基床挖泥(炸礁)施工技术

基床挖泥（炸礁）施工技术一、前言基床是码头结构的基础，基础的好坏直接关系到码头的稳定性和耐久性，基床挖泥是重力式码头基础施工中的第一道工序，开挖质量的好坏直接关系到码头基础后续工序的施工质量，是码头施工关键的一道工序。二、疏浚岩土的分类2.1岩土分类疏浚工程地质一般分为岩石类和土类两大类。2.1.1岩石应为颗粒间牢固联结呈整体或具有节理裂隙的岩体。疏浚岩石主要根据其坚固性分为硬质岩石和软质岩石。此外，尚可按风化程度分为新鲜、微风化、中等风化、强风化、全风化；按成因分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩、变质岩；按软化系数分为软化岩石和不软化岩石。2.1.2土类可分为有机质土及泥炭、淤泥土类、粘性土类、粉土类、砂土类和碎石土类，其类别由下列指标确定：(1)土颗粒组成及其特征；(2)土的天然含水量；(3)土的塑性指标：液限、塑限和塑性指数；(4)土中有机物存在情况。2.2疏浚岩土工程特性和分级疏浚岩土应根据影响疏浚机具的挖掘、提升、输移、泥土处理等工序作业难易程度的工程特性进行分级。2.2.1疏浚岩石按新鲜岩石的单轴饱和极限抗压强度大于或等于30MPa者列为硬质岩石，小于30MPa者列为软质岩石。疏浚岩石的工程特性指标应以岩块的单轴抗压强度为判别指标，并将小于30MPa的岩石分为“稍强”和“弱”二级。对部分软质岩石、全风化和强风化岩石及珊瑚礁等相对较松软的岩石，可采用标准贯入击数测试判别。当单轴抗压强度大于或等于30MP。的岩石必须挖除时，应先行爆破、击碎等预处理。对于标准贯入击数N30的疏浚岩石，应根据挖泥船的实有挖掘能力和施工经济性进行综合考虑，必要时，也可先采取爆破、击碎等预处理。2.2.2土类多采用挖泥船直接开挖。图2-1三、船舶性能分析近来疏浚工程不断发生变化，规模扩大，致使疏浚设备也不断发展和创新，以满足不断增加的疏浚机具需求。挖泥船可分为耙吸、绞吸、链斗、抓斗、铲斗分为五种主要类型，挖泥船是开挖水下土石方的工程船舶，按其工作原理，通常有水力式、机械式两大类。水力式是通过机械使泥沙和水混合形成泥浆，利用泥泵进行吸泥和排泥，包括绞吸式和耙吸式挖泥船等；机械式是依靠泥斗挖掘水下土石方，包括链斗式、抓斗式和铲斗式挖泥船等。3.1各种船舶简介3.1.1耙吸式挖泥船耙吸式挖泥船是集挖泥、装泥、运泥和卸泥为一体的自航吸扬式挖泥船，它通过置于船体两舷或尾部的耙头吸入泥浆，以边吸泥边航行的方式工作。图3-13.1.2绞吸式挖泥船铰吸式挖泥船装有泥泵和吸泥装置，挖泥时用铰刀铰松河底泥土，再用泥泵将泥浆从吸泥管吸入，经过排泥管送到岸上或排入泥驳运走。铰吸式挖泥船一般为非机动的，多用于吹填工程。图3-23.1.3链斗式挖泥船链斗挖泥船是一种使用较早的老式挖泥船。装有一套链斗挖掘机构，由斗链带动链斗连续运转进行作业的挖泥船。多为非自航式，由泥驳配合施工。图3-33.1.4抓斗式挖泥船在船上通过吊机，使用一只抓斗作为水下挖泥的机具。图3-43.1.5铲斗式挖泥船装有全旋转铲斗挖掘机，利用吊杆及斗柄将铲斗伸至水底挖掘硬土、碎石和卵石的挖泥船。图3-5各种挖泥船施工技术序号内容耙吸挖泥船绞吸挖泥船链斗挖泥船抓斗挖泥船铲斗挖泥船1类型水力式自航、自载式水力式机械式机械式非自航式机械式2主要设备泥舱、泥泵主机、航行主机、耙管绞车船体、桥梁、绞刀、泥泵、定位装置、排泥管半可变速装置、改变不同斗速和切削力，适合不同土质轻、中、重型抓斗，适合挖不同土质轻、重两种铲斗3主要技术参数舱容、挖深、航速、装机功率标称生产率、总装机功率、泥泵功率、绞刀功率、吸排泥管径、挖深、排距等标称生产率、斗容、挖深抓斗斗容抓斗斗容4优点1、良好航海性能、比较恶劣海况，仍可施工作业；2、自航、自载、自装、自缷；3、不需锚缆索具、绞车等船舶移位、定位等机具设备，不需占用大量水域或封锁航道，对其他船舶航行影响少。1、能自挖、自吹，可以持续吸排作业。2、效率高、成本低。