疏浚工程實施要點及中國疏浚史

疏浚工程

疏浚為疏通、擴寬或挖深河湖等水域，用人力或機械進行水下土石方開挖工程。廣義的疏浚包括用水下爆破法進行的炸礁、炸灘等。人工開斷流施工的小河流。機械施工廣泛使用各類挖泥船，有時也用索鏟等陸上施工機械。

疏浚工程是按規(guī)定范圍和深度挖掘航道或港口水域的水底泥、沙、石等并加以處理的工程。疏浚工程是開發(fā)、改善和維護航道、港口水域的主要手段之一。疏浚工程廣泛應用于：①開挖新航道、港口和運河。②浚深、加寬和清理現(xiàn)有航道和港口。③疏通河道、渠道，水庫清淤。④開挖碼頭、船塢、船閘等水工建筑物基坑。⑤結合疏浚進行吹填造地、填海等工程。⑥清除水下障礙物。

發(fā)展

中國傳說中的部落領袖夏禹（大禹），據(jù)后人記載，約在公元前22世紀末從事治水，疏通入海河道。公元前5世紀中國開挖的邗溝,是現(xiàn)代北京至杭州的大運河的一段。公元前 6世紀埃及人開挖了第一條溝通尼羅河和紅海的運河。古代的疏浚方法是人在木船或竹筏上使用長竿泥袋、長柄斗勺等簡單工具撈取水底泥沙。15世紀荷蘭人采用了攪動泥沙的疏浚方法，把犁系于航行的船尾，耙松河底泥沙,使其懸浮于水中,利用水流將泥沙帶到深水處沉淀。16世紀荷蘭人又創(chuàng)造出一種“泥磨”，施工時，用人力或畜力轉動平底木船上的大鼓輪，通過循環(huán)鏈條帶動木刮板，將水底泥沙刮起，經(jīng)溜泥槽卸入泥駁。17世紀初用銅制斗勺代替木刮板，成為現(xiàn)鏈斗挖泥船（見工程船舶）的雛形。18世紀中國制造了名為清河龍的人力挖泥船，船上設有絞盤柱，柱下端圍以鐵齒，能插入泥沙中。作業(yè)時，用人力轉動絞盤柱，帶動鐵齒挖泥。18世紀末出現(xiàn)了以蒸汽機為動力的挖泥船以后，疏浚機具得到不斷改進。受工業(yè)革命的影響，開辟或維護大船航道，主要使用挖泥船來進行疏浚了。

規(guī)劃設計

拓寬和浚深航道和港口水域，應該先進行規(guī)劃設計。進行疏浚工程會破壞原來的自然平衡。自然力總是趨向于恢復固有的平衡狀態(tài)。在內(nèi)河水流、河口和海岸的潮流、沿岸流、異重流、波浪等動力作用下，泥沙不斷運動并在挖槽中沉積，造成回淤，導致疏浚的成果喪失或減少。所以在進行規(guī)劃設計時，要了解和掌握挖泥區(qū)各種動力因素與泥沙運動的關系，考慮減淤措施。航道疏浚設計包括挖槽定線，挖槽斷面尺寸的確定，挖泥船的選擇和棄土處理方法等。

挖槽定線

選擇航行便利、安全和回淤率小的挖槽軸線必須考慮水流動力條件和自然演變趨勢。如內(nèi)河淺灘，挖槽位置應選在水流輸沙能力最強的區(qū)域，走向與枯水流向一致，交角不宜大于15°，使上游來沙順利通過以保持挖槽穩(wěn)定。潮汐河口挖槽，應選在落潮主流深泓線上；在有多條叉道時則應選取其中輸沙量較少、平面較穩(wěn)定、漲落潮流路較一致、落潮流占優(yōu)勢的主流線上，以利泥沙出海。海岸港口挖槽軸線方向的選定尤其要考慮水文、氣象和船舶操縱性能等因素，避免航道方向與強風、大浪方向的夾角過大。如港址在沿岸漂沙嚴重地區(qū)，須筑堤攔沙或用噴射泵從沿岸流上方吸取漂沙經(jīng)海底管線越過航道輸往下方。

