疏浚工程实施要点及中国疏浚史

疏浚工程

疏浚为疏通、扩宽或挖深河湖等水域，用人力或机械进行水下土石方开挖工程。广义的疏浚包括用水下爆破法进行的炸礁、炸滩等。人工开断流施工的小河流。机械施工广泛使用各类挖泥船，有时也用索铲等陆上施工机械。

疏浚工程是按规定范围和深度挖掘航道或港口水域的水底泥、沙、石等并加以处理的工程。疏浚工程是开发、改善和维护航道、港口水域的主要手段之一。疏浚工程广泛应用于：①开挖新航道、港口和运河。②浚深、加宽和清理现有航道和港口。③疏通河道、渠道，水库清淤。④开挖码头、船坞、船闸等水工建筑物基坑。⑤结合疏浚进行吹填造地、填海等工程。⑥清除水下障碍物。

发展

中国传说中的部落领袖夏禹（大禹），据后人记载，约在公元前22世纪末从事治水，疏通入海河道。公元前5世纪中国开挖的邗沟,是现代北京至杭州的大运河的一段。公元前 6世纪埃及人开挖了第一条沟通尼罗河和红海的运河。古代的疏浚方法是人在木船或竹筏上使用长竿泥袋、长柄斗勺等简单工具捞取水底泥沙。15世纪荷兰人采用了搅动泥沙的疏浚方法，把犁系于航行的船尾，耙松河底泥沙,使其悬浮于水中,利用水流将泥沙带到深水处沉淀。16世纪荷兰人又创造出一种“泥磨”，施工时，用人力或畜力转动平底木船上的大鼓轮，通过循环链条带动木刮板，将水底泥沙刮起，经溜泥槽卸入泥驳。17世纪初用铜制斗勺代替木刮板，成为现链斗挖泥船（见工程船舶）的雏形。18世纪中国制造了名为清河龙的人力挖泥船，船上设有绞盘柱，柱下端围以铁齿，能插入泥沙中。作业时，用人力转动绞盘柱，带动铁齿挖泥。18世纪末出现了以蒸汽机为动力的挖泥船以后，疏浚机具得到不断改进。受工业革命的影响，开辟或维护大船航道，主要使用挖泥船来进行疏浚了。

规划设计

拓宽和浚深航道和港口水域，应该先进行规划设计。进行疏浚工程会破坏原来的自然平衡。自然力总是趋向于恢复固有的平衡状态。在内河水流、河口和海岸的潮流、沿岸流、异重流、波浪等动力作用下，泥沙不断运动并在挖槽中沉积，造成回淤，导致疏浚的成果丧失或减少。所以在进行规划设计时，要了解和掌握挖泥区各种动力因素与泥沙运动的关系，考虑减淤措施。航道疏浚设计包括挖槽定线，挖槽断面尺寸的确定，挖泥船的选择和弃土处理方法等。

挖槽定线

选择航行便利、安全和回淤率小的挖槽轴线必须考虑水流动力条件和自然演变趋势。如内河浅滩，挖槽位置应选在水流输沙能力最强的区域，走向与枯水流向一致，交角不宜大于15°，使上游来沙顺利通过以保持挖槽稳定。潮汐河口挖槽，应选在落潮主流深泓线上；在有多条叉道时则应选取其中输沙量较少、平面较稳定、涨落潮流路较一致、落潮流占优势的主流线上，以利泥沙出海。海岸港口挖槽轴线方向的选定尤其要考虑水文、气象和船舶操纵性能等因素，避免航道方向与强风、大浪方向的夹角过大。如港址在沿岸漂沙严重地区，须筑堤拦沙或用喷射泵从沿岸流上方吸取漂沙经海底管线越过航道输往下方。

