸船的施工效率得到了提高。

4.該工法簡單實用，但是需要疏浚監(jiān)測平臺新技術(shù)的支持，且對操作人員的業(yè)務能力、監(jiān)測設備精度要求較高。

耙吸挖泥船在疏浚施工過程中，由于耙頭著床寬度有限，且受到潮流、風和土質(zhì)等自然影響以及航道中其他航行船舶的干擾，再加上原有施工工藝技術(shù)手段的落后，不可避免地存在超挖、漏挖現(xiàn)象，造成施工床面上出現(xiàn)高低不平的淺點和壟溝，耙吸船不得不在工程后期耗費大量的時間進行低效的掃淺施工，這一問題在黏性土航道疏浚工程施工中表現(xiàn)得尤為突出。根據(jù)《疏浚巖土分類標準》JTJT320-96，黏性土共分4類，其主要特性指標如表1所示。

由于黏性土不易坍塌的土質(zhì)特性，施工過程中形成的淺點和壟溝一旦沒有被及時清除，隨著施工浚挖深度的增加，淺點和壟溝的高差往往將繼續(xù)加大，耙吸船耙頭接地施工時極易從高處滑落，增加了工程后期掃淺施工的難度；同時在開挖黏性土時，由于大塊黏土極易堵塞耙頭，造成泥泵吸入面積的大幅減少，不僅施工效率低下，而且極易造成泥泵氣蝕。因此，有必要研究黏性土航道疏浚的針對性施工工法，大幅改善耙吸挖泥船對黏性土航道的施工效果。

公司在營口、連云港、洋山等航道疏浚工程中，積極開展了“黏性土航道免掃淺疏浚關(guān)鍵技術(shù)研究”，把疏浚監(jiān)測平臺的新技術(shù)運用到傳統(tǒng)施工過程中，使耙吸挖泥船具備了主動控制精確上線、精確下耙施工的能力，使淺點與壟溝在施工過程中即消滅于萌芽狀態(tài)；并通過簡單的設備改裝，解決黏性土區(qū)域耙頭破土難和易阻塞的問題。公司在該關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上形成了《粘性土航道免掃淺施工工法》。

《粘性土航道免掃淺施工工法》的環(huán)保措施如下：

1.環(huán)境因素識別、評價和控制的策劃和危險源辨識、風險評價和控制的策劃。

2.識別和辨識施工范圍內(nèi)的環(huán)境因素和危險源，并負責具體實施管理方案。

3.嚴格遵守《海洋保護法》，嚴格執(zhí)行國家關(guān)于海洋環(huán)境保護的各項規(guī)定，在海洋局指定拋泥區(qū)進行泥土處理。

4.集中油污、污水并且妥善處理，嚴防油污、污水泄漏，做好溢油事故的應急處理預案。

5.按規(guī)定處理在施工、生活過程中產(chǎn)生的各類垃圾。

6.積極配合海洋環(huán)保部門，做好海洋環(huán)保部門要求的其他工作。

《粘性土航道免掃淺施工工法》的效益分析是：

根據(jù)由淺到深開挖、分層均勻增深原則，充分利用疏浚監(jiān)測平臺的平面和斷面顯示功能，縱向精確定深，平面精確定位，做到船舶到位、耙頭到位，避免耙頭空放，實施精細化施工，不僅免除了常規(guī)施工后期的掃淺施工，加快了施工進度，而且有利于提高施工質(zhì)量，減少費方。同時解決了黏土質(zhì)區(qū)域破土難、易堵塞耙頭等難題，提高了施工效率。

在連云港2006年廟嶺二期港池調(diào)頭區(qū)拓寬增深工程、長江口深水航道治理三期工程、上海洋山深水港區(qū)一期工程外航道疏浚工程中應用該工法，通過減少超挖土方，給公司創(chuàng)造了1300余萬元的效益。