挖槽斷面尺寸的確定。航道挖槽斷面尺寸既要滿足船舶安全行駛，又要避免尺寸過大導致疏浚量過多。航道挖槽寬度的確定應根據(jù)船舶的類型和航行性能，風、浪、流的漂移作用，航行密度所要求的單線或雙線，由于避免岸吸和船吸作用船與岸、兩船交會所需間距，以及助航設施等。通常單航線挖槽底寬取5～7倍船寬，雙航線取 8～10倍船寬。限制性航道或環(huán)境條件差的采用高值；彎曲段應有附加的富裕寬度。挖槽深度的確定應根據(jù)船舶滿載吃水再加上船的縱傾、橫搖、航速所引起的下坐和考慮底質(zhì)軟硬所需的最小的富裕水深。維護性疏浚尚須預留同兩次施工間斷時期的回淤厚度相適應的備淤水深。挖槽形狀通常為對稱的梯形斷面，采用挖區(qū)土質(zhì)在水中和動力條件下自行穩(wěn)定的邊坡。如果橫流或水流同挖槽軸線交角較大，可采用不對稱的橫斷面，即在來水來沙一側超深挖一、二條壟溝，用以截留泥沙并經(jīng)常清除淤積，既可免致挖槽橫向位移，又可減少挖淤和航行的相互干擾。

挖泥船的選擇

疏浚選用何種挖泥船，主要取決于疏浚物質(zhì)的性質(zhì)以及施工區(qū)氣象、水文、地理環(huán)境等條件。在風浪大又無掩護的濱海和河口地區(qū)，宜選用自航式耙吸挖泥船；結合吹填的常采用帶輸泥管線的絞吸挖泥船；水底為硬土的用鏟斗挖泥船；作業(yè)面小的情況下，例如在港口的碼頭前沿，宜用抓斗挖泥船。挖泥船作業(yè)時，要避免妨礙運輸船舶航行，注意安全操作和設施的齊備。在現(xiàn)場要標定挖槽的準確位置，布設水位訊號、挖泥和卸泥區(qū)標志，經(jīng)常進行水深測量，提高挖泥船運轉時間，研究改進挖泥方法。

棄土處理方法

保證疏浚成效的重要環(huán)節(jié)之一是處理好棄土。務使挖出來的泥沙不能回至挖槽造成人為的回淤，也不允許影響鄰近航道、港口。棄土處理方法大致分為兩類，即水中拋卸和送泥上岸。水中拋卸在內(nèi)河施工中是用棄土填充丁壩、順壩等整治建筑物（見整治工程）的堤心或拋卸于深潭；在河口和港灣的淺水區(qū)施工中多用棄土填筑人工島或造陸，這樣須先筑圍堤以防棄土流失；深水拋卸通常在外海進行。送泥上岸要選擇好吹填地，主要要考慮岸坡的穩(wěn)定性、容泥量；河流邊上填泥造陸時不能影響河道的穩(wěn)定，大多先筑圍埝，高岸則采用泥泵管線吹填。棄土處理方式的選取既要根據(jù)疏浚工程整體要求因地制宜，又要作經(jīng)濟合理性比較。

