大型航道疏浚项目的施工组织与工艺管理-莱州

1、大型航道疏浚项目的施工组织与工艺管理王国锋1、刘远程2作者简介：1.莱州项目部，项目经理；2.莱州项目部，副总工。摘要：文章对莱州5万吨级航道工程施工组织过程中的生产管理、技术管理、工艺管理等进行了分析，从中探索出提升大型航道疏浚项目施工组织与管理水平提升的思路。关键词：航道、组织、工艺、管理1工程简介1.1莱州港地处渤海莱州湾的东岸，山东省莱州市三山岛工业区，地理坐标为：东经119°5648、北纬37°2442。航道全长为26.40km，其中主航道K0+000K1+000段底宽为215161m，边坡为1:10，底高程为-14.4m；K1+000K2+500段底宽161m，

2、边坡为1:10，底高程为-14.4m；航道K2+500K26+400段底宽161m，边坡为1:6，底高程为-14.3m。航道吹填工程量为477.27万m3，航道外抛工程量为689.17万m3，总疏浚工程量为1166.44万m3。2工程特点及难点2.1该工程施工区位于已营运港口主航道内，施工时易受进出港商船干扰，同时该工程航道长、工程量大、土质复杂，且施工区位于外海，掩护条件较差，船舶在施工时受气象影响较大。2.2工程地质区段土质特性颗粒组成-13.5m以上-13.5m以下K0+000K6+000粉质粘土、砂质粉土拓宽段泥层厚度在4m左右，槽内回淤土板结严重，开挖困难0.0750.005mm占5

3、0.3%；0.250.075mm占48.1%0.250.5mm占69%；220mm占16.3%K6+000K14+500粉质粘土、砂质粉土拓宽段和槽内泥层厚度均在2.5m左右，开挖困难，颗粒细，不沉淀粘土0.0750.005mm占50.3%；0.0750.25mm占48.7%； K14+500K26+400砂质粉土泥层较薄，1.50.5m，开挖容易0.0750.25mm占85.4%；0.0750.005mm占36.7%；0.0750.25mm占48.7%；2.3工程难点2.3.1航道里段原始水深浅，大型耙吸船受吃水限制，制约开挖里段进度。2.3.2航道里段海流流速小，上层粉土装舱效果差，流向与

4、航道走向平行，生产效率受影响。3工期执行情况3.1本工程合同工期为2012年7月15日前完工， 2010年10月16日开工， 2012年6月10日完工，较合同工期提前35天完工。4施工安排4.1本工程整个施工过程共分为两个阶段进行，第一阶段主要施工19+500以内，该段工程量约1006万立方米。第二阶段主要施工19+500-26+400，该段工程量约160万立方米。5施工工艺本工程施工过程中分别采用了分层、分区施工，“S”型施工，耙平与挖泥装舱交替施工等施工工艺。5.1分层、分区施工5.1.1此工艺是疏浚施工中最常用的工艺之一，本工程分层的指导原则是各施工船舶根据各自的破土能力（主要与耙头重量

5、与耙齿形状有关）及工程土质在保证正常流速的情况下，尽量的增大泥浆浓度。5.1.2施工区的划分（分区），项目部将所有施工区均按照平行于航道方向划分，尽量增加施工区的长度，以减少船舶调头次数，增加挖泥装舱时间，提高了生产效率。5.2“ S”型施工5.2.1耙吸挖泥船在施工过程中，如长时间采用直线开挖，由于受耙头宽度的限制，将不可避免的形成多道垄沟，容易造成滑耙现象，影响施工效率同时也给后期的施工及扫浅工作带来困难。5.2.2针对此情况项目部在本工程中采用了S型施工工艺，这样在单位长度的施工区域内挖泥装舱距离增加，减少了施工中的调头次数，从而提高了生产率。由于S型施工时的耙头与施工区内的浅梗会形成一