注：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

《粘性土航道免掃淺施工工法》的應用實例如下：

• 實例1：上海洋山深水港區(qū)一期工程外航道疏浚工程

上海洋山深水港區(qū)一期工程外航道疏浚工程，位于小覆山l北側(cè)黃澤洋海域的進港外航道部分區(qū)段水深條件相對較差，需采用疏浚的方式達到其設計水深的要求，稱為人工疏浚段；人工疏浚航槽長度為10.34千米，縱向斷面水深呈隆起的饅頭狀，施工土質(zhì)為黏性土，工程難度較大、工期較緊、施工任務較重。

為了保證工期和施工質(zhì)量，公司采用了黏性土航道免掃淺疏浚施工工法，通過疏浚監(jiān)測平臺提供的過耙航槽斷面和直觀的三維地形的不斷實時更新顯示，以及斷面瀏覽、水深色塊等功能，實現(xiàn)了較高的施工效率和良好的平整度控制。根據(jù)上海海測大隊洋山航道人工疏浚段竣工測量數(shù)據(jù)分析∶航道中部水域（航道中心、組線兩側(cè)95米范用內(nèi)）平均水深為16.92米。且無小于16.5米的淺點；航道邊續(xù)水域（航道底邊線向內(nèi)各47.5米范圍內(nèi)）平均水深為16.89米，也不存在小于16.5米的淺點；兩側(cè)邊坡平均坡比分別為1:18和1:17.9，都緩于設計邊坡1:15的坡比。規(guī)范允許超寬9米、超深0.7米。該工程最終竣工超寬7米，超深0.4米。

• 實例2：連云港2006年廟嶺二期港池調(diào)頭區(qū)拓寬增深工程

連云港港地處江蘇省北部黃海海州灣西南岸，是隴海、蘭新鐵路沿線廣大地區(qū)最經(jīng)濟便捷的出?？冢侵袊睾Ｖ鳂屑~港之一，是中國沿海中部能源外運和對外貿(mào)運輸?shù)闹匾诎?。連云港廟嶺港區(qū)港池調(diào)頭區(qū)擴建疏浚工程，是連云港15萬噸級航道擴建工程的配套項目，包括廟一調(diào)頭區(qū)、34號泊位區(qū)及29號、30號泊位港池及調(diào)頭區(qū)3個部分，工程分別浚挖至-16.0米、-18.2米、-15.0米。

其中連云港廟嶺二期港池調(diào)頭區(qū)拓寬增深項目的后期掃淺階段，于2006年6月底開工，工期僅有25天，總工程量達38萬立方米，且施工土質(zhì)主要為黏性土。根據(jù)公司在連云港的施工經(jīng)驗，由于黏性土不易坍塌，施工過程中形成的淺點和壟溝一旦沒有被及時清除，隨著施工浚挖深度的增加，淺點和壟溝的高差往往將繼續(xù)加大，耙吸船耙頭接地施工時極易從高處滑落，增加了工程后期掃淺施工的難度；同時在開挖黏性土時，由于大塊黏土極易堵塞耙頭，造成泥泵吸入面積的大幅減少，不僅施工效率低下，而且極易造成泥泵氣蝕。

為了優(yōu)質(zhì)、高效完成該工程，公司安排已安裝"耙吸疏浚監(jiān)測平臺"的4008輪進駐現(xiàn)場。"耙吸疏浚監(jiān)測平臺"作為公司當時的最新研發(fā)成果，它提供了精確的耙頭下放深度和位置指示功能，并實現(xiàn)耙頭在浚挖區(qū)域浚前水深圖的橫、縱斷面和三維地形上的精確位置指示，使耙吸挖泥船具備了主動控制、精確上線、精確下耙施工的能力；同時結(jié)合耙吸船耙頭軌跡深度顯示和水深色塊顏色變化。以及系統(tǒng)根據(jù)過耙深度自動生成的已挖掘斷面顯示功能，駕駛員可以直接對挖掘效果進行了解，避免因重復上線造成效率損失，或者對沒有走到位的區(qū)域進行拾遺補缺；此外，還可以通過歷史施工過程回放回溯駕駛員和操耙手的工作過程，不僅可以對其工作質(zhì)量進行監(jiān)督，還能對存在的質(zhì)量隱患成因進行直觀的分析和判斷，以便進行及時的糾正和指導，避免了工程后期的掃淺施工，提高了施工效率。

