试分析汕头港广澳港区航道在设计中的问题及解决方法

左琴 中交第二航务工程勘察设计院有限公司广州分公司

1.工程概况

工程为汕头港广澳港区航道二期工程，是在一期工程的基础上进拓宽和浚深，以满足10万吨级集装箱船通航。航道一期工程已于2011年通过交工验收，导助航标志于2011年12月通过工作效能验收，之后转入试运行，工程试运行起止时间为2011年12月3日-2012年12月3日，并于2015年7月10日通过竣工验收。航道一期工程的设计以及施工、运营情况介绍如下：

1.1 航道一期工程设计概况

工程区域现状已建设汕头港广澳港区航道一期工程及导助航等配套设施。

汕头港广澳港区现状航道一期工程按乘潮通航5万吨级集装箱船（单向通航）设计，航道全长4800米（含连接水域段1000米），挖槽宽度165m，底标高-13.8米，边坡采用1：7。航道轴线方位角为0°～180°，至已建汕头港广澳港区东防波堤堤头附近通过连接水域段与港池水域相连。航道两侧设置助航浮标10座，陆上设前、后两座导标及综合管理站房1座等配套设施。

现状5 万吨级航道为正南正北走向，航道轴线方位角为0°～180°，设计前后导标设计方位角0°～180°，真方位为359°55′，前导标设计坐标为：X=2570218.916，Y=476154.567（1954北京坐标系，下同）；后导标设计坐标为：X=2570898.916，Y=476154.567。

根据《汕头港广澳港区航道一期工程陆域前后导标位置测量技术报告》，竣工后前导标实测坐标为：23°13′52.19″N，116°46′03.75″E（X=2570218.228，Y=476154.115）；后导标的实测坐标为：23°14′14.29″N，116°46′03.74″E（X=2570898.203,Y=476154.823），实测结果表明导标竣工后真方位为359°58′02″，比设计的真方位角大了3′。导标竣工后，前导标位置偏差为0.76m，后导标位置偏差为0.82m。

1.2 航道一期工程试运行情况

根据《汕头港广澳港区航道一期工程竣工验收工作报告》，一期航道在试运行期间，汕头市港口管理局委托粤东航道局测量队定期开展水深测量，收集航道不同时期的水深条件等相关资料。委托设计单位中交第二航务工程勘察设计院有限公司开展航道回淤的研究工作，研究表明试运行期间，航道出现较为明显的回淤，主要原因是航道浚深后工程区域水流、泥沙环境平衡改变以及台风引起的淤积；同时连接段水域疏浚前水深较浅，浚深后高差较大，边坡坍塌引起淤积造成的。

经统计，试运行期间，进出航道的5万吨级及以上的船舶共310艘，其中集装箱船304艘，散货船6艘；5万吨级以下的船舶共472艘，其中集装箱船454艘，散货船18艘，全部安全进出港区，航道符合设计要求，达到预期效果。

2.广澳港区航道部分设计

2.1 船型尺度的设计

根据实际情况的调查，广澳港区的集装箱船型中远期可考虑逐步采用10万吨级的集装箱船开展远洋运输，参考《海港总体设计规范》（JTS165-2013）标准船型尺寸，本工程设计代表船型见表1。

表1 设计船型主尺度

2.2 礁石（块石）区航道设计水深

根据本工程地质资料分析，航道连接水域段分布有小量礁石、主航道段K3+300～K4+100区域分布有散落块石。按“《海港总体设计规范》（JTS165-2013）”要求，10万吨级航道“风化石、岩石底质”Z4（备淤富裕深度）应为0.8m，相应该位置航道设计水深计算如表2所示。

表2 航道设计水深计算表（岩石质底） 单位：m

根据计算结果，岩石质底航道设计底标高应为-17.00m。

2.3 全航道设计水深

根据计算结果，本工程10万吨级集装箱船航道淤泥质底设计底标高为-16.6m，岩石质底设计底标高为-17.0m。本工程礁石（块石）分布面积较小，约占全航道面积1%，且总体未成片，航道开挖至-17.0后，整体最终均会回淤至与周边区域平齐，即-16.6m，航道底质相应变化为淤泥质底。

综上所述，本工程航道最终交工底标高为-16.6 m，航道建设过程中应将礁石（块石）区域开挖至-17.0 m；航道运营维护均按-16.6m设计标高。

2.4 航道边坡设计

本航道开挖段-16.6m标高以上土质以粉砂与淤泥、淤泥质土为主，力学性质（依据《汕头港广澳港区航道二期工程岩土工程勘察报告》）如表3所示。

表3 土层主要力学性质指标表

根据《海港总体设计规范》（JTS165-2013），本航道边坡可取1：5～1：10。

航道一期工程边坡取为1:7，试运行期间，航道出现较为明显的回淤。根据《2013～2015年度工程量测算报告》《2013～2015年度工程量测算报告》中泥沙回淤情况分析可知，航道回淤水平偏高的原因有以下几种主因：台风骤淤、航道初期边坡不稳定、周边工程施工影响等，且随着航道开挖完成时间及周边施工情况变化，各因素影响程度亦将相应改变；航道初期边坡不稳定所占比例相对较大，约40%～70%。

