浅谈宿迁港港池疏浚的优化施工方法

刘攀

摘    要：宿迁港中心港区洋北作业区码头工程位于宿迁市宿城区洋北镇境内，码头采用顺岸挖入式型式布置，港池水域开挖面积大。港池水下部分疏浚设计方案具有需要大面积的土地堆存淤泥、疏浚方含水量大短期内无法利用、晾晒时间长、晾晒费用大、运河岸边部分陆域土方将变为水下开挖等特点，由于施工现场无法提供足够的场地给水下清淤的淤泥堆放、晾晒，且按照原全部水下疏浚方案无法满足施工进度，再有水下开挖疏浚施工给运河主航道的正常通航带来安全隐患，安全管理难度较大。为尽可能减少淤泥存放场地面积，保护生态环境，加大港池疏浚土方的利用率，保证施工总体目标的实现，运河宿迁港优化实施了港池疏浚水下方变为水上方的施工方法。

关键词：宿迁港;港池疏浚;水下方变水上方

1  前言

疏浚在港口建设中的主要目的是开挖港池、进港航道等。广泛应用于：开挖新航道、港口和运河;浚深、加宽和清理现有航道和港口;疏通河道、渠道，水库清淤;开挖码头、船坞、船闸等水工建筑物基坑;清除水下障碍物;结合疏浚进行吹填造地、填海等工程。疏浚工程对人类社会进步、环境改善及经济发展的作用非常重大。疏浚土历来主要采取废弃或倾倒于工程附近水域的方式进行处理。当工程附近没有足够可用于处理疏浚方的水域或低洼区域，大量的疏浚方将会占用土地和污染环境。近年来，随着人类对环境标准的要求日益提高，防止和减少疏浚活动对水域及陆域的污染已成为疏浚工程所必须考虑的一个重要问题。

2  项目概况

宿迁港中心港区洋北作业区码头工程位于宿迁市宿城区洋北镇境内，京杭大运河南岸。东距X107县道约3km，南距徐淮路约1.3km，交通便利。

码头采用顺岸挖入式型式布置，建设12个2000吨级装卸泊位和待泊区。码头前沿线成四段折线布置，自上游向下游分别为290m待泊区、556m装卸泊位、400m装卸泊位和340m待泊区。码头泊位总长1586m，其中装卸泊位956m，待泊区泊位630m。陆域用地总面积528.6亩，主要布置散货、集装箱、钢材及其他件杂货堆场和生产辅助设施。码头前沿作业区设计高程为▽20.13m，码头河底高程取为▽13.8m。

该项目水域开挖面积为236818m2，按高程▽13.8m计算，港池疏浚土方量（水下方）为34万立方米;陆域纵深约200m～400m，开挖面积为172316m2，按高程▽13.8m计算，开挖土方量约为90万立方米，基础部分要开挖至12.1m，开挖土方量约为1.5万立方米;陆域填方面积334803m2，按高程▽20.13m计算，填方量约为76万立方米。

3  水文地质情况

3.1  水文情况

3.1.1  水文

运河宿迁港为京杭大运河的内河港，设计水位与所在位置京杭大运河设计通航水位相同。拟建工程位于京杭大运河宿迁闸～刘老涧船闸之间，经过多年实测水位资料的统计，刘老涧船闸上游最高通航水位▽19.41m，上游最低通航水位▽17.81m，宿迁船闸下游最高通航水位▽19.81m，由此，本项目水位特征值如下（85国家高程系统）。

3.1.2  地下水

本项目地下水类型为第四系松散岩类孔隙水，主要为潜水。

潜水主要赋存于③②层（局部为④①层）黏性粉土土中，该土层透水性类别为层微～弱不透水，富水性较小。

潜水与河水之间水力联系较为密切，其补给以主要为降水、河水垂直入渗及侧向径流，补给水源充分，排泄主要为侧向迳流、蒸发及人工开采。水位动态变化主要受降水、蒸发等气象水文因素影响，最低水位即地下水枯水期一般出现在2～4月;受春汛和降水的影响地下水位开始逐渐回升，最高水位即地下水丰水期一般出现在7～9月。

勘察期间潜水初见水位：埋深50.5020～93.10m50m，平均71.7119;标高9.9316.61m～10.86118.35m，平均10.497.56;潜水稳定水位：埋深5.800.4m～9.43.80m，平均71.84m41m;标高10.1616.41m～10.5618.05m、平均10.3617.33m。根据区域水文地质资料，场区地下水位近期年变化幅度约1.5m2m左右。

