大型航道疏浚項目的施工組織與工藝管理-萊州

1、大型航道疏浚項目的施工組織與工藝管理王國鋒1、劉遠(yuǎn)程2作者簡介：1.萊州項目部，項目經(jīng)理；2.萊州項目部，副總工。摘要：文章對萊州5萬噸級航道工程施工組織過程中的生產(chǎn)管理、技術(shù)管理、工藝管理等進(jìn)行了分析，從中探索出提升大型航道疏浚項目施工組織與管理水平提升的思路。關(guān)鍵詞：航道、組織、工藝、管理1工程簡介1.1萊州港地處渤海萊州灣的東岸，山東省萊州市三山島工業(yè)區(qū)，地理坐標(biāo)為：東經(jīng)119°5648、北緯37°2442。航道全長為26.40km，其中主航道K0+000K1+000段底寬為215161m，邊坡為1:10，底高程為-14.4m；K1+000K2+500段底寬161m，

2、邊坡為1:10，底高程為-14.4m；航道K2+500K26+400段底寬161m，邊坡為1:6，底高程為-14.3m。航道吹填工程量為477.27萬m3，航道外拋工程量為689.17萬m3，總疏浚工程量為1166.44萬m3。2工程特點及難點2.1該工程施工區(qū)位于已營運港口主航道內(nèi)，施工時易受進(jìn)出港商船干擾，同時該工程航道長、工程量大、土質(zhì)復(fù)雜，且施工區(qū)位于外海，掩護(hù)條件較差，船舶在施工時受氣象影響較大。2.2工程地質(zhì)區(qū)段土質(zhì)特性顆粒組成-13.5m以上-13.5m以下K0+000K6+000粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粉土拓寬段泥層厚度在4m左右，槽內(nèi)回淤土板結(jié)嚴(yán)重，開挖困難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粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粉土拓寬段和槽內(nèi)泥層厚度均在2.5m左右，開挖困難，顆粒細(xì)，不沉淀粘土0.0750.005mm占50.3%；0.0750.25mm占48.7%； K14+500K26+400砂質(zhì)粉土泥層較薄，1.50.5m，開挖容易0.0750.25mm占85.4%；0.0750.005mm占36.7%；0.0750.25mm占48.7%；2.3工程難點2.3.1航道里段原始水深淺，大型耙吸船受吃水限制，制約開挖里段進(jìn)度。2.3.2航道里段海流流速小，上層粉土裝艙效果差，流向與

4、航道走向平行，生產(chǎn)效率受影響。3工期執(zhí)行情況3.1本工程合同工期為2012年7月15日前完工， 2010年10月16日開工， 2012年6月10日完工，較合同工期提前35天完工。4施工安排4.1本工程整個施工過程共分為兩個階段進(jìn)行，第一階段主要施工19+500以內(nèi)，該段工程量約1006萬立方米。第二階段主要施工19+500-26+400，該段工程量約160萬立方米。5施工工藝本工程施工過程中分別采用了分層、分區(qū)施工，“S”型施工，耙平與挖泥裝艙交替施工等施工工藝。5.1分層、分區(qū)施工5.1.1此工藝是疏浚施工中最常用的工藝之一，本工程分層的指導(dǎo)原則是各施工船舶根據(jù)各自的破土能力（主要與耙頭重量

5、與耙齒形狀有關(guān)）及工程土質(zhì)在保證正常流速的情況下，盡量的增大泥漿濃度。5.1.2施工區(qū)的劃分（分區(qū)），項目部將所有施工區(qū)均按照平行于航道方向劃分，盡量增加施工區(qū)的長度，以減少船舶調(diào)頭次數(shù)，增加挖泥裝艙時間，提高了生產(chǎn)效率。5.2“ S”型施工5.2.1耙吸挖泥船在施工過程中，如長時間采用直線開挖，由于受耙頭寬度的限制，將不可避免的形成多道壟溝，容易造成滑耙現(xiàn)象，影響施工效率同時也給后期的施工及掃淺工作帶來困難。5.2.2針對此情況項目部在本工程中采用了S型施工工藝，這樣在單位長度的施工區(qū)域內(nèi)挖泥裝艙距離增加，減少了施工中的調(diào)頭次數(shù)，從而提高了生產(chǎn)率。由于S型施工時的耙頭與施工區(qū)內(nèi)的淺梗會形成一

