浙江交工集团股份有限公司 浙江杭州 310051
摘要：根据近年浙江省衢江上多座船闸基坑开挖、航道疏浚施工经验总结，系统性介绍各类疏浚方案特点。通过对现行成熟疏浚工艺对比，系统性分析各类工艺的的适应性和优缺点，对类似工程工艺选择提出参考建议，助力浙西衢江航运开发。
关键词：疏浚；凿岩；剥岩；工效；质量；成本管控
引言
衢江位于浙江西部，由常山江、江山江在衢州汇合而成，流经龙游至兰溪将与金华江汇合成兰江，是钱塘江的主要支流之一，全场80Km。近年随着浙江省《内河航运发展规划》战略实施，作为省内骨干航道，已完成57KM四级航道建设，通航500吨级船舶，沿线依次建设了塔底、安仁铺、红船豆、小溪滩枢纽（含船闸），当前在建衢江港区、龙游港区，大幅度提高了浙西物流水运能力，缓解沿线320国道陆运交通压力，大幅降低了物流成本。
笔者根据历年一线施工经验，对现有疏浚方案的实施情况进行总结，旨在为后续类似工况条件下疏浚作业提供参考，以确保疏浚作业的进度、质量、安全，帮助现场管理人员进行成本管控。
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图1衢江航道交通区位图
1 衢江衢州段气象水文及地貌地质
气象条件。衢州地区历年平均降水量1692.2mm，全年分布不均。其中，每年汛期最大连续4个月（4~7月份）降水量占全年降水量的50%~60%，沿线集水面积5424Km2，易引起衢江内水位标高大幅上涨，部分区段5一遇洪水位可最大涨至常水位以上8.0m，水流湍急（3.0m/s以上），对航道疏浚作业产生干扰。其余枯水期内，沿线水位标高比较稳定，受各枢纽发电影响，昼夜水位差±20cm以内。
地形水深条件。衢江蜿蜒穿越浙西金衢盆地，河谷为冲积、冲洪积平原。衢江沿线江面平均宽度200m，局部可达500m~1000m，河道多发育河漫滩、心滩。常水位时，沿线水深大部较浅（0~2m），已建四级航道常水位水深3.9m，为枯水期疏浚利用土石围堰止水、干法施工创造了良好的条件。
地质条件。近年来衢江流域砂石料大量开采，水下少有卵砾石覆盖层。河床主要为全~中风化泥质粉砂岩夹砂砾岩（K2q），浅紫色~紫红色，泥质结构、岩质较软，强度在10~20MPa，深度大，便于机械破碎，为航道疏浚的主要岩质。因泥岩遇水软化特性，实测爆破效果不佳，无法有效剥离，故近年航道疏浚凿岩施工多以机械开挖为主。同时，泥质粉砂岩粘聚性相对较好，止水效果理想，来源丰富，为沿线航道采用干挖法施工提供了便利。
2 现行主要疏浚方案简述
2.1方案一：推土机岩石剥离机械施工
施工机械： 大型推土机带独钩松土器进行岩土剥离，例如山推 375系列、T90型号及以上规格推土机等。
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图2 大型推土机土石剥离施工示意图
剥岩原理：利用液压将独钩松土器压入土（岩）层一定深度，并保持压力，在推土机的行走牵引下进一步加深剥岩厚度。作业过程中，依靠推土机的自重和巨大牵引力，持续对土（岩）层进行切割剥离。
工艺流程：（1）作业面长度50m以内时：设备就位→松土器压入土层→推土机行走→设备空返→工序结束→下一道剥离；（2）作业面长度100m以上时：设备就位→松土器压入土层→推土机行走→设备调头→返回剥离。
产量情况：在泥岩强度在10~20MPa时，产量在90~120m³/h。
工艺优点：（1）岩石剥离能力强，适应岩质广泛。（2）产地宽敞情况，适合开展多机械联合作业，综合施工效率较高。（3）基岩有多个临空面时，剥离效率进一步提高，综合成本低。（4）岩土剥离后，经推土机往返作业碾压，石料充分破碎，无需二次破碎即可满足路基、场地填筑粒径指标要求。（5）较方案二设备故障率低，单月有效作业天数多。（6）剥岩后场地整体平整度较好，减少了后续标高二次处理。
工艺缺点：（1）理论单层剥岩深度1.0m以上，实际剥岩厚度在40cm~50cm，大幅度降低了后续石料装车效率，提高装车成本25%以上。（2）当作业面相对狭小、作业长度在50m以下时，因设备空返导致产量明显降低，剥岩成本增加。（3）作业时需紧跟装车，单位时间产量远低于装车效率，提高装车成本。（4）需提前施做围堰止水；汛期对临时围堰质量要求较高，单月有效作业天数减少，易设备闲置。
2.2方案二：大型挖机液压剥岩施工
施工机械：采用挖掘机快速连接器，将独钩松土器装配在大型挖机上，通过液压作用，对土（岩）层进行剥离。设备规格选择可参考现代R505LVS型挖机。