为减少航道建成后初期内回淤量，降低年度维护费用，确保通航安全，综合考虑本工程边坡放缓，航道的边坡取为1:10（已建东防波堤位置为确保防波堤结构安全，边坡按1:7设计）。

3.航道设计存在的问题

3.1 对礁石量估算偏少

根据一期工程的钻探资料，在航道范围内未发现礁石，因此，一期工程设计中疏浚土的土质取为淤泥、淤泥质土及粉砂，但在施工过程中，发现航道疏浚范围存在部分礁石及抛石区域，后对航道进行了浅层物探及海底面侧扫，来确定航道的礁石及抛石量。

3.2 施工中导标的角度及位置存在偏差

根据《汕头港广澳港区航道一期工程陆域前后导标位置测量技术报告》，导标竣工后真方位为359°58′02″，比设计的真方位角偏差3′。

4.技术问题解决措施

4.1 回淤量较大问题设计技术措施

参考在运营期根据建设单位要求对航道回淤的分析可知，航道回淤水平偏高的原因有以下几种主因：台风骤淤、航道初期边坡不稳定、周边工程施工影响等，且随着航道开挖完成时间及周边施工情况变化，各因素影响程度亦将相应改变。

台风对航道回淤的影响将长期存在，且带来的回淤影响程度相对较稳定。本工程后续回淤预测以及日常管理维护中均应考虑台风影响。

航道初期边坡不稳定在主航道使用初期3～5年内，由于边坡尚未完全稳定，边坡不稳定所带来的回淤量约占到总量百分比较大，3～5年后边坡不稳定所带来的回淤影响将大幅度减少。目前，航道已竣工验收，且自交工验收试运营至今已近5年，航道边坡基本处于稳定状态。

周边工程防波堤、广澳二期工程基槽开挖、爆破挤淤等对工程所在区域泥沙扰动较大，对本工程航道回淤存在较大影响。影响程度随着施工强度降低而逐渐减少，直至项目完工基本不再影响航道回淤。

航道二期设计中充分考虑航道一期工程试运营中所体现的各因素对航道回淤影响，综合周边工程建设时序、模型实验成果，在详细地质勘察基础上，调整航道设计边坡为1:10，在满足通航安全前提下，选择合理的设计边坡，尽量做到施工期与运营期整体经济合理可行。

4.2 合理解决前后导标轴线偏差问题、确定航道轴线

根据《汕头港广澳港区航道一期工程陆域前后导标位置测量技术报告》，竣工后前导标实测坐标为：23°13′52.19″N，116°46′03.75″E（X=2570218.228，Y=476154.115）；后导标的实测坐标为：23°14′14.29″N，116°46′03.74″E（X=2570898.203,Y=476154.823），实测结果表明导标竣工后真方位为359°58′02″，比设计的真方位角大了3′。导标竣工后，前导标位置偏差为0.76m，后导标位置偏差为0.82m。

本工程前后导标实测轴线方位与一期航道工程轴线存在约3′夹角，导标的偏差对一期航道通航5万吨级船舶的影响相对不大，考虑到充分发挥导标的效能，满足二期航道设计船型通航安全的需要，航道的选线在一期航道轴线基础上进行微调，使航道主轴线与前后导标轴线一致，在基本不增加工程投资、不影响现状航道运营情况下较好的解决该问题，充分发挥导标的效能。

4.3 进一步探摸工程范围内礁石区域，细化礁石工程量计算

按《疏浚与吹填工程设计规范》（JTS 181-5-2012）分类，礁石属于13级土及以上疏浚土类，耙吸船、抓斗船等常用疏浚设备均无法有效开挖。较通用的礁石开挖工艺主要有爆破开挖、碎岩锤碎岩开挖两种方式，其中爆破开挖施工速度相对较快，但各项审批手续及施工期安全保障各项措施相对较复杂；碎岩锤碎岩采用抓斗船配重锤碎岩施工，相对工艺简单，但施工速度相对较慢。鉴于以上原因，礁石开挖工程费用相对较高、施工进度均较常规疏浚工程缓慢，礁石开挖工程量变更对航道工程投资控制、进度控制均会带来较大影响。

本次设计将可能存在礁石区域在已有勘察、物探资料基础上采用钻孔加密、物探线加密等技术措施，为精确计算礁石开挖工程量提供基础技术资料支持，避免施工过程应礁石工程量问题产生设计变更，有利于项目进度、投资控制。

本次设计连接水域位置礁石工程量、主航道段块石开挖工程量根据工程区域已有钻孔及物探资料测算。礁石开挖（炸礁）工程量约1.4万m，块石开挖工程量约3.5万m。

5.结束语

本文以汕头港码头航道为研究对象,结合港口的实际情况,分析总结出了一些港区在航道设计中存在问题。针对这些方面进行详细地阐述并提出相应的解决方法及建议,以达到港区内的航道建设更加科学化。同时也希望能够为港区航运提供一些借鉴意义。