挖槽断面尺寸的确定。航道挖槽断面尺寸既要满足船舶安全行驶，又要避免尺寸过大导致疏浚量过多。航道挖槽宽度的确定应根据船舶的类型和航行性能，风、浪、流的漂移作用，航行密度所要求的单线或双线，由于避免岸吸和船吸作用船与岸、两船交会所需间距，以及助航设施等。通常单航线挖槽底宽取5～7倍船宽，双航线取 8～10倍船宽。限制性航道或环境条件差的采用高值；弯曲段应有附加的富裕宽度。挖槽深度的确定应根据船舶满载吃水再加上船的纵倾、横摇、航速所引起的下坐和考虑底质软硬所需的最小的富裕水深。维护性疏浚尚须预留同两次施工间断时期的回淤厚度相适应的备淤水深。挖槽形状通常为对称的梯形断面，采用挖区土质在水中和动力条件下自行稳定的边坡。如果横流或水流同挖槽轴线交角较大，可采用不对称的横断面，即在来水来沙一侧超深挖一、二条垄沟，用以截留泥沙并经常清除淤积，既可免致挖槽横向位移，又可减少挖淤和航行的相互干扰。

挖泥船的选择

疏浚选用何种挖泥船，主要取决于疏浚物质的性质以及施工区气象、水文、地理环境等条件。在风浪大又无掩护的滨海和河口地区，宜选用自航式耙吸挖泥船；结合吹填的常采用带输泥管线的绞吸挖泥船；水底为硬土的用铲斗挖泥船；作业面小的情况下，例如在港口的码头前沿，宜用抓斗挖泥船。挖泥船作业时，要避免妨碍运输船舶航行，注意安全操作和设施的齐备。在现场要标定挖槽的准确位置，布设水位讯号、挖泥和卸泥区标志，经常进行水深测量，提高挖泥船运转时间，研究改进挖泥方法。

弃土处理方法

保证疏浚成效的重要环节之一是处理好弃土。务使挖出来的泥沙不能回至挖槽造成人为的回淤，也不允许影响邻近航道、港口。弃土处理方法大致分为两类，即水中抛卸和送泥上岸。水中抛卸在内河施工中是用弃土填充丁坝、顺坝等整治建筑物（见整治工程）的堤心或抛卸于深潭；在河口和港湾的浅水区施工中多用弃土填筑人工岛或造陆，这样须先筑围堤以防弃土流失；深水抛卸通常在外海进行。送泥上岸要选择好吹填地，主要要考虑岸坡的稳定性、容泥量；河流边上填泥造陆时不能影响河道的稳定，大多先筑围埝，高岸则采用泥泵管线吹填。弃土处理方式的选取既要根据疏浚工程整体要求因地制宜，又要作经济合理性比较。

中国疏浚史

■1897 年

中国第一家专业疏浚机构——海河工程局成立。

■1907 年

建立中国第一座泥泵站, 开始了利用疏浚土吹填造地的历史。

■1909 年

自主建造中国第一艘内燃机动力挖泥船—— “金钟河”号。

■1921 年

建造中国第一艘自航耙吸式挖泥船——“快利”号。

■1951 年

承建了新中国第一个海港疏浚工程——塘沽新港恢复建港工程。

■1956 年

自主设计、建造中国第一艘组合绞吸式挖泥船——“北京”号。疏浚颐和园昆明湖，这是中国利用挖泥船对内陆湖泊进行疏浚治理的雏形。

■1966 年

建造中国第一艘双边耙现代化自航耙吸式挖泥船——“津航浚 102”轮。

■1974 年

承建中国第一座 10 万吨级油码头疏浚工程——大连鲇鱼湾油码头疏浚工程。

■1975 年

编写了我国第一部疏浚技术规范——《疏浚工程施工技术规程》。在全国解放后首次统一了疏浚、吹填工程的一整套技术规程。

■1980 年

在天津港铺设了中国第一条穿越海底的水下输泥管线, 使排泥管线不再成为船舶航行的障碍。

■1985 年

建造中国第一艘具有挖岩功能的大型绞吸式挖泥船——“津航浚 215”轮。

■1994 年

建造中国第一艘带有艏吹装置的自航耙吸式挖泥船——“通力”轮。

■1997 年

完成了我国首例环保疏浚工程——滇池草海污染底泥疏浚及处置工程的设计。

■2002 年

发明疏浚机具用耐用合金及制备方法, 获国家发明专利。

■2003 年

中国第一项内河湖泊大型生态湖滨带建设工程——安徽巢湖污染底泥疏挖及处置二期工程，开辟了中国大规模生态湖滨带设计先河，为后期环保工程技术的综合应用提供了很大的借鉴。