6、定角度，可以有效打断浅梗，与直线开挖相比，可以避免滑耙现象，同时也可以避免在施工区形成较长的垄沟，对提高施工区的平整度有显著的效果。在后期扫浅施工中，采用S型施工工艺，可以提高扫浅的上线率，尤其对清除施工区内已形成的垄沟、浅梗效果显著。5.3耙平与挖泥装舱交替施工5.3.1由于耙吸船的挖泥装舱是一个连续移动的过程因此其定位精确度受到一定的限制，这种情况对于工程后期的扫浅工作是非常不利的。在本工程后期扫浅过程中，项目部针对施工区内浅点较多且相对零散的特点，采用了耙平与挖泥装舱交替施工的工艺。首先利用耙平器的拖带、整平作用先将存在浅点区域反复耙平3-4遍，将大部分高差较小的浅点整平至设计水深，再选

7、择灵活性好的施工船舶针对个别高差较大的浅点单独挖泥装舱施工，通过实践来看效果比较理想，确保了工程的提前完工。5.4过程管控为保证施工质量及工期、降低项目成本、提高项目效益，这就需要在项目实施过程中采取正确的施工工艺、方法的同时加强对项目运行过程的管控力度，为此在本工程中项目部主要是从以下两点入手进行项目过程的管控。5.4.1定性定量分析、制定施工计划、进行动态管理。项目部首先针对整个项目的实施情况进行了定性的研究分析，制定出了一个总的施工计划，使得项目部对于工程在总体实施方向上有一个大的把握。其次，项目部成立了工艺分析小组，根据测图每天召开一次工艺分析会，通过绘制断面图等技术手段与前次测图进行

8、一个定量的对比分析，根据定量分析结果及时对总体施工计划进行微调、修正，并且在调整的过程中要求做到走一步看三步，对于下一步的施工安排进行相对及时准确的预测。这种动态式的管理模式对于工程总体的施工质量、工期以及效益的管控上效果非常明显。这体现在施工计划参数的制定，工艺组根据前期分析统计分析目前的效率数据，先定性分析下步施工期间生产效率的下降趋势，基本预测分析下降的数据比例空间，在充分讨论的基础上再进行加权平均法确定各船施工计划参数。5.4.2派遣工程师住船，确保工艺调整指令的执行。项目部在两级公司的大力支持下，对项目部人员进行合理调配，每船派遣一名工程师长期住船以此确保项目部工艺分析小组所发出的工

9、艺调整指令能够在第一时间得到准确执行。同时，也可以保证船舶的动态及状况第一时间反馈至项目部，以利于工艺分析小组及时分析，调整工艺及安排。5.5施工工艺运用5.5.1施工初期船舶走大斜线全面施工，施工中期中间水深大部分达到设计要求后就主要对两侧进行施工，后期主要对个别浅区进行拉抽屉施工。下图为三个时期具有代表性的船舶施工轨迹线。5.5.2通途通途在施工航道外段时溢流效果较好，为了充分发挥通途船的施工效率，中交通运1于5月27日进通途施工区辅助整平和耙松海底面，通途施工效果得到显著提高。综上，因后期施工泥层越来越薄，浅区分布不均匀，通途船效率在逐步降低，为了节约施工成本，项目部果断决定6月2日通途

10、撤场。5.6耙平器的应用项目部技术人员及船舶操控人员根据耙平器施工特性进行现场分析，同时结合以往耙平器施工经验，制定出适合莱州港5万吨航道项目工况的耙平施工工艺，具体有以下几种：5.6.1定深施工项目部最初根据其它工地施工经验，确定耙平器下放深度为-14.8米（按照超深0.5米考虑）进行施工。但在实际施工过程中发现，按照该深度下放耙平器后拖轮船速下降明显，特别是在部分已够深区域也会发生耙平器吊缆受力情况，且耙平效果不明显。经分析由于该项目耙平前平均超深大约为0.5-0.6米，在耙平器按照超深0.5米下放施工过程中会出现在已够深区域内触底现象。这样不但起不到明显的扫浅作用，反而会发生因拖拽而出现