中國疏浚史

■1897 年

中國第一家專業(yè)疏浚機構——海河工程局成立。

■1907 年

建立中國第一座泥泵站, 開始了利用疏浚土吹填造地的歷史。

■1909 年

自主建造中國第一艘內(nèi)燃機動力挖泥船—— “金鐘河”號。

■1921 年

建造中國第一艘自航耙吸式挖泥船——“快利”號。

■1951 年

承建了新中國第一個海港疏浚工程——塘沽新港恢復建港工程。

■1956 年

自主設計、建造中國第一艘組合絞吸式挖泥船——“北京”號。疏浚頤和園昆明湖，這是中國利用挖泥船對內(nèi)陸湖泊進行疏浚治理的雛形。

■1966 年

建造中國第一艘雙邊耙現(xiàn)代化自航耙吸式挖泥船——“津航浚 102”輪。

■1974 年

承建中國第一座 10 萬噸級油碼頭疏浚工程——大連鲇魚灣油碼頭疏浚工程。

■1975 年

編寫了我國第一部疏浚技術規(guī)范——《疏浚工程施工技術規(guī)程》。在全國解放后首次統(tǒng)一了疏浚、吹填工程的一整套技術規(guī)程。

■1980 年

在天津港鋪設了中國第一條穿越海底的水下輸泥管線, 使排泥管線不再成為船舶航行的障礙。

■1985 年

建造中國第一艘具有挖巖功能的大型絞吸式挖泥船——“津航浚 215”輪。

■1994 年

建造中國第一艘?guī)в恤即笛b置的自航耙吸式挖泥船——“通力”輪。

■1997 年

完成了我國首例環(huán)保疏浚工程——滇池草海污染底泥疏浚及處置工程的設計。

■2002 年

發(fā)明疏浚機具用耐用合金及制備方法, 獲國家發(fā)明專利。

■2003 年

中國第一項內(nèi)河湖泊大型生態(tài)湖濱帶建設工程——安徽巢湖污染底泥疏挖及處置二期工程，開辟了中國大規(guī)模生態(tài)湖濱帶設計先河，為后期環(huán)保工程技術的綜合應用提供了很大的借鑒。

■2004 年

成功研制我國第一套具有國際先進水平的智能疏浚系統(tǒng)——絞吸式挖泥船計算機輔助決策系統(tǒng), 獲中國航�？萍家坏泉�。

■2006 年

建造國內(nèi)首艘自主設計、自主建造的具有現(xiàn)代化水平的大型絞吸式挖泥船——“天獅”號。

■2006 年

在天津港 25 萬噸級航道疏浚工程中, 采用多波束測深系統(tǒng)進行全過程檢測, 為國內(nèi)首次。

■2006 年

在國內(nèi)首次成功研制超過 1000 千瓦的大功率絞刀。

■2007 年

優(yōu)質(zhì)完成疏浚工程, 天津港通航等級達 25 萬噸, 天津港成為世界上通航等級最大的人工深水大港。

■2008 年

建成國內(nèi)首個絞吸挖泥船施工模擬系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)的以計劃定額與經(jīng)驗確定生產(chǎn)工藝和施工安排的管理方式，大大節(jié)省了現(xiàn)場試驗成本。

■2009 年

中國首艘超大型自航絞吸式挖泥船“天鯨號”投產(chǎn)，總裝機功率20020千瓦，是現(xiàn)役“亞洲第一絞”。

■2010 年

國疏浚界第一份全國性刊物—《中國疏�！穭�(chuàng)刊號發(fā)行。

■2011 年

歷時兩年實施的國內(nèi)首例針對重金屬污染底泥進行深度處理的環(huán)保整治工程—中新天津生態(tài)城污水庫治理工程全部完工。

■2012 年

自航耙吸式挖泥船“通程”、“通途”、“通恒”、“通遠”輪全面投產(chǎn)。“通途”輪是目前亞洲艙容最大、挖深最深的最先進的自航耙吸式挖泥船。

來源：百度百科、港航疏浚事業(yè)部

從做大到做強，疏浚業(yè)轉型迫在眉睫

來源：中國水運報

疏浚作業(yè)一直是水路運輸產(chǎn)業(yè)鏈上不可或缺的一環(huán)。從傳統(tǒng)業(yè)務的角度來說，航道水深是大型船舶的通航保障，為了維護高等級航道，保證港口健康發(fā)展，人們需要通過疏浚作業(yè)定期清理由于水流、潮汐、風浪、流沙等因素沉積的泥沙確保航道通暢。從拓展業(yè)務領域的角度來說，隨著我國發(fā)展海洋經(jīng)濟、建設海洋強國戰(zhàn)略的推進，海洋基礎建設、海洋資源開發(fā)等也需要疏浚行業(yè)的參與。

