关键词：砂岩；绞吸船；凿岩棒；破岩；疏浚；吹填
引言
随着世界各国对沿海港口城市建设的重视，填海造地成为了实现港口发展的重要手段。港口疏浚及吹填工程在世界各地如雨后春笋般的逢勃发展。复杂土质及水文条件的港口开发也越来越多的出现。而砂岩就作为中东地区较为独特的土质风貌成为了中东国家港口开发面临的一大特性，严重的制约了现有疏浚设备的产能的发挥，如何疏浚砂岩成为了我们面临的课题。现将结合沙特达曼纳西姆项目绞吸船与凿岩棒组合破岩施工的实践和试验，探讨和提出砂岩疏浚技术的可行性方案。
1、简介
（1）工程简介
沙特达曼纳西姆疏浚吹填工程位于沙特东部波斯湾海域，毗邻达曼港，靠近达曼市区。工程主要内容包括清表、护岸、疏浚及回填工程，陆域总回填方量约4000万方，吹填形成的陆域用作房地产开发。
（2）土质条件
按照合同对疏浚范围的表述，需在项目边界内按设计图纸要求疏浚形成航道和港池。项目边界内疏浚区约39%的面积表层为砂岩所覆盖，大部分的表层砂岩厚约2m-3m，部分区域下层亦有砂岩，砂岩无侧限抗压强度最大达到66MPa（位于东西港池连接段）；除砂岩之外的土质以砂质土为主，密实度大部分为密实至极密实（标准贯入击数N值30-84）。
疏浚土质问题造成在场船舶施工效率及时间利用率低下、磨耗严重，东港池、东航道的部分区域及中航道土质超出在场绞吸船的开挖能力范围。
（3）现有施工设备
项目在场设备有8527绞吸船，其铰刀功率为1100kw；7025绞吸船，铰刀功率为750kw；18m3抓斗船及配套泥驳等，可供选择的施工设备具有一定的局限性。
（4）试验方案
针对现场土质工况，曾经采取过如下施工方法：
陆地设备开挖东港池表层砂岩帽
根据地质资料和已掌握的现场土质情况，东港池部分土质非常坚硬，表层存在厚度约1.5-2.5m的砂岩帽，且该区域原始水深较浅，低潮时约0.5-0.6m，因此设想用陆地设备开挖表层砂岩帽，再用绞吸船开挖裸露出的底层砂，以提高生产效率和减少绞吸船设备和辅助材料损耗。
但由于试验区在水面以下，即使在最低潮时水深也有半米左右，原始泥面的表层覆盖层（约0.5m厚的黑色淤泥）的保水率较大，流动性强，在修筑临时道路时，凿岩机不能立刻站立其上，凿岩施工受到了道路推进的制约。
另外由于勾机臂长有限，所以当凿岩机和挖掘机停在临时道路上进行破岩和挖砂时，只能延伸出道路2m左右，破岩和挖砂范围十分有限，因此实际破岩效果非常不理想。
挖掘机直接破岩试验
此方法对挖掘机的挖斗损伤极大，特别是海水作业情况下的腐蚀特别严重。而且在实际试验过程中，HYUNDAI210挖掘机破土能力基本上破不开表层砂岩帽，CAT320D挖掘机虽能破入表层砂岩帽，但所能开挖的砂岩帽厚度仅为0.2~0.3m。
另外，这种施工方式受限于潮水的涨落影响，并且需要修筑一条临时道路作为挖掘机的作业平台，填砂需求量大，且供砂量无法满足施工需要，施工推进受阻。
二、组合凿岩试验方案
总结和汲取了前述试验方案的经验及教训，结合项目现场可用设备，项目部提出了采用绞吸船与抓斗船配合进行凿岩棒（锤）破岩开挖吹填试验方案。该试验方案的工作原理就是：利用绞吸船进行掏挖施工，形成悬空段，再利用抓斗船起吊凿岩棒（锤）进行破岩，然后再用绞吸船进行吹填施工，并进行下一个循环。试验方案工作原理示意图见图1。
