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摘要:经济发展了,基础建设需求量变大,原先一些不适合建港的海岸也纷纷要求建港,结果在港航建设施工中出现回淤问题。回淤问题往往难以彻底解决,并持续造成较大损失。有必要对港航施工中的回淤问题的进行分析研究,做到防淤减淤;真的发生回淤了,也要采取合适的方式进行清淤处理。
关键词:回淤,港池,航道,清淤,基槽,基床,港口與航道工程
中图分类号: TU74 文献标识码: A 文章编号:
前言
笔者从事港口与航道工程建设不到十年,在经历的六个项目中,遇到了两个项目的回淤问题,是最为头疼的施工问题。虽然参阅了很多学术资料和咨询过较多的港航前辈,但未能寻得有效的解决方案。在此,就港航施工中的回淤问题进行简单的分析和总结,以期与遇到相同问题的同行们一起学习交流。
1港口与航道工程施工的回淤问题
我国东部沿海和主要内河下游普遍为沙质地质,又较多存有粉质粘土和粉细沙地质层,在所处的自然条件下易于发生淤积,造成回淤现象。同时随着我们经济的高速发展,沿海周边和沿江地区的经济发展对港航的需求量不断增加,原先一些不太适合建港的海岸地区也纷纷要求建港。结果在港口与航道建设过程中,发生了回淤问题,造成了较大的经济损失,如黄骅港、京唐港、滨州港等几个大项水运工程,即使建成后,仍有严重回淤问题。
港航施工中的回淤问题具有不确定性、反复发生、清淤困难和后期影响等特点,虽然已经引起建设各方和专业院校的重视,并进行了深入的实地考察和实验模型分析,得出了一些有价值的结果,提出或是验证了回淤理论及经验公式。但是,现有技术无法从根本上解决港航施工的回淤问题。从国内外的研究来看,长期一段时间内,回淤问题仍将是制约海港和深水航道建设的瓶颈。
2回淤问题的分析
回淤问题是泥沙运动的直接结果,是一种复杂的自然现象;通常港航工程发生淤积有3个前提条件,即泥沙来源、泥沙运动的水流动力和促成淤积的环境。简单来说,在有较多泥沙来源的建港海域,泥沙受到风、浪、流等动力作用下发生位移(分为推移质或是悬移质),当动力条件减弱时泥沙停止运动发生淤积。其中,无论是淤泥质海岸还是沙质海岸,都是以悬移质落淤为主。
通过对航道和港池的回淤研究(基槽同港池),我们可以得到下面的结论用以指导以后的港航施工:对粒径<0.03mm(或<0.05mm)的淤泥质海岸和粒径>0.25mm(或>0.3mm)沙质海岸的航道和港池,在一般海岸动力条件下,回淤现象不严重(回淤量较少,或是容重<1.20t/m3时可作为适航水深)。对于沙质海岸,特别是0.05<D50<0.2mm的粉沙质海岸,不仅回淤严重,而且可能出现“骤淤”(粉质沙易于悬扬、沉速大、强度高),甚至堵塞航道或港口口门,需要慎重对待。
海岸带类型与泥沙分类对照表
3回淤问题的对策
针对后果严重的回淤问题,港口与航道工程建设中应积极落实防淤减淤措施,当出现回淤现象后采取经济合理的清淤方式,确保工程顺利进展,力争降低回淤损失。
结合工作中遇到的回淤问题和所尝试采用的几种处理方式,总结一下主要的防淤减淤和清淤措施;
3.1做好前期规划工作
首先,进行扎实的科研工作,掌握建港海岸在自然条件下的变化规律。结合现场水文、泥沙和地形演变资料,工程场所尽量选择回淤轻微的海岸,不宜选择涨淤型海岸。还要考虑海岸工程建成后对原先自然状态下泥沙运动规律的影响。