■2004 年

成功研制我国第一套具有国际先进水平的智能疏浚系统——绞吸式挖泥船计算机辅助决策系统, 获中国航海科技一等奖。

■2006 年

建造国内首艘自主设计、自主建造的具有现代化水平的大型绞吸式挖泥船——“天狮”号。

■2006 年

在天津港 25 万吨级航道疏浚工程中, 采用多波束测深系统进行全过程检测, 为国内首次。

■2006 年

在国内首次成功研制超过 1000 千瓦的大功率绞刀。

■2007 年

优质完成疏浚工程, 天津港通航等级达 25 万吨, 天津港成为世界上通航等级最大的人工深水大港。

■2008 年

建成国内首个绞吸挖泥船施工模拟系统，改变了传统的以计划定额与经验确定生产工艺和施工安排的管理方式，大大节省了现场试验成本。

■2009 年

中国首艘超大型自航绞吸式挖泥船“天鲸号”投产，总装机功率20020千瓦，是现役“亚洲第一绞”。

■2010 年

国疏浚界第一份全国性刊物—《中国疏浚》创刊号发行。

■2011 年

历时两年实施的国内首例针对重金属污染底泥进行深度处理的环保整治工程—中新天津生态城污水库治理工程全部完工。

■2012 年

自航耙吸式挖泥船“通程”、“通途”、“通恒”、“通远”轮全面投产。“通途”轮是目前亚洲舱容最大、挖深最深的最先进的自航耙吸式挖泥船。

来源：百度百科、港航疏浚事业部

从做大到做强，疏浚业转型迫在眉睫

来源：中国水运报

疏浚作业一直是水路运输产业链上不可或缺的一环。从传统业务的角度来说，航道水深是大型船舶的通航保障，为了维护高等级航道，保证港口健康发展，人们需要通过疏浚作业定期清理由于水流、潮汐、风浪、流沙等因素沉积的泥沙确保航道通畅。从拓展业务领域的角度来说，随着我国发展海洋经济、建设海洋强国战略的推进，海洋基础建设、海洋资源开发等也需要疏浚行业的参与。

经济发展的新常态也使得疏浚行业面临着新的挑战和机遇。在近日召开的中国疏浚协会疏浚设备专业委员会2017年专委工作会暨疏浚设备技术研讨会议上，疏浚及装备行业专家及企业代表热议行业发展现状和趋势，提出了“转型升级”、“技术创新”、“国际化”三大行业发展主题词。

趋势：生态环保与智能技术

纵观当前全球装备行业，受到实体经济复苏缓慢、航运市场持续低迷的影响，无论是造船还是海洋工程装备领域，均面临新订单稀缺、交付难、盈利难等困境。疏浚及装备行业同样不例外。从行业看，疏浚行业需要应对生态环保、新技术革命等挑战。

在排放方面，根据国际海事组织（IMO）的相关公约，波罗的海、北海、北美以及美国加勒比海排放控制区船舶燃油的硫含量不得超过0.1%的要求已经在2015年1月1日起实施，而2020年1月1日以后，除排放控制区以外的全球其他海域船用燃油的最大硫含量也不得超过0.5%。如果要进入或经过这些区域作业，疏浚船舶同样需要遵守这些规定。

我国也收紧了船舶排放标准，去年年底首次了发布船舶大气污染物排放控制国家标准《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法（中国第一、二阶段）》（GB15097-2016）。尽管这是针对内河船、沿海船、江海直达船、海峡（渡）船和渔业船舶的标准，但也显示了国家重视环境保护的决心。近日，广东省发布了《广东省珠三角水域船舶排放控制区实施意见》，明确自2018年1月1日起，船舶在排放控制区内所有港口靠岸停泊期间应使用含硫量不高于质量比为0.5%的燃油；自2019年1月1日起，船舶进入排放控制区应使用硫含量不高于质量比为0.5%的燃油；2019年12月31日前，评估本地区船舶排放控制实施效果后，还将进一步确定是否执行更为严格的控制措施，包括船舶进入排放控制区使用硫含量不高于质量比为0.1%的燃油、扩大排放控制区地理范围等。