6、定角度，可以有效打斷淺梗，與直線開挖相比，可以避免滑耙現(xiàn)象，同時也可以避免在施工區(qū)形成較長的壟溝，對提高施工區(qū)的平整度有顯著的效果。在后期掃淺施工中，采用S型施工工藝，可以提高掃淺的上線率，尤其對清除施工區(qū)內(nèi)已形成的壟溝、淺梗效果顯著。5.3耙平與挖泥裝艙交替施工5.3.1由于耙吸船的挖泥裝艙是一個連續(xù)移動的過程因此其定位精確度受到一定的限制，這種情況對于工程后期的掃淺工作是非常不利的。在本工程后期掃淺過程中，項目部針對施工區(qū)內(nèi)淺點較多且相對零散的特點，采用了耙平與挖泥裝艙交替施工的工藝。首先利用耙平器的拖帶、整平作用先將存在淺點區(qū)域反復(fù)耙平3-4遍，將大部分高差較小的淺點整平至設(shè)計水深，再選

7、擇靈活性好的施工船舶針對個別高差較大的淺點單獨挖泥裝艙施工，通過實踐來看效果比較理想，確保了工程的提前完工。5.4過程管控為保證施工質(zhì)量及工期、降低項目成本、提高項目效益，這就需要在項目實施過程中采取正確的施工工藝、方法的同時加強(qiáng)對項目運行過程的管控力度，為此在本工程中項目部主要是從以下兩點入手進(jìn)行項目過程的管控。5.4.1定性定量分析、制定施工計劃、進(jìn)行動態(tài)管理。項目部首先針對整個項目的實施情況進(jìn)行了定性的研究分析，制定出了一個總的施工計劃，使得項目部對于工程在總體實施方向上有一個大的把握。其次，項目部成立了工藝分析小組，根據(jù)測圖每天召開一次工藝分析會，通過繪制斷面圖等技術(shù)手段與前次測圖進(jìn)行

8、一個定量的對比分析，根據(jù)定量分析結(jié)果及時對總體施工計劃進(jìn)行微調(diào)、修正，并且在調(diào)整的過程中要求做到走一步看三步，對于下一步的施工安排進(jìn)行相對及時準(zhǔn)確的預(yù)測。這種動態(tài)式的管理模式對于工程總體的施工質(zhì)量、工期以及效益的管控上效果非常明顯。這體現(xiàn)在施工計劃參數(shù)的制定，工藝組根據(jù)前期分析統(tǒng)計分析目前的效率數(shù)據(jù)，先定性分析下步施工期間生產(chǎn)效率的下降趨勢，基本預(yù)測分析下降的數(shù)據(jù)比例空間，在充分討論的基礎(chǔ)上再進(jìn)行加權(quán)平均法確定各船施工計劃參數(shù)。5.4.2派遣工程師住船，確保工藝調(diào)整指令的執(zhí)行。項目部在兩級公司的大力支持下，對項目部人員進(jìn)行合理調(diào)配，每船派遣一名工程師長期住船以此確保項目部工藝分析小組所發(fā)出的工

9、藝調(diào)整指令能夠在第一時間得到準(zhǔn)確執(zhí)行。同時，也可以保證船舶的動態(tài)及狀況第一時間反饋至項目部，以利于工藝分析小組及時分析，調(diào)整工藝及安排。5.5施工工藝運用5.5.1施工初期船舶走大斜線全面施工，施工中期中間水深大部分達(dá)到設(shè)計要求后就主要對兩側(cè)進(jìn)行施工，后期主要對個別淺區(qū)進(jìn)行拉抽屜施工。下圖為三個時期具有代表性的船舶施工軌跡線。5.5.2通途通途在施工航道外段時溢流效果較好，為了充分發(fā)揮通途船的施工效率，中交通運1于5月27日進(jìn)通途施工區(qū)輔助整平和耙松海底面，通途施工效果得到顯著提高。綜上，因后期施工泥層越來越薄，淺區(qū)分布不均勻，通途船效率在逐步降低，為了節(jié)約施工成本，項目部果斷決定6月2日通途

10、撤場。5.6耙平器的應(yīng)用項目部技術(shù)人員及船舶操控人員根據(jù)耙平器施工特性進(jìn)行現(xiàn)場分析，同時結(jié)合以往耙平器施工經(jīng)驗，制定出適合萊州港5萬噸航道項目工況的耙平施工工藝，具體有以下幾種：5.6.1定深施工項目部最初根據(jù)其它工地施工經(jīng)驗，確定耙平器下放深度為-14.8米（按照超深0.5米考慮）進(jìn)行施工。但在實際施工過程中發(fā)現(xiàn)，按照該深度下放耙平器后拖輪船速下降明顯，特別是在部分已夠深區(qū)域也會發(fā)生耙平器吊纜受力情況，且耙平效果不明顯。經(jīng)分析由于該項目耙平前平均超深大約為0.5-0.6米，在耙平器按照超深0.5米下放施工過程中會出現(xiàn)在已夠深區(qū)域內(nèi)觸底現(xiàn)象。這樣不但起不到明顯的掃淺作用，反而會發(fā)生因拖拽而出現(xiàn)