3.2  地形、地貌

拟开挖水域地貌属黄淮冲积平原，地貌类型单一，场地主要位于京杭运河河堤内南侧，为农田、林地及村庄，地势较平坦，地面标高一般在17.5m～21.0m左右。

3.3  地质情况

根据《宿迁港中心港区洋北作业区码头岩土工程勘察报告》，项目勘察深度内所揭露地层主要为第四系全新统冲积物和上更新统冲洪积物，岩性以粉土、黏土、为主，表层分布填土。根据地基土的时代、成因、岩性、分布和物理力学性质指标，勘察深度内地层共划分为612个工程地质层和一个亚层，其中包括以下几点。

（1）—素填土，以黏性土、粉土为主，表层含根系。分布于场地表层，工程地质条件差。岩土疏浚等级为3级。

（2）层粉土，中密状，场地内均有分布，处于地下水位变动带内，地下水变动对土的性能影响较大，工程地质条件差。岩土疏浚等级为7级。

（3）层粉土，中密～密实状，场地内均有分布，夹粉土局部为粉砂，工程地质条件稍差。岩土疏浚等级为48级。

（4）夹层层淤泥质黏土，流塑～软塑状，僅揭露于性状接近软土，场地内仅YZZK15、ZK16、JK166、9、12孔附近附近缺失，工程地质条件极差。岩土疏浚等级为2级。

（5）层黏土，局部为粉质黏土，可塑为主，局部软塑，场地内均有分布，工程地质条件一般。岩土疏浚等级为4级。

（6）层可塑～硬塑状黏土， 场地内均有揭露，土质较均匀，推荐容许承载力：320kPa，工程地质条件良好稍好。岩土疏浚等级为64级。

（7）1层软塑～可塑状黏土，局部为粉质黏土， 仅揭露场地中部及东南角，厚度变化大，分布不均，工程地质条件一般。岩土疏浚等级为4级。

（8）层硬塑状黏土，场地内均有揭露，除⑦1层分布区段化较大外，其他地段分布稳定，分布厚度大，含铁、锰、钙质结核，局部富集钙质结核，工程地质条件良好。岩土疏浚等级为6级。

（9）层硬塑状黏土， 场地内主要揭露于控制性钻孔，工程地质条件较好。岩土疏浚等级为6级。

（10）层硬塑状黏土，场地内主要揭露于控制性钻孔，除ZK30孔外均未揭穿，局部富集钙质结核，工程地质条件好。岩土疏浚等级为6级。

（11）层硬塑状黏土，场地内仅揭露于ZK30孔，工程地质条件好。岩土疏浚等级为6级。

（12）层含砂质黏土，硬塑状，场地内仅ZK30孔揭露，工程地质条件好。岩土疏浚等级为6级。

4  优化分析

4.1  整体思路

根据设计指标，港池疏浚完成后泥面高程为▽13.80，现状运河河底自大堤坡脚护岸开始向运河主航道方向呈外高内低走向，大堤坡脚坡脚处河底高程为▽17.4～▽18.50m，运河主航道右边线位置河底高程约为▽13.80m。港池水下疏浚宽度为64m～253m，疏浚土方量（水下方）约为34万立方米。

具体位置见码头港池平面布置图。

根据图1可见，港池水下部分疏浚设计方案具有需要大面积的土地堆存淤泥、疏浚方含水量大短期内无法利用、晾晒时间长、晾晒费用大、运河岸边部分陆域土方将变为水下开挖等特点。港池周围为农田和规划工业区，施工现场无法提供足够的场地给水下清淤的淤泥堆放、晾晒，且按照原全部水下疏浚方案无法满足施工进度，再有水下开挖疏浚施工给运河主航道的正常通航带来安全隐患，安全管理难度较大。为尽可能减少淤泥存放场地面积，保护生态环境，加大港池疏浚土方的利用率，保证施工总体目标的实现，经初步研究认为优化港池疏浚水下方变为水上方的施工措施非常必要。

4.2  工程量分析

设计港池疏浚（水下方）约为34万立方米，经过水下方变水上方方案的实施，在围堰内水下方变水上方的工程量约为11万立方米（不包含实施原设计方案有运河大堤及原护岸部分土方需要水下开挖的工程量），剩余水下疏浚的工程量约为23万立方米（含围堰的拆除工程量）。疏浚方量大大减少，从经济上、施工条件及环境保护方面都得到了改善。

5  主要施工措施

5.1  整体策划

在港区控制坐标点MT01～MT05之间、码头前沿结构与运河河道内设计航道右边线之间的适当位置，使用河道内的淤泥填筑一条纵向挡水堰，堰顶宽8m，迎水面和背水面两侧边坡坡比1：3，堰顶高程为▽19.70;为保证围堰堰体安全、减少围堰填筑过程中的淤泥流失，在围堰迎水面坡脚，采用木桩进行防冲刷和稳定加固防护，使用土工防渗膜对围堰进行整体防护，防止河水涌浪及雨水的冲刷。围堰合龙后，将堰内明水抽干，挖渗水深沟控水、排水，然后进行土方开挖。在围堰内土方开挖按1：2自然放坡，确保围堰安全稳定。