而对疏浚作业本身而言，生态友好型环保疏浚已经成为技术发展趋势。据介绍，过去的疏浚作业往往是“遇土开挖、遇石爆破”，作业过程中泄露的余泥会严重污染海域，作业海域的海洋生物会遭受毁灭性的影响。但在近期授出的国际性项目标的中，均明确提出不可使用爆破手段作业、控制余泥甚至无泄露疏浚等要求。

在疏浚技术方面，信息技术的发展和应用正推动着装备向智能化方向发展。业内专家认为，通过信息技术的应用，智能化疏浚装备能提高疏浚作业效率，降低船员数量的需求，同时保证安全生产、改善工作环境。

国外的疏浚企业在生态环保等前沿技术上已经走在了前面。荷兰IHC公司已经先后与比利时DEME公司签订了4艘液化天然气（LNG）动力挖泥船的建造订单，包括3艘LNG动力耙吸式挖泥船和1艘4.418万千瓦LNG动力绞吸式挖泥船。该公司研发的IHCPlumigator环保溢流装置，可以解决溢流所造成的诸多问题，减少性能损失，节能环保，单方成本低，目前已经应用在了中交广州航道局有限公司2.1万立方米超大型耙吸式挖泥船“浚洋1”号上。

挑战：市场需求与自身实力

疏浚市场的需求也正在发生重大转变。中国疏浚协会秘书长钱献国介绍，目前国内外的疏浚项目竞争激烈，业主提出的施工标准变高、施工要求更严，工期也变得紧张，很多市场需求也发生了很大转变。

当前，疏浚市场已不仅仅对近岸港口和航道进行疏浚，而是向多个方向延伸。在深水疏浚领域，随着海洋资源开发和海洋经济建设步伐加快，海洋基础建设的需求也在增长，对设备挖掘深度的要求越来越多。除了较为极端的海底采矿，挖深需要达到1500-2000米，其他一些深水疏浚，挖深也在数十米起步。此外，一些新的疏浚需求如水库疏浚，挖深也在30米以上。“水深变化了，船舶结构、泥泵和挖掘工艺流程都需要发生改变。”钱献国说。

疏浚作业工况也对装备提出了新的要求。统计数据显示，2000年以来，我国新造或改造的舱容8000立方米以上的大型和超大型耙吸式挖泥船达21艘以上，大型绞吸式挖泥船达45艘以上，除少部分大型主机和泥泵等设备外，绝大部分关键配套件已实现了国产。但疏浚企业“走出去”的脚步正在加快，国外疏浚项目的作业工况与国内的情况有很大不同，如土质条件、海况等。据介绍，一些疏浚项目土质硬、施工环保要求高，我国疏浚企业的装备能力还不能胜任，只能遗憾放弃。这也反映了我国疏浚行业的整体短板问题。钱献国表示，我国疏浚能力短板突出，装备实力虽有提升，但未完全跟上国际市场发展的需求。

截至目前，我国最大的疏浚企业中交疏浚（集团）股份有限公司拥有各类船舶194艘。其中，耙吸式挖泥船37艘，总舱容量为33万立方米；绞吸式挖泥船60艘，总装机功率为56万千瓦；斗式挖泥船10艘，总斗容为460立方米。该公司船舶年疏浚能力已达8亿立方米，是全球最大的疏浚集团公司。但对标世界先进疏浚企业，中交疏浚在船舶装备领域还存在单船能力不强、自动化水平不高、环保性能严重不足、船舶结构单一、同质化现象严重等问题。