連云港廟嶺二期港池調(diào)頭區(qū)拓寬增深工程后期掃淺階段的施工分成南、北兩個半槽實施，其中南半槽由安裝了"耙吸疏浚監(jiān)測平臺"的航浚4008輪施工，該輪充分利用新技術(shù)，做到了縱向精確定深、平面精確定位，實現(xiàn)立體化、精細化施工，僅15天整個南半槽就基本成型，比預計工提前了10天；而掃淺工程量與南半槽相近的北半槽由尚未安裝"耙吸疏浚監(jiān)測平臺"的其他船舶采用常規(guī)施工方法施工，相同掃淺時間則形成大片壟溝與淺點。南槽完工后，航浚4008輪支援北半槽施工，應用該工法僅用10天就完成了全部任務，滿足了工期要求，工程質(zhì)量符合設計要求。

• 實例3：長江口深水航道治理三期疏浚工程

長江口深水航道治理三期工程航槽全長92.27千米，航道設計底寬從350~400米，計算允許超寬3.0米，水深由-10米增深至-12.5米，計算允許超深0.3~0.5米，邊坡1:20。其中施工區(qū)段上游內(nèi)航道大約12千米的區(qū)域黏性土分布較集中，土質(zhì)較硬。

公司采用《黏性土航道免掃淺疏浚施工工法》，根據(jù)施工條件和船舶性能制定了可行的施工方案。在施工過程中，參建船舶應用疏浚監(jiān)測平臺的橫縱斷面和三維地形顯示功能，做到了對局部范圍的淺區(qū)和孤立淺點采取主動精確過耙，在其處于初始階段易于浚挖時即予以掃除，避免后期形成淺埂、壟溝；并利用幫跡記錄和施工過程回放功能，控制對不同水深分布、不同土質(zhì)區(qū)域的過耙頻率，實現(xiàn)均勻增深，有效的控制超深、超寬，提高了施工區(qū)段的平整度。

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布《關(guān)于公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質(zhì)[2011]154號，《粘性土航道免掃淺施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。 2100433B

《抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法》的效益分析是：

1.在港口與航道疏浚工程中，由于抓斗式挖泥船自身設備的局限性，施工后期難免存在大量的淺點需重復施工，抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺法與傳統(tǒng)的逐點清挖法比較，不僅具有效果好、精度高的特點，而且彌補了抓斗船設備自身的缺點，提高了掃淺施工效率。

2.與傳統(tǒng)的抓斗挖泥船逐點清挖法比較，清淺施工時間可縮短60%以上，清淺施工成本可降低40%以上。

3.抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺法的掃淺平板制作簡單、方便，易于推廣。

4.抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺法在施工過程中充分利用了"去高填低"的原理，無需泥駁對疏浚土進行外運，節(jié)約了能源，降低了施工成本，同時減少了對拋泥區(qū)水環(huán)境的污染。

5.抓斗挖泥船在疏浚施工中是一種不可或缺的施工設備，疏浚后期的掃淺又是不得不面臨的技術(shù)難題，該工法在疏浚施工中的應用為港口與航道疏浚后期掃淺提供了技術(shù)支持，具有良好的社會效益。

6.采用該工法清淺，抓斗挖泥船在開挖時可按照梅花形挖泥法（如圖4所示），將淺點與超深控制一定在一定范圍內(nèi)（如0.5米以內(nèi)），施工后期再使用平板法進行掃淺，效果明顯，具有良好的經(jīng)濟效益。

《抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法》的應用實例如下：

• 實例1：大連大窯灣港區(qū)航道建設工程北航段疏浚工程（標段一）

該工程位于大連市開發(fā)區(qū)大窯灣港內(nèi)，受風浪影響小，平均潮差2.36米，最大漲潮流速0.57米/秒，最大落潮流速0.29米/秒。施工內(nèi)容主要為航道淤泥、黏十的開挖，總工程量359.4萬立方米，航道全長約2千米，設計航道底寬230米，轉(zhuǎn)彎段最寬達326米，浚后設計標高為-15.0米，施工總面積約50萬平方米（不含超寬及邊坡）。該工程建設單位為大連市港口公用基礎(chǔ)設施建設管理中心，施工單位為長江重慶航道工程局。該工程于2006年11月20日開工，2008年5月30日完工，其中施工后期掃淺時間20天。