围堰内土方开挖完成后，拆除围堰、疏浚围堰与主航道之间的水下淤泥，完成整个港池的疏浚任务。

5.2  围堰平面位置的确定

根据现场水下测量和探查，发现越靠近运河主航道，河底淤泥颗粒越小，含水量极大，成流体状，无法堆积成型;越靠近岸边，河底淤泥含水量减小，容易堆积成型;根据现场探查实际情况和航政管理部门的要求，确定围堰的具体位置。围堰距离主航道最远距离为150m，最近距离为83m，围堰具体位置见图1。

5.3  围堰横断面设计

5.3.1  围堰填筑材料

使用河底淤泥作为填筑围堰材料。

5.3.2   堰顶高程及围堰断面的几何数据确定

经测量现状运河大堤的浆砌石护岸顶高程为▽19.70m，据此确定围堰顶面高程与浆砌石护岸顶高程相同为▽19.70m。在填筑过程中考虑0.2m的沉降超高，实际填筑高程到▽19.90m。

围堰顶宽确定为8m，两侧边坡坡比为1：3。

5.3.3  围堰加固与防护

为减少在围堰填筑过程中的淤泥的流失和防冲刷，在迎水面的围堰坡脚处纵向密排施打直径不小于15cm的松木桩，在木桩外侧抛填部分装满土的编织袋加固。在围堰表面铺设土工防渗膜布进行防护。

具体围堰横断面几何尺寸数据见围堰横断面图。

5.3.4  围堰结构稳定性分析验算

使用北京理正深基坑支护设计软件进行围堰稳定性验算。验算结果如下。

在自然放坡的情况下，迎水面整体稳定安全系数为2.154，背水面整体稳定安全系数为1.262。根据JGJ 120—2012《建筑基坑支护技术规程》规定，边坡整体稳定安全系数需大于1.2。可见，设计围堰结构满足稳定性要求。

5.4  具体施工措施

5.4.1  现场定位放线

根据确定的围堰平面位置，使用长竹竿或彩旗在运河中作出明显标记，控制围堰填筑的两侧坡脚位置。

5.4.2  围堰填筑施工

围堰填筑使用水陆两栖挖掘机和挖泥船接力挖甩设计围堰位置与运河主航道之间的河底淤泥，堆放至围堰填筑范围内。具体操作如下。

（1）测量人员根据实时的运河水位情况，测量现状河底高程，计算设计清淤疏浚深度，以此控制水下開挖高程，避免超挖。

（2）由人工配合水上挖泥船在设计位置施打松木桩。松木桩要求顺直、桩长5m，最小尾径不小于15cm。首先，人工配合进行松木桩就位，挖泥船在桩顶缓慢加压定位，防止木桩跑偏，当压入河底1m后，再逐渐加压，直至桩顶与现状水位基本齐平。施打过程中，专人指挥和检查质量，保证位置准确、顺直，桩间紧密。桩顶高程与河道现状水位基本齐平。在松木桩外侧堆填1m高的装满土的编织袋，加固松木桩。

（3）松木桩施打、加固完成一定距离后，开始围堰的堆存、填筑。用水陆两栖挖掘机和挖泥船分段开挖淤泥、填筑围堰。首先按设计宽度堆填堰体，直至堰顶高程。每隔80m～100m在围堰与大堤护岸之间填筑一道顶宽5m的横向围堰，合龙后及时抽排封闭基坑内的积水、控水。

（4）围堰合龙后，用水陆两用挖掘机对围堰两侧边坡和坡顶进行修整，保证堰顶和边坡平顺，坡比满足要求，填筑高程不能低于设计高程。

（5）围堰沉降基本稳定后，修整堤顶表面，围堰顶部向河道内做1：50斜坡。为防止雨水倒流回基坑内，使用土工防渗膜布对围堰表面进行防护。在围堰顶部、坡脚和土工防渗膜布搭接位置码放装土编织袋，同时保证膜布有一定的褶皱和余量，防止受力破坏。

（6）在填筑加固完成的围堰顶部布置反光警示标志标牌，提醒过往船只注意安全，同时禁止无关人员进入施工区域。

5.4.3  围堰内土方开挖

围堰填筑完成后，进行土方开挖及排水、控水工作。

在围堰内侧距离坡脚3m位置开挖，坡比按照1：2控制。首先，纵向沿围堰坡脚开挖一条截渗水沟，拦截围堰渗水，截渗水沟底高程要低于港池疏浚高程▽13.80;然后，横向每隔30m～50m开挖渗水沟，向截渗沟内汇集渗水，在截渗沟内安装水泵将渗水抽排到运河内。