11、新淺點的情況發(fā)生。鑒于此，項目部適時將耙平器下放深度調(diào)整至-14.6米（超深0.3米）。經(jīng)實踐在此下放深度下耙平器在掃過淺點時拖輪船速明顯下降，耙平器吊纜受力充分，而在已夠深區(qū)域內(nèi)拖輪基本無明顯降速，這說明該下放深度適合此項目工況。同時經(jīng)過實際測圖分析檢驗，消除淺點效果明顯。5.6.2降速上點施工法耙平器初始施工時項目部依據(jù)其他工地施工經(jīng)驗確定耙平器上點航速為3節(jié)左右。由于本工程泥質(zhì)多為粉質(zhì)粘土及粉土，土質(zhì)較硬，從實際施工過程來看在這種泥質(zhì)下如果以該航速上點會造成耙平器無法充分入泥，甚至造成耙平器順坡而上直接被拖帶到泥面以上前進(jìn)，無法保證良好的耙平效果。針對此情況項目部制定了降速上點施工方法，

12、在耙平器上點前保持3節(jié)左右航速，待耙平器基本接近淺點時拖輪減速，使得航速降至1-2節(jié)之間上點。耙平器絞車操作人員通過觀察耙平器吊纜松緊程度判斷耙平器充分入泥后，通知拖輪駕駛員開始緩慢加速從而將淺點區(qū)域的疏浚物拖帶至深水區(qū)域，以保證良好的耙平效果。5.6.3斜向淺梗直線施工耙吸挖泥船在施工過程中，如長時間采用直線開挖，由于受耙頭寬度的限制，將不可避免的形成多道淺梗。針對此情況項目部在本工程中采用了斜向淺梗直線施工工藝。由于斜向施工時的耙平器與施工區(qū)內(nèi)的淺梗會形成一定角度，可以有效打斷淺梗。該工藝與順向直線耙平相比，增加了耙平器與淺梗的接觸面積，可以避免因淺梗寬度過窄、耙平器軟連接等原因而造成的耙

13、平器由于拖帶過程不穩(wěn)定出現(xiàn)滑耙甚至翻轉(zhuǎn)情況的發(fā)生；與S型施工相比，可以減少拖輪在單位長度淺梗上的轉(zhuǎn)向次數(shù)，從而降低了耙平器拖纜與拖輪螺旋槳纏繞的風(fēng)險，以及由于頻繁轉(zhuǎn)向所造成的耙平器翻轉(zhuǎn)情況的發(fā)生概率。5.6.4邊線頂流施工法根據(jù)其他工地使用情況來看，耙平器掃淺邊線區(qū)域是困擾工程進(jìn)度及質(zhì)量的老大難問題。由于耙平器在施工邊線附近區(qū)域時易受潮流影響發(fā)生耙平器被擠入邊坡淺區(qū)泥層中無法起升的情況，這樣就增大了船舶安全風(fēng)險，降低了耙平器的使用效率，影響耙平效果，增加了工程成本。據(jù)此，我部采用邊線頂流施工的方法。即當(dāng)潮流方向為漲潮流向時（自東南至西北向）安排施工東邊線，當(dāng)潮流方向為落潮流向時（自西北至東南向

14、）安排施工西邊線，利用潮流的推力調(diào)整拖輪船位、控制耙平器在水下的姿態(tài)，降低了耙平器被擠入淺區(qū)的風(fēng)險，提高了耙平器的使用效率，同時也降低了項目后期的掃淺成本。通過測圖來看這一施工方法在邊線區(qū)域施工取得了良好的耙平效果，在很大程度上解決了以前耙平器無法進(jìn)行邊線區(qū)域掃淺的問題。針對萊州工地淺區(qū)性質(zhì)，采取不同的施工工藝，具體如下表：區(qū)段施工工藝主要施工船舶作用K0+000K6+000分層施工通途、通程、通力、通贏耙平、耙松K6+000K14+500斜向淺梗直線施工通贏、津航浚106打斷連續(xù)淺埂K14+500K24+400定深施工通途、津航浚109、通力清除零星淺點K24+400K26+400垂直航道施

15、工通途、津航浚109、通力盤短拖至航道外1）中交通運1施工航道K9+000K10+000段時掃淺前后效果圖比對掃淺前測圖 掃淺后測圖2）中交通運1施工航道K15+500K16+500段時掃淺前后效果圖比對掃淺前測圖 掃淺后測圖3）中交通運1施工航道K8+000K9+000段時掃淺前后效果圖比對 掃淺前測圖 掃淺后測圖5.6.5配合耙吸船分層施工耙平器施工前項目部根據(jù)現(xiàn)有測圖分析，將耙平器下放深度分為3個階段，一階段下放至-13.7米、二階段下放至-14.0米 、三階段下放至-14.3米。經(jīng)過約48小時施工后，項目部再次對于測圖進(jìn)行分析，適時調(diào)整了下放深度，將二、三階段合二為一，由一階段 -13