施工前期主要采用絞吸式挖泥船開挖覆蓋層淤泥及少量黏土，后期由于土質(zhì)較硬，主要采用抓斗挖泥船開挖。由于工程量大，工期緊，下層施工主要采用的是2009年前中國最大的抓斗挖泥船"長鷹50"，其抓斗重達120噸。在施工過程中按平均0.5米超深作為目標進行控制，達到設計水深的部分平均超深得到了較為有效的控制，但是仍出現(xiàn)了大量淺點。在該工程后期清淺階段，用"長鷹50"抓斗挖泥船按照該工法的施工工藝進行掃淺施工，取得了良好的效果。

根據(jù)"長鷹50"的抓斗特點制作安裝掃淺平板，施工準備工作中調(diào)試好GPS電子導航水深圖、深度指示儀、船機設備等。"長鷹50"采用鋼樁定位方式，掃淺分條寬度根據(jù)船寬27米確定為25米；進關(guān)距離根據(jù)掃淺平板的長度12米確定為10米，每關(guān)掃淺面積約為250平方米。為保證掃淺平板下放深度的準確性，在安裝完掃淺平板后重新對平板下邊緣零點進行校準，與抓斗操作室上的深度指示儀保持一致。一次掃淺分層厚度按20厘米控制，同時施工過程根據(jù)掃淺區(qū)域周邊水深及土質(zhì)情況進行調(diào)整，以避免泥層堆積越過掃淺平板。形成新的淺區(qū)。掃淺方向根據(jù)測圖淺占和深坑分布確定同一深度往返一次掃淺。掃淺時，控制橫移側(cè)推掃淺平板的速度在0.5米/秒內(nèi)，并保持掃淺平板橫移側(cè)推速度均勻。

通過采用平板側(cè)推掃淺方法，僅用20天的時間完成了約50萬平方米的掃淺面積，工期大為提前。多波束測圖顯示掃淺區(qū)域無任何淺點，統(tǒng)計平均超深僅0.23米，完全符合規(guī)范要求。

如果按"長鷹50"傳統(tǒng)的逐點清淺方法施工，每正常進一關(guān)加上挖泥的平均用時約48分鐘，而采用平板側(cè)推掃淺法，每進一關(guān)和掃淺的平均時間只有16分鐘，節(jié)約了2/3的施工時間。采用清挖方式，通過測算，挖泥船每小時油耗比采用平板側(cè)推掃淺法多消耗100千克左右。采取清挖方式，還將產(chǎn)生大量的廢方，需要泥駁外運，平板側(cè)推掃淺法利用"去高填低"的原理，不需要外運泥土。

• 實例2：大連大窯灣航道改擴建二期工程（中心航段與北航段連接段）疏浚工程

該工程位于大連市開發(fā)區(qū)大窯灣港內(nèi)，施工區(qū)受風浪影響很小，平均潮差2.36米，最大漲潮流速0.57米/秒，最大落潮流速0.29米/秒。施工內(nèi)容主要為航道淤泥、黏土的開挖，總工程量216萬立方米，浚后設計標高為-15.0米。

該工程由長江重慶航道工程局施工，在2008年5月進入后期清淺階段，采用抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工藝進行施工。在抓斗挖泥船"長鷹50"的抓斗上安裝掃淺平板裝置，依靠抓斗及掃淺裝置自身足夠的重量、橫移抓斗產(chǎn)生的慣性以及吊臂旋轉(zhuǎn)拖帶掃淺平板產(chǎn)生的側(cè)推力，利用"去高填低"的原理，將淺區(qū)泥土側(cè)推至深坑，使施工區(qū)域有較高的平整度，達到設計標高，符合驗收要求。整個掃淺施工過程按施工工藝流程及操作要點有序進行，確保了掃淺施工質(zhì)量，工程質(zhì)量達到優(yōu)良標準。掃淺施工中，施工單位克服了掃淺面積大，淺點多的困難，改傳統(tǒng)的抓斗挖泥船逐點清挖方法為平板掃淺方法施工，降低了船機設備的使用成本，提高了清淺施工工效，全部掃淺共用時14天，比常規(guī)的清挖施工方法節(jié)約22余天。