排水完成后，立即进行土方开挖。土方开挖施工采用常规土方开挖的方法，由挖掘机挖装、小型自卸汽车运输。首先，清除表面淤泥和腐殖土，将淤泥和腐殖土运输到指定的永久弃土区。有利用价值的土方，运输到回填区域进行处理，做为回填土;没有利用价值的土方，做为弃土处理。

开挖过程中，安排专人对圍堰稳定和渗漏情况进行不间断的检查和观测。发现渗水情况，立即分析原因，采取措施处理。如果发现围堰出现裂缝或沉降位移，立即查明原因，对围堰进行加固处理，确保围堰安全。

5.4.4  围堰拆除与水下疏浚

围堰内的土方开挖完成、验收合格后，进行围堰拆除和剩余区域的水下疏浚工作。

（1）围堰表面的土工防渗膜布撤除，人工配合水上挖泥船将围堰坡脚的松木桩拔除。

（2）围堰拆除和剩余区域的水下疏浚，使用水上挖泥船配合淤泥运输驳船进行作业。在正式疏挖前，使用长竹竿或水上浮球对作业区域进行区域分块，标明水下开挖深度，同时对机械作业人员进行明确交底，做到心中有数。

（3）挖泥船与运输驳船配合作业，分块分区域进行。挖泥船装满运输驳船后，运输到岸边的临时卸泥点抛锚停放，用专用的卸船设备将淤泥卸放到岸上陆地，然后使用挖掘机或装载机装自卸汽车，运输到指定弃泥场堆放。

（4）每块区域疏挖完成后，立即进行水下测量检查，如有欠挖，立即处理，确保一次完成。

（5）现场作业的机械、船只应具有经检验合格的证书，操作人员应有合格的作业资格证书。

（6）在作业过程中，按照航道管理部门要求设置警示标志标识，同时配备现场作业指挥船，指导调度现场作业，确保作业安全，同时将对航道的影响降低到最低。

6  质量管理及安全保证措施

6.1  质量管理措施

（1）健全质量管理体系，落实岗位责任制。

（2）施工前进行技术交底，明确作业要求和质量标准。

（3）作业人员持证上岗，优先选择技术熟练的机械操作人员，确保作业质量;质检、测量等管理人员跟班作业，发现问题及时处理解决，严格把关施工质量。

（4）施工中，严格按照要求作业，确保各工序环节质量满足规范及业主和现场监理工程师的要求，如出现不合格现象，立即返工处理，直至达到标准要求。

6.2  安全保证措施

（1）健全安全管理组织结构，成立施工安全领导小组，由项目副经理任组长，工长、安全员、测量员、作业队长为组员，负责整个围堰施工的安全管理;严格落实岗位责任制。

（2）施工前，与运河航道管理部门取得联系，求得他们的支持与理解;按照运河航道管理部门要求在施工区域周边设置醒目的警示标示，提醒过往船只，注意通行安全。

（3）在作业过程中，安排一艘指挥调度船昼夜巡视检查值班 ，负责整个施工区域的施工管理与调度，出现问题及时处理，确保安全施工。

（4）机械作业人员持证上岗，进场后进行安全技术交底，每个作业人员都要了解施工作业安全注意事项和施工区域的安全环境;施工中严格按照操作规程实施，按照确定的施工区域通行与作业，杜绝越界和违章作业。

（5）加强质量管理，以作业质量保施工安全。

（6）围堰填筑完成后，做好安全监测和检查巡视工作。专人观测水位和施工围堰的沉降、位移，在围堰顶每隔200m设置一处观测点，每天早晚各观测一次，以便及时发现问题，采取措施进行加固;专职安全员每天要沿围堰巡视至少一遍，并做好记录。

（7）在围堰顶提前灌装1000只编织袋，分散排布，以防突发情况，能及时对围堰进行加固;同时备用一定数量的编织袋、碎石和木桩等材料，应急使用。

（8）围堰内土方开挖，分层作业，严禁野蛮施工、开挖深坑。

（9）水上作业人员必须佩戴救生衣，优先选择会游泳的人员上船作业;作业船只上按照要求配备救生圈、绳索等救生设施。

7  结束语

本项目疏浚方案经优化后，疏浚方量减少11万立方米。根据江苏省《水利工程预算定额》，在运距相同的情况下，水域疏浚单价与土方开挖单价价差为14.22元/m?。在考虑租用晾晒土地、环境保护等投入的情况下，优化方案节省工程造价超过145.42万元，并且实现了缩减工期、早日投产创效的目标，创造了良好的经济效益。

参考文献：

[1]  GB 50026—2007.工程测量规范[S].

[2]  CJJ/T 8—2011.城市测量规范[S].

[3]  JTJ 319—99 .疏浚工程技术规范[S].