其次,进行合理的港航建设规划。特别是不能有效利用自然条件的“人工港”,其港口的规划与布置尤其重要,对防淤减淤的要求也更高。
最后,在港航建设中统筹工程方案。集中在风、浪对回淤影响较小的季节组织施工。如果既有码头又有防波堤,应先施工防波堤,形成掩护条件。如果既有码头又有港池,则应先对码头港池开挖,以其作为“备淤槽”,减少施工过程中对基槽、基床的回淤。如果是常年回淤严重的港池或是航道作业,没必要一次性开挖太深。
3.2 落实施工中的防淤减淤措施
首先做好贯穿港航建设全过程的观测工作,尤其是疏浚作业中。通过测量和取样数据,及时分析回淤问题,如回淤物质、回淤的厚度、回淤的自然条件等。再根据分析的结果,调整施工方案,落实防淤减淤措施。
从事过的的A项目,重力式码头基槽回淤,采取开挖备淤槽的措施,能够减少部分回淤,但是仍有悬移质落淤。后来将原先施工步距100m调整到35米,又根据天气预报,制定施工船舶调配和加班计划,确保了施工段内不发生严重回淤问题。
3.3 基槽、港池、航道的清淤
当港航工程中施工的基槽、港池和航道出现回淤时,所说的“清淤”,基本上就是重新疏浚。需要注意的是,回淤前后的地质条件一般会发生变化;因此对疏浚设备的选择应该具有前瞻性。
从事过的B项目,大型重力式码头工程,施工过程中基槽和港池发生严重回淤。原先的地质报告是地基土自上而下为四大层,即:第一大层:①1粉土、①2淤泥质粉质粘土、①3淤泥质粘土、①7粉土;第二大层:②粉细砂;第三大层:③1粉质粘土、③2粘土、③3粉土;第四大层:④1粉质粘土,④2粉土,④3粘土;第五大层:⑤1粘土,⑤2粉细砂。发生回淤后,由潜水员水下插钎取样,回淤物2.1m,其中淤泥层0.2-0.3m,剩余部分为粉质沙和粘土混合层(又称“铁板沙”)。清淤时,原先挖泥作业的8m3抓斗船,每次下斗开挖深度不超过0.5m,导致施工效率很低,甚至还未完成基槽清淤时又发生了新的回淤。后来使用绞吸式挖泥船和超长臂反铲式挖泥船,都能较好的解决清淤问题,尤其是绞吸式挖泥船对粉土和粉细沙非常适用。
3.4 基床回淤的清淤
基床是在基槽里抛填完块石的基础结构,基床顶部的落淤会降低墙身与基床间的摩擦系数,有可能导致码头沉降、位移,后果相当严重。如果基床发生回淤,即使损失较大,也是要必须清除的。基床清淤处理起来更加复杂;一般有两种方式,一是挖掉基床,重新抛石;二是清除回淤物(保证块石露出)。
根据交通部2004年颁布的《沿海港口水工建筑工程定额》中基槽水下清淤采用“高压水泵冲排”的泵抽回淤物。如果回淤物是流动性较好的淤泥质土,在基槽和基床轻微回淤时可以应用。但是,当回淤较厚或土质发生变化,改为粉沙质土时,再用高压水泵就没有明显效果了。
在B项目中,基床整平时发现基床回淤,回淤厚度达到0.7-1.4m,土质为粉质沙和粘土混合层。施工单位采用高压水泵清淤,结果是高压水泵冲成了一个个的泥沙坑,离心水泵效率很低。后来改用绞吸船或是反铲式挖泥船清淤至基床顶标高,剩余部分的回淤物再用较大功率的离心水泵外抽至露出全部块石。
4结论
随着我们经济的持续发展,不同海岸环境建港的需求越来越大;其中,港口与航道工程施工中发生回淤问题是不可避免的。我们能做好的是港航建设的前期科研和规划,并在施工建设中积极预防和落实,切实做到防淤减淤。真的发生回淤了,也要结合实际工况,妥善做好清淤工作。
参考文献:
【1】JTS145-2-2013,海港水文规范【S】.
【2】严恺,梁其荀.海岸工程.北京,海军出版社,2002.