16、.7米直接下放至-14.3。通過測圖來看耙平器投入該段施工前、后，通途船生產(chǎn)效率有了較大的改善，效果明顯，達(dá)到了預(yù)期的目的。為了繼續(xù)充分保證通途輪的生產(chǎn)效率，在5月27日通途輪投入航道19+50024+500段均勻布耙施工的3天后，又將耙平器投入配合通途套挖耙平施工3天，至6月2日通途輪撤場，每天過泵量分別是152176、148127、105396、104422、114751、112359立方米，通過數(shù)據(jù)比較，通途輪生產(chǎn)效率基本沒有下降，且基本保證了挖槽平整度，同時減少津航浚106和109的掃淺時間。下面通過5月29日、5月31日、6月2日測量斷面圖可見船舶施工效率和施工質(zhì)量的變換趨勢走向。航

17、道k20+000段6天內(nèi)施工質(zhì)量對比圖航道k22+000段6天內(nèi)施工質(zhì)量對比圖航道k23+000段6天內(nèi)施工質(zhì)量對比圖6經(jīng)驗與總結(jié)6.1大型航道疏浚工程施工區(qū)域大都位于外海且挖深較大，施工受氣象影響較大，在選擇施工船舶的過程中，除了要考慮到船舶生產(chǎn)能力及挖深限制等影響以外，船舶抵抗氣象干擾的能力也是確保工程順利實施的一個重要因素。6.2此類工程往往工期較長，這樣在整個的施工過程中會存在著各種各樣不可預(yù)見的突發(fā)情況。這就要求項目部在施工管理過程中加強(qiáng)管控力度、提前安排、總體規(guī)劃，盡可能的減少此類情況發(fā)生對于整個工程的影響。本工程中項目部實行的定性定量分析、制定施工計劃、進(jìn)行動態(tài)管理；派遣技術(shù)員住

18、船，確保工藝調(diào)整指令的執(zhí)行，兩條措施加強(qiáng)了對于整個項目過程的管控，在一定程度上規(guī)避了各種突發(fā)情況所造成的風(fēng)險，確保了項目施工質(zhì)量、工期，降低了項目成本，提高了項目效益。6.3耙平器配合主力船舶施工，對同一區(qū)域進(jìn)行耙松、整平這一施工工藝的應(yīng)用也為在今后的項目實施過程中如何更進(jìn)一步發(fā)揮耙平器的作用，提高主力船舶的生產(chǎn)效率，指明了一條新的方向與思路。我們相信隨著參與實施此類項目的增多，項目部一定會逐步積累經(jīng)驗，從中探索出一條提升大型航道疏浚項目施工組織與管理水平的思路。6.4安排駐船工程師為了更好的提高船舶生產(chǎn)效率，確保項目部岸基支持及時準(zhǔn)確，在每艘船舶上安排疏浚工程師駐船，及時貫徹項目部工藝小組指

19、令并對船舶更新交底文件，同時統(tǒng)計各船舶施工參數(shù)和分析對周邊環(huán)境的影響。6.5工藝指導(dǎo)例會工程施工后期，項目部工藝組每天進(jìn)行工藝指導(dǎo)的三個大步驟，第一步：每天在測量出圖后首先進(jìn)行工藝分析所需數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作：1、由測量專業(yè)第三人分析審查測圖質(zhì)量并進(jìn)行測量數(shù)據(jù)篩選；2、前后測圖加密比對斷面圖的繪制；同時向各船發(fā)送各項數(shù)據(jù)。第二步：工藝組根據(jù)測量圖、斷面圖和效率數(shù)據(jù)分船分段分區(qū)比對，分析施工效率提升或下降的原因，比對施工質(zhì)量分析施工質(zhì)量走勢。3、討論并修正制定穩(wěn)定施工效率和工程質(zhì)量的分區(qū)、分段調(diào)整以及輔助耙平器的配合方案發(fā)給各船舶，并征求主船船長意見后實施，實踐證明，工藝組的相關(guān)工藝方案與主船船長基本一致，形成船岸配合的緊密和默契。6.6測量控制長距離航道目前在北方已不罕見，航道施工的潮位數(shù)據(jù)是挖深控制的關(guān)鍵之一，為保證工程的順利交工驗收，工程開工之初，項目部就與測量驗收單位-天津海事局海測大隊就本工程航道潮位控制進(jìn)行探討，由其代為做萊州港航道分級潮位控制驗算提供給我部并且作為其竣工驗收的唯一潮位控制數(shù)據(jù)，在工程開工伊始從根本上消除了測量水深控制的較大偏差，保證了船舶所需圖紙的一致性和準(zhǔn)確性。在測