目前，国外先进耙吸式挖泥船舱容已达到4.6万立方米，为JanDeNul公司所属的“莱夫·埃里克森”号；而我国最大不过2.1万立方米，为广航局所属的“浚洋1”号；国际先进绞吸船总功率达到了4.418万千瓦，是DEME集团下属在建的“Spartacus”号，计划在2019年交付；而我国最大不过1.92万千瓦，是中交天津航道局有限公司所属的“天鲸”号。我国在疏浚机理、工艺流程优化、耐磨材料研发、大型泥泵研制等方面的研究和世界先进水平仍存在不小差距。在国际项目的竞标中，本来就因为“长途奔袭”而稍显劣势的我国疏浚队伍，单船规模不足、单方成本高、难以胜任长距离的疏浚作业，在与国外疏浚企业竞争中很难取胜。

应对：转型升级+技术创新+国际化

“现在中国疏浚的能力‘肥大’，我们必须‘强大’起来。”钱献国认为，转型升级、技术创新、国际化应该成为我国疏浚行业未来一段时期发展的主题词。他指出，转型升级既是国家战略、行业战略，也是企业生存发展的必由之路。在当前酝酿、培育并逐步完善新技术的潮流中，只有通过技术创新，才能实现转型升级。而转型升级发展则要坚持走国际化的道路。“市场是没有边界的，我们的装备国产化要走国际化道路，不仅要替代进口，还要打入国际市场。因此，产品研制要按照国际化的标准来进行。”钱献国说。

业内专家认为，新一代疏浚装备发展的目标是“做强、做优、国际化”，立足生态化、智能化两大模式，发展环保生态疏浚，发展智能化装备和智能化疏浚作业模式，同时，要将生态化、智能化与传统疏浚基础技术体系进行深度融合，建成健全适用的、经济高效的新型技术体系。在装备研发过程中，研发与建造单位应该注重高效率、强能力、低成本，通过改进船型设计、优化作业手段等方式，为疏浚效率服务；瞄准行业发展趋势，提升装备技术和疏浚作业能力；除设计、采购、建造和运营阶段，还要考虑装备报废的环节，做到全生命周期的成本控制；以可靠的装备、技术和作业流程，保证企业和行业的稳定发展。

具体到目前疏浚装备的短板，业内专家分析认为可以从五方面着力。第一要找准关键技术的钳制点，如材料的耐磨能力、零部件的致密性等；第二要构建设备和船舶的研发建造行业标准，建立模块化的设计和建造体系；第三要提高装备设计、制造和使用环节的集成度；第四要深入研究不同工况的作业需求，给出针对性的或是普适性的设计；第五要树立“减量化就是节能，减量化就是生态”的理念，通过运用新材料、新结构等手段，实现疏浚装备的减量化。除此之外，我国疏浚行业还需要注重基础性研究，包括对疏浚作业机理、疏浚作业典型工况的分析，疏浚作业运行数据的收集，基础零部件的设计制造，以及智能保障体系的建立等。

“疏浚装备及其技术体系是疏浚技术的基础、主要构成和基本载体，是疏浚行业创新进步的实现主体和核心标志，是疏浚行业转型升级的强烈要求和重要支撑。疏浚行业要想做强做大，疏浚装备不‘给力’，是不能实现这个目标的。”钱献国认为，目前，我国疏浚行业在满足国际市场新需求的技术能力方面，还有所欠缺，未来要靠疏浚装备及技术体系的进步来补短板。

而我国的疏浚装备研发和建造企业已经开始发力。中船黄埔文冲船舶有限公司自2011年起开始参与工业和信息化部关于超大型自航绞吸式疏浚船关键技术研究的科研课题，整个科研工作进行了3年时间，并于去年年底承接了6000千瓦绞刀功率自航绞吸式挖泥船订单；由中国船舶工业集团公司第七〇八研究所设计、上海振华重工启东海洋工程股份有限公司建造的5000千瓦绞刀功率自航绞吸式挖泥船“天鲲”号预计今年交付；中交上海航道局有限公司、中港疏浚有限公司、疏浚技术装备国家工程研究中心承担“新建绿色能源大型耙吸式挖泥船关键技术研究项目”，完成了一套完整的、具有自主知识产权的1.2万立方米LNG双燃料大型耙吸式挖泥船设计方案、图纸及技术规格书，在去年年底通过了中国交通建设股份有限公司的验收。（邝展婷）

住房和城乡建设部

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