【3】马进荣,徐相波,刘信华.沙质海岸外航道回淤计算方法及其检验.水利水运工程学报.2011(3).
【4】沿海港口水工建筑工程定额.交通部水运工程定额站.2004.
关键词:回淤,港池,航道,清淤,基槽,基床,港口與航道工程
中图分类号: TU74 文献标识码: A 文章编号:
前言
笔者从事港口与航道工程建设不到十年,在经历的六个项目中,遇到了两个项目的回淤问题,是最为头疼的施工问题。虽然参阅了很多学术资料和咨询过较多的港航前辈,但未能寻得有效的解决方案。在此,就港航施工中的回淤问题进行简单的分析和总结,以期与遇到相同问题的同行们一起学习交流。
1港口与航道工程施工的回淤问题
我国东部沿海和主要内河下游普遍为沙质地质,又较多存有粉质粘土和粉细沙地质层,在所处的自然条件下易于发生淤积,造成回淤现象。同时随着我们经济的高速发展,沿海周边和沿江地区的经济发展对港航的需求量不断增加,原先一些不太适合建港的海岸地区也纷纷要求建港。结果在港口与航道建设过程中,发生了回淤问题,造成了较大的经济损失,如黄骅港、京唐港、滨州港等几个大项水运工程,即使建成后,仍有严重回淤问题。
港航施工中的回淤问题具有不确定性、反复发生、清淤困难和后期影响等特点,虽然已经引起建设各方和专业院校的重视,并进行了深入的实地考察和实验模型分析,得出了一些有价值的结果,提出或是验证了回淤理论及经验公式。但是,现有技术无法从根本上解决港航施工的回淤问题。从国内外的研究来看,长期一段时间内,回淤问题仍将是制约海港和深水航道建设的瓶颈。
2回淤问题的分析
回淤问题是泥沙运动的直接结果,是一种复杂的自然现象;通常港航工程发生淤积有3个前提条件,即泥沙来源、泥沙运动的水流动力和促成淤积的环境。简单来说,在有较多泥沙来源的建港海域,泥沙受到风、浪、流等动力作用下发生位移(分为推移质或是悬移质),当动力条件减弱时泥沙停止运动发生淤积。其中,无论是淤泥质海岸还是沙质海岸,都是以悬移质落淤为主。
通过对航道和港池的回淤研究(基槽同港池),我们可以得到下面的结论用以指导以后的港航施工:对粒径<0.03mm(或<0.05mm)的淤泥质海岸和粒径>0.25mm(或>0.3mm)沙质海岸的航道和港池,在一般海岸动力条件下,回淤现象不严重(回淤量较少,或是容重<1.20t/m3时可作为适航水深)。对于沙质海岸,特别是0.05<D50<0.2mm的粉沙质海岸,不仅回淤严重,而且可能出现“骤淤”(粉质沙易于悬扬、沉速大、强度高),甚至堵塞航道或港口口门,需要慎重对待。
海岸带类型与泥沙分类对照表
3回淤问题的对策
针对后果严重的回淤问题,港口与航道工程建设中应积极落实防淤减淤措施,当出现回淤现象后采取经济合理的清淤方式,确保工程顺利进展,力争降低回淤损失。
结合工作中遇到的回淤问题和所尝试采用的几种处理方式,总结一下主要的防淤减淤和清淤措施;
3.1做好前期规划工作
首先,进行扎实的科研工作,掌握建港海岸在自然条件下的变化规律。结合现场水文、泥沙和地形演变资料,工程场所尽量选择回淤轻微的海岸,不宜选择涨淤型海岸。还要考虑海岸工程建成后对原先自然状态下泥沙运动规律的影响。
其次,进行合理的港航建设规划。特别是不能有效利用自然条件的“人工港”,其港口的规划与布置尤其重要,对防淤减淤的要求也更高。