經(jīng)濟發(fā)展的新常態(tài)也使得疏浚行業(yè)面臨著新的挑戰(zhàn)和機遇。在近日召開的中國疏浚協(xié)會疏浚設備專業(yè)委員會2017年專委工作會暨疏浚設備技術研討會議上，疏浚及裝備行業(yè)專家及企業(yè)代表熱議行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，提出了“轉型升級”、“技術創(chuàng)新”、“國際化”三大行業(yè)發(fā)展主題詞。

趨勢：生態(tài)環(huán)保與智能技術

縱觀當前全球裝備行業(yè)，受到實體經(jīng)濟復蘇緩慢、航運市場持續(xù)低迷的影響，無論是造船還是海洋工程裝備領域，均面臨新訂單稀缺、交付難、盈利難等困境。疏浚及裝備行業(yè)同樣不例外。從行業(yè)看，疏浚行業(yè)需要應對生態(tài)環(huán)保、新技術革命等挑戰(zhàn)。

在排放方面，根據(jù)國際海事組織（IMO）的相關公約，波羅的海、北海、北美以及美國加勒比海排放控制區(qū)船舶燃油的硫含量不得超過0.1%的要求已經(jīng)在2015年1月1日起實施，而2020年1月1日以后，除排放控制區(qū)以外的全球其他海域船用燃油的最大硫含量也不得超過0.5%。如果要進入或經(jīng)過這些區(qū)域作業(yè)，疏浚船舶同樣需要遵守這些規(guī)定。

我國也收緊了船舶排放標準，去年年底首次了發(fā)布船舶大氣污染物排放控制國家標準《船舶發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法（中國第一、二階段）》（GB15097-2016）。盡管這是針對內(nèi)河船、沿海船、江海直達船、海峽（渡）船和漁業(yè)船舶的標準，但也顯示了國家重視環(huán)境保護的決心。近日，廣東省發(fā)布了《廣東省珠三角水域船舶排放控制區(qū)實施意見》，明確自2018年1月1日起，船舶在排放控制區(qū)內(nèi)所有港口靠岸停泊期間應使用含硫量不高于質(zhì)量比為0.5%的燃油；自2019年1月1日起，船舶進入排放控制區(qū)應使用硫含量不高于質(zhì)量比為0.5%的燃油；2019年12月31日前，評估本地區(qū)船舶排放控制實施效果后，還將進一步確定是否執(zhí)行更為嚴格的控制措施，包括船舶進入排放控制區(qū)使用硫含量不高于質(zhì)量比為0.1%的燃油、擴大排放控制區(qū)地理范圍等。

而對疏浚作業(yè)本身而言，生態(tài)友好型環(huán)保疏浚已經(jīng)成為技術發(fā)展趨勢。據(jù)介紹，過去的疏浚作業(yè)往往是“遇土開挖、遇石爆破”，作業(yè)過程中泄露的余泥會嚴重污染海域，作業(yè)海域的海洋生物會遭受毀滅性的影響。但在近期授出的國際性項目標的中，均明確提出不可使用爆破手段作業(yè)、控制余泥甚至無泄露疏浚等要求。

在疏浚技術方面，信息技術的發(fā)展和應用正推動著裝備向智能化方向發(fā)展。業(yè)內(nèi)專家認為，通過信息技術的應用，智能化疏浚裝備能提高疏浚作業(yè)效率，降低船員數(shù)量的需求，同時保證安全生產(chǎn)、改善工作環(huán)境。

國外的疏浚企業(yè)在生態(tài)環(huán)保等前沿技術上已經(jīng)走在了前面。荷蘭IHC公司已經(jīng)先后與比利時DEME公司簽訂了4艘液化天然氣（LNG）動力挖泥船的建造訂單，包括3艘LNG動力耙吸式挖泥船和1艘4.418萬千瓦LNG動力絞吸式挖泥船。該公司研發(fā)的IHCPlumigator環(huán)保溢流裝置，可以解決溢流所造成的諸多問題，減少性能損失，節(jié)能環(huán)保，單方成本低，目前已經(jīng)應用在了中交廣州航道局有限公司2.1萬立方米超大型耙吸式挖泥船“浚洋1”號上。