11、新浅点的情况发生。鉴于此，项目部适时将耙平器下放深度调整至-14.6米（超深0.3米）。经实践在此下放深度下耙平器在扫过浅点时拖轮船速明显下降，耙平器吊缆受力充分，而在已够深区域内拖轮基本无明显降速，这说明该下放深度适合此项目工况。同时经过实际测图分析检验，消除浅点效果明显。5.6.2降速上点施工法耙平器初始施工时项目部依据其他工地施工经验确定耙平器上点航速为3节左右。由于本工程泥质多为粉质粘土及粉土，土质较硬，从实际施工过程来看在这种泥质下如果以该航速上点会造成耙平器无法充分入泥，甚至造成耙平器顺坡而上直接被拖带到泥面以上前进，无法保证良好的耙平效果。针对此情况项目部制定了降速上点施工方法，

12、在耙平器上点前保持3节左右航速，待耙平器基本接近浅点时拖轮减速，使得航速降至1-2节之间上点。耙平器绞车操作人员通过观察耙平器吊缆松紧程度判断耙平器充分入泥后，通知拖轮驾驶员开始缓慢加速从而将浅点区域的疏浚物拖带至深水区域，以保证良好的耙平效果。5.6.3斜向浅梗直线施工耙吸挖泥船在施工过程中，如长时间采用直线开挖，由于受耙头宽度的限制，将不可避免的形成多道浅梗。针对此情况项目部在本工程中采用了斜向浅梗直线施工工艺。由于斜向施工时的耙平器与施工区内的浅梗会形成一定角度，可以有效打断浅梗。该工艺与顺向直线耙平相比，增加了耙平器与浅梗的接触面积，可以避免因浅梗宽度过窄、耙平器软连接等原因而造成的耙

13、平器由于拖带过程不稳定出现滑耙甚至翻转情况的发生；与S型施工相比，可以减少拖轮在单位长度浅梗上的转向次数，从而降低了耙平器拖缆与拖轮螺旋桨缠绕的风险，以及由于频繁转向所造成的耙平器翻转情况的发生概率。5.6.4边线顶流施工法根据其他工地使用情况来看，耙平器扫浅边线区域是困扰工程进度及质量的老大难问题。由于耙平器在施工边线附近区域时易受潮流影响发生耙平器被挤入边坡浅区泥层中无法起升的情况，这样就增大了船舶安全风险，降低了耙平器的使用效率，影响耙平效果，增加了工程成本。据此，我部采用边线顶流施工的方法。即当潮流方向为涨潮流向时（自东南至西北向）安排施工东边线，当潮流方向为落潮流向时（自西北至东南向

14、）安排施工西边线，利用潮流的推力调整拖轮船位、控制耙平器在水下的姿态，降低了耙平器被挤入浅区的风险，提高了耙平器的使用效率，同时也降低了项目后期的扫浅成本。通过测图来看这一施工方法在边线区域施工取得了良好的耙平效果，在很大程度上解决了以前耙平器无法进行边线区域扫浅的问题。针对莱州工地浅区性质，采取不同的施工工艺，具体如下表：区段施工工艺主要施工船舶作用K0+000K6+000分层施工通途、通程、通力、通赢耙平、耙松K6+000K14+500斜向浅梗直线施工通赢、津航浚106打断连续浅埂K14+500K24+400定深施工通途、津航浚109、通力清除零星浅点K24+400K26+400垂直航道施

15、工通途、津航浚109、通力盘短拖至航道外1）中交通运1施工航道K9+000K10+000段时扫浅前后效果图比对扫浅前测图 扫浅后测图2）中交通运1施工航道K15+500K16+500段时扫浅前后效果图比对扫浅前测图 扫浅后测图3）中交通运1施工航道K8+000K9+000段时扫浅前后效果图比对 扫浅前测图 扫浅后测图5.6.5配合耙吸船分层施工耙平器施工前项目部根据现有测图分析，将耙平器下放深度分为3个阶段，一阶段下放至-13.7米、二阶段下放至-14.0米 、三阶段下放至-14.3米。经过约48小时施工后，项目部再次对于测图进行分析，适时调整了下放深度，将二、三阶段合二为一，由一阶段 -13