最后,在港航建设中统筹工程方案。集中在风、浪对回淤影响较小的季节组织施工。如果既有码头又有防波堤,应先施工防波堤,形成掩护条件。如果既有码头又有港池,则应先对码头港池开挖,以其作为“备淤槽”,减少施工过程中对基槽、基床的回淤。如果是常年回淤严重的港池或是航道作业,没必要一次性开挖太深。
3.2 落实施工中的防淤减淤措施
首先做好贯穿港航建设全过程的观测工作,尤其是疏浚作业中。通过测量和取样数据,及时分析回淤问题,如回淤物质、回淤的厚度、回淤的自然条件等。再根据分析的结果,调整施工方案,落实防淤减淤措施。
从事过的的A项目,重力式码头基槽回淤,采取开挖备淤槽的措施,能够减少部分回淤,但是仍有悬移质落淤。后来将原先施工步距100m调整到35米,又根据天气预报,制定施工船舶调配和加班计划,确保了施工段内不发生严重回淤问题。
3.3 基槽、港池、航道的清淤
当港航工程中施工的基槽、港池和航道出现回淤时,所说的“清淤”,基本上就是重新疏浚。需要注意的是,回淤前后的地质条件一般会发生变化;因此对疏浚设备的选择应该具有前瞻性。
从事过的B项目,大型重力式码头工程,施工过程中基槽和港池发生严重回淤。原先的地质报告是地基土自上而下为四大层,即:第一大层:①1粉土、①2淤泥质粉质粘土、①3淤泥质粘土、①7粉土;第二大层:②粉细砂;第三大层:③1粉质粘土、③2粘土、③3粉土;第四大层:④1粉质粘土,④2粉土,④3粘土;第五大层:⑤1粘土,⑤2粉细砂。发生回淤后,由潜水员水下插钎取样,回淤物2.1m,其中淤泥层0.2-0.3m,剩余部分为粉质沙和粘土混合层(又称“铁板沙”)。清淤时,原先挖泥作业的8m3抓斗船,每次下斗开挖深度不超过0.5m,导致施工效率很低,甚至还未完成基槽清淤时又发生了新的回淤。后来使用绞吸式挖泥船和超长臂反铲式挖泥船,都能较好的解决清淤问题,尤其是绞吸式挖泥船对粉土和粉细沙非常适用。
3.4 基床回淤的清淤
基床是在基槽里抛填完块石的基础结构,基床顶部的落淤会降低墙身与基床间的摩擦系数,有可能导致码头沉降、位移,后果相当严重。如果基床发生回淤,即使损失较大,也是要必须清除的。基床清淤处理起来更加复杂;一般有两种方式,一是挖掉基床,重新抛石;二是清除回淤物(保证块石露出)。
根据交通部2004年颁布的《沿海港口水工建筑工程定额》中基槽水下清淤采用“高压水泵冲排”的泵抽回淤物。如果回淤物是流动性较好的淤泥质土,在基槽和基床轻微回淤时可以应用。但是,当回淤较厚或土质发生变化,改为粉沙质土时,再用高压水泵就没有明显效果了。
在B项目中,基床整平时发现基床回淤,回淤厚度达到0.7-1.4m,土质为粉质沙和粘土混合层。施工单位采用高压水泵清淤,结果是高压水泵冲成了一个个的泥沙坑,离心水泵效率很低。后来改用绞吸船或是反铲式挖泥船清淤至基床顶标高,剩余部分的回淤物再用较大功率的离心水泵外抽至露出全部块石。
4结论
随着我们经济的持续发展,不同海岸环境建港的需求越来越大;其中,港口与航道工程施工中发生回淤问题是不可避免的。我们能做好的是港航建设的前期科研和规划,并在施工建设中积极预防和落实,切实做到防淤减淤。真的发生回淤了,也要结合实际工况,妥善做好清淤工作。
参考文献:
【1】JTS145-2-2013,海港水文规范【S】.
【2】严恺,梁其荀.海岸工程.北京,海军出版社,2002.
【3】马进荣,徐相波,刘信华.沙质海岸外航道回淤计算方法及其检验.水利水运工程学报.2011(3).
【4】沿海港口水工建筑工程定额.交通部水运工程定额站.2004.