3、绞吸式挖泥船比其他挖泥船更能够广泛有效地挖掘各类沙、粘土和淤泥。对土质的适应能力较强，可挖除岩石以外的各种泥土，且挖掘能力大、挖槽断面规则、平整度好功效高、机构简单、操作容易的特点功效高、机构简单、操作容易的特点5缺点土层平整度差，超挖土方较多1、挖硬质土时，效率较低。若加大泥泵功率，选用合适的绞刀，也能挖松散碎石和硬质土，但效率低，还应注意较大块石对绞刀头的损坏。2、水面浮管排泥管碍航程度大。3、受自然条件影响较大，多用在港池、内河航道等较隐蔽水域风浪较小的疏浚工程。受风浪影响较大，适用于平稳水域港池、航道的浚深以及码头、船坞等基槽的开挖。平整度差，受风浪影响大，需要泥驳配合，一般为非自航平整度差，受风浪影响大，需要泥驳配合，6适合水域水域开阔的海港和河口港较长距离的航道施工适于港口、河道、湖泊的疏浚工程，特别适合于吹填造地工程适用于开挖海港、内河等大中型疏浚工程，特别是对工程规格要求严格的码头基槽、泊位及水工建筑物基础的开挖。狭小水域、港池、码头、岸壁、过江管道、电缆深沟等特殊工程狭小水域、港池、码头、岸壁、7适用土质淤泥、淤泥质土、软粘土、松散和中等密实的砂、密实的砂、较硬粘性土或土砂混合适用于挖掘砂、砂质黏土、沙砾、黏性土等不同的挖泥工况。淤泥、软黏土、沙和硬黏土、砾石、卵石不仅能挖掘各种土质，还可以抓取水下石块及部分障碍物。过江管道、电缆深沟等特殊工程8施工方法装舱、旁通（边抛）、吹填定位钢桩、定位台车、三缆定位、锚缆横挖法等斜向、扇形、十字形、平行横挖法一般采用纵挖式施工一般采用纵挖式施工9施工工艺分段、分层：分条、分段、分层分条、分段、分层分条、分段、分层、顺流、逆流分条、分段、分层、顺流、逆流表3-13.2各类挖泥船对岩土的可挖性挖泥船按耙吸、绞吸、链斗、抓斗、铲斗分为五种主要类型，并应根据挖泥船类型、岩土类别及工程特性，将疏浚岩土的可挖难易程度分为容易、较易、尚可、较难、团难、很难、不适合七个等级。图3-6四、基槽开挖工艺这里以烟台港西港区30万吨级矿石码头基槽挖泥工程为例，介绍基槽挖泥施工的工艺流程及质量控制的技术措施。30万吨级码头长度433.45m，基槽挖泥量约141万m3。基槽原地面标高-20.5m左右，设计挖泥底标高-40.3m～-43.6m，基槽底宽64m左右，淤泥边坡1:4，粘土1:3。当地最高潮位为+2.5m左右，实际挖泥船作业挖深最深超过46m（含潮水）。30万吨级2011年2月16日开始施工，2011年6月30日完成。图4-130万吨级码头基槽开挖平面图4.1地质情况根据勘察资料并结合土工试验成果，自上而下将该区域岩土层分为：①1淤泥混砂、①2淤泥质粉质粘土、①3淤泥质粘土；②1粉质粘土；③1粘土、③2粉质粘土；④强风化岩、⑤中风化岩。现对各土层分别描述如下：①1淤泥混砂：平均标贯击数N1击，分布厚度1.0m～7.0m不等。①2淤泥质粉质粘土：平均标贯击数N=1.1击。①3淤泥质粘土：平均标贯击数N=1.3击。三层分布底高程为-26.09m～-29.30m，分层厚度为8.3m～10.0m。②1粉质粘土分布厚度为0.4～4.8m不等，分布底高程为-28.77～-31.76m。平均标贯击数N=8.9击。③1粘土：平均标贯击数N＝15.0击。③2粉质粘土：平均标贯击数N=11.1击。两层分布厚度为6.4m～12.8m不等，分布底高程为-36.09m～-40.73m。④强风化岩：岩面出露顶高程自西向东呈逐渐加深趋势，为-36.09m～-41.17m，平均标贯击数N50击。⑤中风化岩：顶高程为-41.08m及-42.2m。4.2工程特点及难点4.2.1施工受天气影响较大根据现场所处地理环境和地形地势，施工区为无掩护水域是工程面临的最大不利因素。考虑该工程进度计划，施工期间主要受到冬季季风影响，尤其以冷空气过境形成的多日连续北向大风、风暴潮等恶劣天气对防风安全影响最大。4.2.2防风锚地距离施工区远码头离最近的防波堤一期工程为3海里，该防波堤从陆地呈南北向向海中延伸约2km后，转为自西向东继续延伸1.5km。