• 實例3：三峽庫區(qū)胡家灘航道維護疏浚工程

胡家灘位于長江三峽庫區(qū)內(nèi)，該河段為寬淺型河段，在三峽水庫175米蓄水后，受水庫回水影響，流水減緩，發(fā)生泥砂大量落淤。該河段航道狹窄，若在低水位時施工，必須禁航，對航運影響大，且施工與通航的矛盾非常突出，為保證水庫消落期航道暢通，需在高水位時期提前進行航道維護疏浚施工。在三峽水庫壩前水位170米以上時，胡家灘受回水頂托，施工區(qū)流速平緩，疏浚物以淤砂夾少量卵石為主，在抓斗挖泥船施工后期清淺，適合采用平板掃淺法清淺。

2009年度胡家灘維護疏浚于12月11日開工，2010年元月16日完成，疏浚區(qū)面積3.3萬平方米，疏浚工程量26270立方米，屬淺薄層開挖。施工時，采用"長鷹2號"抓斗挖泥船，先根據(jù)河道地形圖，對航槽內(nèi)淺區(qū)通挖遍，然后進行測圖，對仍尚存的大面積淺區(qū)再次用抓斗開挖。由于抓斗開挖的不連續(xù)性，最后的測圖顯示，在航槽內(nèi)仍有深淺不的雜亂淺點。清淺施工采用平板掃淺，在抓斗完全張開狀態(tài)下.在斗齒間安裝掃淺平板，將平板下放至設計開挖河底高程處，旋轉(zhuǎn)吊臂，帶動掃淺平板。將淺點掃入深坑。由于開挖層本身較薄，未分層掃淺。通過一遍掃淺施工后，測圖顯示，疏浚區(qū)全部達到了設計底高程。采用側(cè)推掃淺方法清淺，較逐點清淺法提高了施工效率，施工成本降低。

抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法適用范圍

《抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法》適用于疏浚工程中，淤泥、黏土、砂等土質(zhì)掃淺，尤其適用于采用抓斗挖泥船開挖后，地面不平整的大范圍水域掃淺施工。

適用的工況條件：水流流速不宜大于1米/秒，水深不宜大于25米。

抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法工藝原理

《抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法》的工藝原理敘述如下：

1.在抓斗完全張開的情況下，在抓斗兩斗瓣之間安裝一塊具有足夠強度的掃淺平板，形成一個掃淺裝置。依靠掃淺裝置自身足夠的重量、橫移抓斗產(chǎn)生的慣性以及吊臂旋轉(zhuǎn)拖帶掃淺平板產(chǎn)生的側(cè)推力，將淺點掃入深區(qū)。

2.抓斗挖泥船按設計標高開挖后，水下地形不平整，在設計標高上下較小范圍內(nèi)出現(xiàn)淺點和深坑，而達不到設計驗收要求。利用“去高填低”的原理，將淺區(qū)泥土側(cè)推至深坑，使施工區(qū)域有較高的平整度，達到設計標高，符合驗收要求。

3.抓斗挖泥船上安裝GPS測量控制系統(tǒng)，控制挖泥船的平面位置和移動軌跡，確保掃淺平板準確地在預設的掃淺區(qū)域進行掃淺。抓斗操作室內(nèi)深度指示儀能夠準確地控制掃淺平板下放深度，能使掃淺平板下邊緣始終保持在一個合適預設深度，左右往復緩慢地移動掃淺裝置，直至完成整個區(qū)域掃淺施工。

抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法施工工藝

《抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法》的施工工藝流程及操作要點敘述如下：

• 工藝流程

施工工藝流程如圖1所示。

• 操作要點

一、制作、安裝掃淺平板

1.掃淺平板的制作

1）選用兩塊相同尺寸的高強度鋼板焊接成“鋼箱”形式，并在平板上焊接多組加強肋板，以增強其剛度。鋼板厚度宜采用δ25~δ30毫米。

2）掃淺平板總長度L按抓斗完全張開狀態(tài)下的寬度加上兩側(cè)富裕長度確定。每側(cè)富裕長度以抓斗最大開斗寬度的10%為宜，以保證操作過程中，平板能始終卡在斗齒之間，且能增大一次性掃淺幅寬。

3）掃淺平板要有合適的高度H，在側(cè)推過程中，H過小土體容易翻過平板形成新的淺點，過寬則增加材料成本。H—般以60~80厘米左右為宜。

2.掃淺平板的安裝

1）用吊機將掃淺平板直立放置在挖泥船甲板上，抓斗完全張開后，將掃淺平板置于抓斗的中間兩斗齒之間。

2）在抓斗和掃淺平板上牢固焊接吊環(huán)后，用鋼纜繩將掃淺平板與抓斗連接穩(wěn)妥，并保持松緊適當。

3）兩斗齒間距較掃淺平板厚度大，為保證掃淺過程中平板處于豎直狀態(tài)，需在斗齒與平板之間安裝限位塊。

掃淺平板結(jié)構(gòu)及安裝示意如圖2所示。

二、技術(shù)工作準備

1.根據(jù)施工區(qū)域水下地形圖，標示出需要掃淺的區(qū)域，分析淺點及深坑分布特征，按照“挖泥船在掃淺過程中調(diào)頭及橫向移船次數(shù)最少”的原則，合理分區(qū)、分段，規(guī)劃掃淺順序。

2.將電子導航圖、規(guī)劃掃淺順序的各控制點坐標、抓斗幾何參數(shù)裝入定位操作控制室電腦供定位使用。對掃淺平板下邊緣進行零點校準，與抓斗操作室的深度指示儀零點保持一致，以便施工時控制平板下放深度。

3.確定掃淺分層厚度及分層底標高

掃淺分層厚度根據(jù)土質(zhì)軟硬特點、淺點與深坑分布情況確定。土質(zhì)較軟或深坑較多時，分層厚度可大一些；土質(zhì)較硬或淺點較多時，分層厚度宜小一些。經(jīng)工程實踐，掃淺分層厚度一般按0.2米左右控制比較合理。根據(jù)分層厚度，確定各分層底標高。

4.確定掃淺實施方向

根據(jù)施工區(qū)地形圖和淺點及深坑分布情況，按照由淺至深的原則確定掃淺實施方向。

三、挖泥船定位

抓斗挖泥船的定位和移船主要采用錨纜定位和鋼樁定位方式。截至2009年，大多數(shù)中、小型抓斗挖泥船采用錨纜定位，鋼樁定位則多應用于大、中型抓斗挖泥船。平板掃淺依靠抓斗吊臂旋轉(zhuǎn)帶動掃淺裝置在一定范圍內(nèi)橫向移動“去髙填低”，采用鋼樁定位，掃淺平板在側(cè)推過程中不受鋼纜的阻擋，能夠增加一次性掃淺面積；若采用錨纜定位則因受錨纜布置的影響，可能會影響掃淺幅面寬度，掃淺效率有所降低。

截至2009年，挖泥船定位已為常規(guī)技術(shù)，一般在操作室配置有控制顯示器，通過GPS儀器、電子導航軟件，直觀準確，能實時掌握挖泥船平面位置。

四、掃淺平板控制

1.平面位置控制

在抓斗挖泥船上，抓斗操作室一般均隨船配置有抓斗旋轉(zhuǎn)位置監(jiān)控軟件，事先已將抓斗幾何參數(shù)在軟件中設置后，通過顯示器，能夠直觀地顯示抓斗帶動掃淺平板的實時橫移位置，若出現(xiàn)位置偏差，可通過調(diào)整吊臂進行糾正。

2.掃淺深度控制

1）掃淺實時水位的提供

抓斗挖泥船平板掃淺施工時，要嚴格掌握水位變化，以便及時調(diào)整掃淺平板下放深度。實時水位的提供可以在施工區(qū)附近岸邊設置水尺，也可采用自動潮位遙報儀。兩種方法均需對水位零點進行定期檢測校核，以確保水位觀測的準確性。