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图 3 大型挖机土石剥离施工示意图
剥岩原理：利用大型反铲挖机的液压工作系统和松土器结合，在岩层上开凿临空面后，发挥挖机的操作灵活特点，对岩层进行整块（片）剥离，在适合的岩层中具有较高的效率。
工艺流程：临空面开挖→剥离表层石块→初步堆放→剥离下部岩层→挖机移位→下一道剥离工序。
产量情况：在泥岩强度在5~15MPa时，产量在80~110m³/h。岩石强度大于15MPa时，产量明显下降，直至无法剥离。
工艺优点：（1）设备灵活，无需反复移机，功率相当情况下，油料消耗仅为推土机1/3~1/2。相同产量情况下，设备租赁及燃油费用之和约为推土机90%左右。（2）对地形适应能力强，对便道、作业面大小要求低。（3）可发挥设备360°旋转优势，单次作业覆盖面大，作业效率高。特别适宜斜坡段基岩开挖。（4）根据实际经验，在无需设备移动情况下，可最大剥岩深度1.0m以上，并能够进行初步归集堆放，大幅提高后续装车效率，降低综合成本。（5）较方案一，更加适合重力式码头基槽、圆弧段航道、面小且需深挖、作业面狭小等工况剥岩作业。
工艺缺点：（1）因设备主要依靠液压系统工作，对岩质适应性能力较方案一差，特别岩石强度达到15MPa以上时，剥岩困难。（2）在气温较高的夏季作业，易发液压油管爆裂情况，故障率偏高，日常维修成本增加，单月有效作业天数少。（3）生产能力对岩质软硬变化较为敏感，波动性较大。（4）航道疏浚时，需要止水围堰配合。（5）对岩石内部含水量较为敏感，含水量增加后，产量降低（6）因基岩以大块剥离为主，开挖后的场地平整度较方案一差，精度不宜控制，二次标高修整费用提高。开挖料用于路基、堆场填筑，需二次破碎。
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图 4 船舶疏浚凿岩施工示意图
2.3方案三：水上大型船舶凿岩疏浚
施工机械：带定位钢桩的平板船驳载大型挖掘机水下镐头机凿岩，另配置装料船舶和泥驳，形成流水作业。为与前述工艺形成对比，笔者根据实际经验，按照小时产量相当的原则，选择一套小松PS650LC-8E0（SE）大型挖掘机（配175型镐头机）和500t平板船组合的方案，进行对比分析。
凿岩原理：利用大型挖掘机液压系统，安装专用水下镐头机，对水下基岩松动破碎，实现岩层剥离。
工艺流程：（1）测量放羊→船舶就位→船舶定位钢桩下放→镐头机水下凿岩→移船至下一作业面。
产量情况：在强~中风化泥岩当中，实测水下凿岩产量在100m³~150m³/h。可顺利凿除并剥离强度大于20MPa以上岩石。
工艺优点：（1）无需围堰配合，可直接水上施工。（2）受降雨等不良天气影响小，单月有效作业天数多。（3）施工时通过GPS定位，无需测量工配合，可实现全天候作业。（4）汛期有效作业天数较方案一、二偏多。（5）是现有航道维护性疏浚、航道提升加宽的最佳选择。
工艺缺点：（1）施工综合成本最高，约为方案一、二成本的200%以上。（2）疏浚平整度差，后续二次浅点清理工作量大，水下超欠挖精度控制不易。（3）作业面小时，不利于多点作业面同时作业组织。（4）水下疏浚剥岩石料流失严重，开挖石料实测利用率不足80%。（5）疏浚料含水量大，运输上岸后，需较长时间晾晒，增加临时堆放和二次转运成本。（6）需要修建临时码头配合上料。（7）船舶对水深条件要求苛刻，浅水区作业效率明显降低。（8）泥质粉砂岩具有遇水软化特点，疏浚料上岸后，易形成大量泥浆、弃方，造成成本增加。
3 方案综合对比情况
针对衢江内全~中风化泥质粉砂岩疏浚凿岩施工，根据上述不同工艺特点，在配置单套作业设备的情况下，综合对比情况如下：
表 1 疏浚方案综合对比表
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经综合对比分析，各类疏浚凿岩方案均存在一定的利弊和适应性。对于施工现场方案选择，建议在工期和水文条件允许的情况下，因地制宜，采用组合方案实施，具体建议为以疏浚干挖法施工为主，局部深水区域采用船舶凿岩配合，施工进度、质量和综合经济效益最佳。
4结束语
包括本公司在内的多家施工企业，历经衢江航道内多年、多个工地的摸索和总结改进，目前已经形成了一套适应于类似工程的施工组织方案。在次，特别感谢相关单位同行的大力支持，给笔者提供了较为详实的参考资料，愿大家共同携手，共同助力衢江航运事业的更好发展，为浙西经济腾飞做出更大贡献。同时，希望通过笔者的总结和分享，能为类似工程提供参考。
参考文献
[1] 《衢江航运的兴衰原因分析》 陈浩 《财讯》2016年第09期；