防波堤内侧可抵御部分北向及西北向风力。如遇东北风及较大北风就得拖至距离施工区27海里的烟台港西港池27泊位和东港池渔业公司码头进行避风。这两个码头水深在4m以上，防风条件理想。缺点是湾内进出航道的船只较多，需提前上报进港计划，上报计划有规定时间，时间间隔较长，进出港要听从烟台海事局交管中心的计划和安排。4.2.3抛泥区较远此工程抛泥区在14~18海里左右，在工程挖泥量大的情况下，对泥驳数量及大小的选择显得尤为关键。4.2.4现场海流较大本海区潮流为不规则半日潮流，流速在0.76～1.45m/s之间，浅水区潮流影响比较明显，潮流的运动属往复流性质。龙洞咀以南涨、落潮潮流平均流向呈南北走向，龙洞咀以北涨、落潮潮流平均流向呈东西走向。现场海流在涨落潮时流速较大，船舶抛锚作业时应注意流向。4.2.5基槽开挖深度大一般8方以内的抓斗式挖泥船开挖深度均在40m以内，该工程加上潮水最大挖深在-46m左右，选择一条合适的该工程的挖泥船是该工程的关键。4.2.6工程量大、工作面窄30万吨级码头工程量为141万方，而基槽长度仅为450.15m（加端头边坡），项目部后续还有抛石船，打夯船等影响，安排几艘挖泥船、工程量如何分配显得尤为重要。4.3施工船舶选配根据工期要求、施工现场实际情况、地质报告中对施工区土质描述，以及对泥土的处理要求、施工进度等，30万吨级槽挖泥施工选用3组挖泥船，分别为7m³国产抓斗式挖泥船、8m³日本进口SKK抓斗式挖泥船、18m³日本进口TKK抓斗式挖泥船。图4-118m³日本进口TKK抓斗式挖泥船图4-28m³日本进口SKK抓斗式挖泥船4.4施工总体安排4.4.1施工大体安排30万吨级码头基槽采用倒排工期、分解目标、分段分层施工、突出重点的方法。即每100m为一段，每100m安排一艘挖泥船，统一由南向北施工。泥层分3层，原地面至-28.0m主要为淤泥，施工难度小，安排7方挖泥船施工；-28m~-33m主要粘土和粉质粘土，土质较硬，施工难度较大，安排8方挖泥船施工；-33m~-43m为粘土和粉质粘土，土质硬，且挖深大，需调遣大型挖泥船进行施工，安排18方挖泥船，且负责清底。4.4.2施工方法整个基槽挖泥流水施工，我们将30万吨级基槽挖泥分为5段，每100m为一段，流水作业，7方挖泥船施工好-28m以上第一段，就进入下一段，第一段进8方进口SKK挖泥船，依次类推。图4-3基槽挖泥标准断面图施工进度计划表施工船舶施工区域计划时间实际施工时间施工内容7方抓斗船30万吨级码头0+000~0+1002.16~3.152.16~3.15原泥面~-28.0m标高0+100~0+2003.15~3.313.15~3.240+200~0+3004.01~4.153.25~4.100+300~0+4004.16~5.054.11~5.110+400~0+450.155.06~5.255.12~5.198方抓斗船30万吨级码头0+000~0+1003.15~3.313.16~3.31标高-28.0m~-33.0m标高0+100~0+2004.01~4.154.01~4.270+200~0+3004.16~5.054.28~5.110+300~0+4005.06~5.255.12~5.190+400~0+450.155.26~6.155.19~6.2418方抓斗船30万吨级码头0+000~0+1004.01~4.154.01~4.27标高-33.0m~-43.0m标高0+100~0+2004.16~5.054.28~5.160+200~0+3005.06~5.255.17~5.240+300~0+4005.26~6.155.25~6.040+400~0+450.156.16~6.306.05~6.15表4-1施工进度计划表图4-4施工现场4.4.3总体施工工艺流程4.4.4各施工段施工工艺流程施工准备0+000~0+100m施工0+100~0+200m施工0+200~0+300m施工0+400~0