2）按照分層底標高和實時水位（均換算為絕對高程），計算掃淺平板下緣入水深度=實時水位一分層底標高。

3）實際掃淺過程中，掃淺分層厚度還應根據(jù)掃淺平板裝置自重、掃淺區(qū)域淺點分布情況進行適當調(diào)整，以避免泥層堆積越過掃淺平板，形成新的淺點；或者是側(cè)推阻力過大，損壞掃淺平板。

4）最底層掃淺底標高不能按設計標髙確定。疏浚工程中一般設計超深值為0.4米，如果按設計超深標高控制則增加了掃淺工作量，加大了掃淺成本；如果按設計標高控制，掃淺質(zhì)量不能得到有效保證。經(jīng)過工程實踐，最底層掃淺標高一般以低于設計標高0.2米為宜，既可滿足質(zhì)量要求，同時又加快了掃淺進度、降低施工成本。

5）掃淺平板下放深度監(jiān)控

調(diào)整抓斗操作室的深度指示儀零點與平板下邊緣零點保持一致，掃淺過程中還應對深度指示儀零點進行定期檢査。根據(jù)實時水位和分層底標高計算的掃淺平板的入水深度，通過抓斗操作室深度指示儀進行監(jiān)控。

五、掃淺清點（圖3）

1.根據(jù)挖泥船寬度確定每次掃淺分條寬度，為保證條與條之間的搭接，分條寬度一般要小于船寬度2米。根據(jù)掃淺平板長度確定每關(guān)進尺距離，為保證關(guān)與關(guān)的搭接，進關(guān)距離一般要小于掃淺平板長度2米。合理的分條寬度及進關(guān)距離，既不會漏掃淺點，又增大了每定位一次的掃淺面積，提高掃淺效率。

2.根據(jù)淺點和深坑分布情況，按由淺至深原則確定掃淺平板橫移側(cè)推的初始方向，到達分條邊線再回掃一遍，然后再進關(guān)，即同一深度往返一次掃淺。

3.在掃淺過程中如果掃淺平板單端受阻力較大，而導致掃淺平板旋轉(zhuǎn)幅度較大時，應適當減小進關(guān)距離。

4.掃淺時應控制好掃淺平板的橫移速度，宜控制在0.5米/秒左右，并保持橫移速度均勻。掃淺平板的橫移速度不宜過快，以防止掃淺平板旋轉(zhuǎn)和側(cè)滑。

六、自檢測量

在完成全部淺點區(qū)域掃淺后，需通過測圖對掃淺效果進行檢測。檢測儀器為GPS和測深儀，平面定位采用GPS進行測量，水下地形宜采用多波束測深儀進行掃測。

外業(yè)作業(yè)時水位觀測與水深測量同步進行，完成全部外業(yè)工作后進行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理并成圖，通過測圖可以直觀地反映出掃淺效果。若還存在淺點，再按前述方法有針對性地進行掃淺施工。

七、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制

1.掃淺平板的安裝。掃淺平板安裝時應采用“軟連接”方式，即掃淺平板不能直接焊接在抓斗斗唇上，需通過鋼纜懸掛于斗齒間橫向焊接的兩限位塊之間。這種安裝方式，一是掃淺平板可以在兩限位塊之間滑動，以減小掃淺過程中抓斗小幅度張、閉時對掃淺平板產(chǎn)生的軸向壓力；二是在淺點較多或土質(zhì)較硬的區(qū)域能有一個小幅度的緩沖高度，減少對掃淺平板的損壞。

2.確定合理的分條寬度、進關(guān)距離及掃淺平板的下放深度。實際掃淺過程中，結(jié)合挖泥船的性能特點、抓斗及掃淺平板自重、掃淺區(qū)域淺點分布情況及土質(zhì)軟硬特點等進行適當調(diào)整，以確保不漏掃，并一次性掃淺到分層標高。

3.掃淺方向和速度。掃淺方向應按由淺至深方向進行，同一分層標高往返一次掃淺。掃淺橫移速度均勻，不宜過快。