图1试验方案工作原理示意图
1、绞吸船掏挖施工的可行性
根据现场地质剖面资料显示，疏浚区表层砂岩帽下均含有不同厚度的砂层，利用绞吸船桥梁下放及绞刀的掏挖，使砂岩帽形成一定的悬空段。由于砂岩帽均较为坚硬，绞刀均难以破碎，形成的悬空岩层均会比较稳定，均不会自然坍塌，便于后续凿岩棒的破岩施工和绞吸吹填的安全。此方案从理论上来说具有一定的可行性。
在东港池的实际施工试验中，此方法理论证明是可行的，形成的岩层均比较稳定，且不会自然塌落，能确保绞吸船桥梁及绞刀的施工安全。但需要解决一定的限制条件才能达到理想的施工效果。
2、抓斗船起吊凿岩棒（锤）破岩
根据施工经验及其他项目实践，利用抓斗船起吊凿岩棒（或凿岩锤）以自由落体方式进行下锤破岩，破岩效果均较为明显，破碎后的岩层对于绞吸船吹填施工也比较容易。
3、绞吸船与凿岩棒组合施工
结合以上绞吸船掏挖施工的可行性及抓斗船吊锤破岩的特定效果，项目部决定采用绞吸船与凿岩棒组合施工的方案进行试验。
绞吸船与凿岩棒组合施工工艺流程：
抓斗船安装凿岩棒进行破岩→绞吸船开挖吹填→绞吸船掏挖形成悬岩段→抓斗船吊锤破岩→绞吸船开挖碎岩区域及至形成悬岩段→抓斗船吊锤破岩形成循环。
三、组合施工需解决的难题
虽然绞吸船组合凿岩棒施工可以解决破岩和吹填开挖施工的问题，但在组合施工试验中还是出现了以下几个需要解决的难题：
1、防掉锤保护措施
由于受现场条件限制，施工现场仅有一个凿岩锤。其吊点设计并不理想，在试验过程中，吊点处的平面钢板的设计，在倒锤时就如一把钢刀，很容易的斩断吊锤钢丝，导致吊锤脱落。
为防止吊锤钢丝断裂吊锤脱落坠海难以打捞的事件发生，在试验中，我们采取了防掉锤的保护措施，就是在吊锤上加装防掉锤保险钢丝绳，防止钢丝绳被斩断或疲劳断裂时吊锤脱落坠海。同时，为减少吊锤钢丝被吊点平面钢板斩断的机率，我们解除了吊点的平面钢板设计，采用直接起吊。
2、绞吸船与抓斗船位的排列设计
为保证绞吸船吹填施工与抓斗船吊锤破岩施工能交替进行，我们对绞吸船与抓斗船的施工船位排列进行了特殊的要求及设计。就是利用绞吸船与抓斗船并排靠泊的带缆方式进行设定，达到抓斗船与绞吸船位并排交替施工而不需要脱离的目的。
四、重点关注的问题
通过组合施工试验，在实施过程中需重点关注以下问题：
1、抓斗船的损耗
由于凿岩锤（棒）自由落体下锤凿岩的运动频率及强度比抓斗船正常挖泥作业时的下斗速度快很多，吊锤钢丝在锤落地时产生的回弹现象，会对抓斗船吊缆钢丝造成较大幅度的抖动，吊缆钢丝容易出现松散，严重时容易出现钢丝出轨,因此对船机设备损耗特别大，设备故障率增加，安全隐患不可忽视。
2、绞吸船掏挖施工的局限性和危险性
绞吸船“掏挖--破岩--掏挖”施工工艺，受桥梁下放角度、深度的影响，悬岩层的形成受到了一定限制，破岩施工时间及效率受到极大的制约，对绞吸船吹填施工效率的提高产生较大的局限性。
同时，掏挖施工也不可避免的存在一定的危险性。悬空岩层虽然状态较为稳定，不容易塌落。但绞刀不停在岩层下掏挖施工时的震动，仍然存在悬空岩层坍塌的可能。一旦岩层塌落，绞吸船桥梁及绞刀存在受损的危险。
参考文献：
《疏浚工程施工技术规范》（交通部）JTJ319-99
《沙特达曼纳西姆工程施工方案》达曼纳西姆工程项目经理部