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港航工程建设中的基槽开挖施工技术何峰

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第18期作者：何峰

[导读] 摘要：在港航工程施工进程中需要众多的施工技术要点，其中最为关键的一项内容便是基槽开挖。

        海南港湾建筑工程公司海南省海口市 570000
        摘要：在港航工程施工进程中需要众多的施工技术要点，其中最为关键的一项内容便是基槽开挖。基槽开挖是港航工程基础施工的第一步，码头后期的耐久性与稳定性直接与基槽开挖的质量息息相关。若基槽开挖质量良好，那么便可以为码头带来诸多优势，像是可以将活力注入港口生产当中、对周边的生态环境进行优化、为码头基础施工创设良好的条件、对社会经济持续增长与稳定起到进一步的推动作用等等。因此，有必要从技术层面上对基槽开挖进行探究，对基槽开挖技术进一步优化并提出合适的开挖方式来对港航工程的整体质量进行有效提升。
        关键词：基槽开挖；港航工程；监控测量
        1工程概况
        某后勤补给码头工程，新建码头长度153m基槽开挖量9.7万m3，基槽持力层为粉砂层及粘土层，基槽底宽17.8m，底标高-13.7m，边坡坡度1：2。该码头施工环境复杂，北侧是已建成投入使用的客滚码头，南侧同步建设渔港码头，施工水域船舶进出频繁。在开挖作业时选用的是1艘8m3的抓斗挖泥船，而负责运输疏浚物的是2艘1，000m3的自航开底泥驳，抛泥运距12km，日均拥有4，000m3的挖泥强度。
        2工程特点
        （1）施工环境复杂。在施工作业时，北侧码头仍在正常靠泊船只，南侧码头同步开挖基槽，施工水域船舶进出频繁，施工船舶的抛锚定位及运输均受到很大制约。
        （2）拥有较高的施工质量需求。本工程基槽紧邻已建成的客滚码头，其基床顶标高-10.5m，底标高-12.5m，基槽开挖时必须严格控制超深，以免影响北侧基床稳定。同时南侧同步施工的渔港码头设计码头前沿水深为-6.3m，存在较大的高差，也必须严格控制超挖值。
        （3）施工工期紧。本工程由于北侧码头还需靠泊船只，挖泥施工受到很大干扰，经与相关部门协调，北侧码头临时减少了船舶靠泊次数，但要求基槽开挖尽快完成。南侧码头也需要本工程基槽开挖完成后才能施工相邻基槽，这都对基槽施工工期提出了很高要求。
        （4）施工工序复杂。本工程基槽施工首先需要挖除北侧码头部分原有护岸抛石及部分抛石基床，接着施工主基槽，最后施工南北两侧变高过渡基槽，需要多个工种及施工设备配合完成。