挑戰(zhàn)：市場需求與自身實力

疏浚市場的需求也正在發(fā)生重大轉變。中國疏浚協(xié)會秘書長錢獻國介紹，目前國內(nèi)外的疏浚項目競爭激烈，業(yè)主提出的施工標準變高、施工要求更嚴，工期也變得緊張，很多市場需求也發(fā)生了很大轉變。

當前，疏浚市場已不僅僅對近岸港口和航道進行疏浚，而是向多個方向延伸。在深水疏浚領域，隨著海洋資源開發(fā)和海洋經(jīng)濟建設步伐加快，海洋基礎建設的需求也在增長，對設備挖掘深度的要求越來越多。除了較為極端的海底采礦，挖深需要達到1500-2000米，其他一些深水疏浚，挖深也在數(shù)十米起步。此外，一些新的疏浚需求如水庫疏浚，挖深也在30米以上。“水深變化了，船舶結構、泥泵和挖掘工藝流程都需要發(fā)生改變。”錢獻國說。

疏浚作業(yè)工況也對裝備提出了新的要求。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2000年以來，我國新造或改造的艙容8000立方米以上的大型和超大型耙吸式挖泥船達21艘以上，大型絞吸式挖泥船達45艘以上，除少部分大型主機和泥泵等設備外，絕大部分關鍵配套件已實現(xiàn)了國產(chǎn)。但疏浚企業(yè)“走出去”的腳步正在加快，國外疏浚項目的作業(yè)工況與國內(nèi)的情況有很大不同，如土質(zhì)條件、海況等。據(jù)介紹，一些疏浚項目土質(zhì)硬、施工環(huán)保要求高，我國疏浚企業(yè)的裝備能力還不能勝任，只能遺憾放棄。這也反映了我國疏浚行業(yè)的整體短板問題。錢獻國表示，我國疏浚能力短板突出，裝備實力雖有提升，但未完全跟上國際市場發(fā)展的需求。

截至目前，我國最大的疏浚企業(yè)中交疏浚（集團）股份有限公司擁有各類船舶194艘。其中，耙吸式挖泥船37艘，總艙容量為33萬立方米；絞吸式挖泥船60艘，總裝機功率為56萬千瓦；斗式挖泥船10艘，總斗容為460立方米。該公司船舶年疏浚能力已達8億立方米，是全球最大的疏浚集團公司。但對標世界先進疏浚企業(yè)，中交疏浚在船舶裝備領域還存在單船能力不強、自動化水平不高、環(huán)保性能嚴重不足、船舶結構單一、同質(zhì)化現(xiàn)象嚴重等問題。

目前，國外先進耙吸式挖泥船艙容已達到4.6萬立方米，為JanDeNul公司所屬的“萊夫·埃里克森”號；而我國最大不過2.1萬立方米，為廣航局所屬的“浚洋1”號；國際先進絞吸船總功率達到了4.418萬千瓦，是DEME集團下屬在建的“Spartacus”號，計劃在2019年交付；而我國最大不過1.92萬千瓦，是中交天津航道局有限公司所屬的“天鯨”號。我國在疏浚機理、工藝流程優(yōu)化、耐磨材料研發(fā)、大型泥泵研制等方面的研究和世界先進水平仍存在不小差距。在國際項目的競標中，本來就因為“長途奔襲”而稍顯劣勢的我國疏浚隊伍，單船規(guī)模不足、單方成本高、難以勝任長距離的疏浚作業(yè)，在與國外疏浚企業(yè)競爭中很難取勝。

應對：轉型升級+技術創(chuàng)新+國際化

“現(xiàn)在中國疏浚的能力‘肥大’，我們必須‘強大’起來。”錢獻國認為，轉型升級、技術創(chuàng)新、國際化應該成為我國疏浚行業(yè)未來一段時期發(fā)展的主題詞。他指出，轉型升級既是國家戰(zhàn)略、行業(yè)戰(zhàn)略，也是企業(yè)生存發(fā)展的必由之路。在當前醞釀、培育并逐步完善新技術的潮流中，只有通過技術創(chuàng)新，才能實現(xiàn)轉型升級。而轉型升級發(fā)展則要堅持走國際化的道路。“市場是沒有邊界的，我們的裝備國產(chǎn)化要走國際化道路，不僅要替代進口，還要打入國際市場。因此，產(chǎn)品研制要按照國際化的標準來進行。”錢獻國說。