16、.7米直接下放至-14.3。通过测图来看耙平器投入该段施工前、后，通途船生产效率有了较大的改善，效果明显，达到了预期的目的。为了继续充分保证通途轮的生产效率，在5月27日通途轮投入航道19+50024+500段均匀布耙施工的3天后，又将耙平器投入配合通途套挖耙平施工3天，至6月2日通途轮撤场，每天过泵量分别是152176、148127、105396、104422、114751、112359立方米，通过数据比较，通途轮生产效率基本没有下降，且基本保证了挖槽平整度，同时减少津航浚106和109的扫浅时间。下面通过5月29日、5月31日、6月2日测量断面图可见船舶施工效率和施工质量的变换趋势走向。航

17、道k20+000段6天内施工质量对比图航道k22+000段6天内施工质量对比图航道k23+000段6天内施工质量对比图6经验与总结6.1大型航道疏浚工程施工区域大都位于外海且挖深较大，施工受气象影响较大，在选择施工船舶的过程中，除了要考虑到船舶生产能力及挖深限制等影响以外，船舶抵抗气象干扰的能力也是确保工程顺利实施的一个重要因素。6.2此类工程往往工期较长，这样在整个的施工过程中会存在着各种各样不可预见的突发情况。这就要求项目部在施工管理过程中加强管控力度、提前安排、总体规划，尽可能的减少此类情况发生对于整个工程的影响。本工程中项目部实行的定性定量分析、制定施工计划、进行动态管理；派遣技术员住

18、船，确保工艺调整指令的执行，两条措施加强了对于整个项目过程的管控，在一定程度上规避了各种突发情况所造成的风险，确保了项目施工质量、工期，降低了项目成本，提高了项目效益。6.3耙平器配合主力船舶施工，对同一区域进行耙松、整平这一施工工艺的应用也为在今后的项目实施过程中如何更进一步发挥耙平器的作用，提高主力船舶的生产效率，指明了一条新的方向与思路。我们相信随着参与实施此类项目的增多，项目部一定会逐步积累经验，从中探索出一条提升大型航道疏浚项目施工组织与管理水平的思路。6.4安排驻船工程师为了更好的提高船舶生产效率，确保项目部岸基支持及时准确，在每艘船舶上安排疏浚工程师驻船，及时贯彻项目部工艺小组指

19、令并对船舶更新交底文件，同时统计各船舶施工参数和分析对周边环境的影响。6.5工艺指导例会工程施工后期，项目部工艺组每天进行工艺指导的三个大步骤，第一步：每天在测量出图后首先进行工艺分析所需数据准备工作：1、由测量专业第三人分析审查测图质量并进行测量数据筛选；2、前后测图加密比对断面图的绘制；同时向各船发送各项数据。第二步：工艺组根据测量图、断面图和效率数据分船分段分区比对，分析施工效率提升或下降的原因，比对施工质量分析施工质量走势。3、讨论并修正制定稳定施工效率和工程质量的分区、分段调整以及辅助耙平器的配合方案发给各船舶，并征求主船船长意见后实施，实践证明，工艺组的相关工艺方案与主船船长基本一致，形成船岸配合的紧密和默契。6.6测量控制长距离航道目前在北方已不罕见，航道施工的潮位数据是挖深控制的关键之一，为保证工程的顺利交工验收，工程开工之初，项目部就与测量验收单位-天津海事局海测大队就本工程航道潮位控制进行探讨，由其代为做莱州港航道分级潮位控制验算提供给我部并且作为其竣工验收的唯一潮位控制数据，在工程开工伊始从根本上消除了测量水深控制的较大偏差，保证了船舶所需图纸的一致性和准确性。在测