        图1 基槽挖泥施工流程图
        （5）周边码头作业造成的回淤严重，北侧船舶靠离均会搅动浮泥，产生较大回淤。南侧挖泥施工同步进行，也会造成部分回淤。
        （6）拥有较远的运输距离。抛泥区距离施工现场12km，相对来说拥有较远的运输距离。
        3基槽开挖施工技术
        针对本工程上述特点，施工单位进一步优化施工工艺流程，对港池疏浚及基槽开挖等作业进行综合考虑，施工作业时为了确保施工质量严格依照有关标准来开展作业。严格复核建设单位移交的高程控制点并复测浚前水深，将全站仪、水准仪及GPS测量设备结合使用来进一步提升测量结果的精准性。以此为基础对基槽开挖区进行合理划分，并实时检测各段的开挖质量，进一步有效推动基槽挖泥施工的正常开展。
        3.1基槽挖泥施工
        在本工程中，基槽开挖量9.7万m3，工期35d。因此，在进行基槽挖泥施工时安排了1艘8m3的挖泥船配合2艘1000m3自航开底泥驳船进行作业，过渡段换2m3的平口轻斗开挖。北侧护岸抛石及基槽抛石开挖采用水上挖机进行作业，详细的挖泥施工流程如下图1。
        开挖施工的顺序为由南至北分段分层分条开挖，首先挖除北侧码头部分原有护岸抛石及部分抛石基床，接着施工南侧过渡基槽，再施工主基槽，最后施工北侧过渡基槽。
        （1）利用抓斗船在进行开挖基槽施工前，为了避免港池在疏浚施工进程中影响基槽回淤作业，在码头前沿50m之外安排绞吸船对港池进行疏浚作业。
        （2）本工程施工环境复杂，施工难度大，因此在充分了解设计要求及施工现场实际情况后，针对本工程特点难点编制了详细的施工方案，作为开展基槽挖泥施工的理论依据及技术基础。
        （3）北侧旧码头护岸抛石及基槽抛石开挖采用1m3水上挖机进行作业，首先利用DGPS及全站仪确定开挖区域，设好施工标，潜水员水下探摸落实抛石区实际情况，发现实际抛石区比设计范围宽出2m，我方立即上报设计单位并据此调整开挖范围。开挖时从上向下逐步开挖，严禁一次直接挖到抛石坡脚，开挖时随时观测护岸及码头位移沉降现象，如有沉降位移迹象则立即停止开挖施工，结合水深测量和水下探摸查明抛石开挖情况，确保原码头安全后方可继续开挖。采取上述措施后，抛石开挖圆满完成，原护岸及码头主体均未发生沉降位移现象。
        （4）北侧过渡段开挖是本基槽开挖工程的难点，新基槽底标高比北侧码头基槽低1.2m，两者间通过1：3.5的放坡连接。如何在开挖基槽时不破坏北侧码头基床及码头主体稳定是本工程成败关键，项目部经认真研究，认为8m3抓斗难以满足上述要求，调换了2m3平口轻型抓斗对北侧过渡段进行开挖，同时利用抓斗船自带的测深仪实时监控挖泥水深，挖深距离设计标高1m时，采取降低抓斗下落高度的作业方式，有效控制了超挖深度，经测量，该段挖泥最大超深不超过0.2m，保证了原基床及码头主体的安全，圆满完成了施工任务。
        （5）利用抓斗船在进行开挖基槽的顺序为由南至北，开挖分层厚度为2m，分二段开挖，即南侧过渡段与主基槽为一段，北侧过渡段为一段，分条宽度为18m，在施工中，条之间应至少重叠2m。为了把控好施工进程中的边坡作业，依据设计坡度并结合工程实际进行台阶式开挖，其基本原则为下超上欠、超欠平衡，以此来确保边坡与设计需求相符。应控制好基槽的开挖量并避免浅点留在开挖后的基槽上。
        （6）在施工进程中为了确保施工船舶保持高效运行，以施工进程中获得的实时水深测量结果为基础，动态调整施工电子文件的控制参数。
        （7）在本工程中，粘土层及粉砂层为设计持力层，为了减少土质软化现象，开挖好基槽之后，应及时进行抛石作业，同时也能避免邻近船舶靠泊引起的回淤超标。
        3.2基槽开挖监控测量
        （1）施工测量
        测量作业是施工进程中的重点内容，本工程对施工质量要求较高，测量工作更应加强。本工程挖泥船定位采用DGPS系统，全站仪校核。浚前水深测量及施工实时水深测量采用多波束测深仪，竣工验收水深测量采用人工水砣打水测量。开工前首先严格复核建设单位移交的高程控制点，测量基槽开挖区浚前水深，对比设计图纸，核实挖泥量，进一步对基槽开挖的精准性进行有效提升。对各层开挖的厚度进行严格把控，一般情况下2m最为适宜，与此同时，在对其进行分条处理时其间距应小于抓斗船有效工作宽度2m，本工程分条宽度与船宽相等为18m，每斗挖宽为4.5m。基准为船的中心线，以此为基础来划分船体挖宽，形成4等份后将标记工作做好作为抓斗司机施工位置参考。挖泥施工作业时利用扇形开挖方式进行。对抓斗的开口宽度进行有效控制，以抓斗填满但未溢出时最为适宜。挖泥船驻位时应用全站仪校核DGPS系统准确性，无误后方可进行挖泥施工，在优化作业时应与现场情况相互结合。控制好坡度是边坡开挖的重点内容，开挖前要根据基槽开挖断面图设计好施工开挖线，合理选择台阶位置，施工中要实时监控挖泥深度，结合船上测深仪与打水砣，确保实际开挖线符合施工开挖线。基槽开挖要严格控制超深与超宽值，不得超出设计及规范要求，本工程对超深值要求较高，对此采取了最后一层开挖时降低抓斗下落高度，同时加强实时测深数据监控，结合人工打水砣控制超深值。挖泥施工时应安排专职人员记录数据信息，对当日挖泥量等信息应精确记载，同时在挖泥平面图上绘制此部分内容。开挖完成后进行扫浅，根据测深仪测量图结合打人工水砣对浅点位置进行扫除，扫浅完毕自检合格后进行验收作业，验收测量以挖泥船作为测量平台，每10m一个断面，断面上每2m测一个点，内容包括水深数据以及土样信息。最后，基床抛石作业必须等到基槽验收合格后才可进行，需要注意的是空档时间尽量缩短，避免回淤现象因基槽外露而产生。
        （2）DGPS定位
        本工程施工水域来往船只较为频繁且生产节奏较快，并受到相邻建筑物的影响，针对当前施工需求，传统的定位方式显然已经无法满足，本工程施工中使用了DGPS定位技术。首先要做的便是将相应的平面控制点设置在相应的区域内，然后在各个点位上设置GPS差分台，安装并配置好DGPS系统后进行检验作业，最后用全站仪复核，待检验合格后再投入生产与使用。DGPS定位系统与船载测深仪结合使用，可以实时监测挖泥数据，包括挖泥深度及开挖范围，大大提高了水下挖泥的精确度和科学性。
        （3）施工过程监控情况
        在本工程中将DGPS系统进作为挖泥船定位手段，目的是为了对船机定位精确性进行有效提升。DGPS系统与计算机相互连接，实时测定疏浚施工区域中挖泥船对应的坐标范围，待测量完毕后将结果输入至电脑中，那么直观的图像便会立即形成，结合船载测深仪测量数据，则开挖范围以及挖深等信息也将实时显示出来。
        结束语
        总的来说，基槽开挖是港航工程施工中的一项重要且复杂的工程，由于影响开挖施工的因素众多，需要根据设计要求及现场实际情况编制好施工方案，并在施工过程中随时根据实际情况做出合理调整。因此，合理的施工方法及良好的施工过程监控是施工中关注的重点，做好以上两项工作才能使得基槽开挖质量满足需求。在本工程中，通过采用以上方法的使用，才使得基槽开挖施工顺利完成，且施工效果显著，可供各位同行参考与借鉴。