業(yè)內(nèi)專家認為，新一代疏浚裝備發(fā)展的目標是“做強、做優(yōu)、國際化”，立足生態(tài)化、智能化兩大模式，發(fā)展環(huán)保生態(tài)疏浚，發(fā)展智能化裝備和智能化疏浚作業(yè)模式，同時，要將生態(tài)化、智能化與傳統(tǒng)疏�；�礎技術體系進行深度融合，建成健全適用的、經(jīng)濟高效的新型技術體系。在裝備研發(fā)過程中，研發(fā)與建造單位應該注重高效率、強能力、低成本，通過改進船型設計、優(yōu)化作業(yè)手段等方式，為疏浚效率服務；瞄準行業(yè)發(fā)展趨勢，提升裝備技術和疏浚作業(yè)能力；除設計、采購、建造和運營階段，還要考慮裝備報廢的環(huán)節(jié)，做到全生命周期的成本控制；以可靠的裝備、技術和作業(yè)流程，保證企業(yè)和行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

具體到目前疏浚裝備的短板，業(yè)內(nèi)專家分析認為可以從五方面著力。第一要找準關鍵技術的鉗制點，如材料的耐磨能力、零部件的致密性等；第二要構建設備和船舶的研發(fā)建造行業(yè)標準，建立模塊化的設計和建造體系；第三要提高裝備設計、制造和使用環(huán)節(jié)的集成度；第四要深入研究不同工況的作業(yè)需求，給出針對性的或是普適性的設計；第五要樹立“減量化就是節(jié)能，減量化就是生態(tài)”的理念，通過運用新材料、新結構等手段，實現(xiàn)疏浚裝備的減量化。除此之外，我國疏浚行業(yè)還需要注重基礎性研究，包括對疏浚作業(yè)機理、疏浚作業(yè)典型工況的分析，疏浚作業(yè)運行數(shù)據(jù)的收集，基礎零部件的設計制造，以及智能保障體系的建立等。

“疏浚裝備及其技術體系是疏浚技術的基礎、主要構成和基本載體，是疏浚行業(yè)創(chuàng)新進步的實現(xiàn)主體和核心標志，是疏浚行業(yè)轉型升級的強烈要求和重要支撐。疏浚行業(yè)要想做強做大，疏浚裝備不‘給力’，是不能實現(xiàn)這個目標的。”錢獻國認為，目前，我國疏浚行業(yè)在滿足國際市場新需求的技術能力方面，還有所欠缺，未來要靠疏浚裝備及技術體系的進步來補短板。

而我國的疏浚裝備研發(fā)和建造企業(yè)已經(jīng)開始發(fā)力。中船黃埔文沖船舶有限公司自2011年起開始參與工業(yè)和信息化部關于超大型自航絞吸式疏浚船關鍵技術研究的科研課題，整個科研工作進行了3年時間，并于去年年底承接了6000千瓦絞刀功率自航絞吸式挖泥船訂單；由中國船舶工業(yè)集團公司第七〇八研究所設計、上海振華重工啟東海洋工程股份有限公司建造的5000千瓦絞刀功率自航絞吸式挖泥船“天鯤”號預計今年交付；中交上海航道局有限公司、中港疏浚有限公司、疏浚技術裝備國家工程研究中心承擔“新建綠色能源大型耙吸式挖泥船關鍵技術研究項目”，完成了一套完整的、具有自主知識產(chǎn)權的1.2萬立方米LNG雙燃料大型耙吸式挖泥船設計方案、圖紙及技術規(guī)格書，在去年年底通過了中國交通建設股份有限公司的驗收。（鄺展婷）

住房和城鄉(xiāng)建設部

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