耙吸船溢流施工在航道掃淺階段的應(yīng)用

1、王強2、武陽

**灣建設(shè)工程有限公司

摘要：本文主要以實例介紹耙吸船溢流施工在掃淺過程中的應(yīng)用，并根據(jù)實際工況進行的施工工藝改進，對施工項目產(chǎn)生的效益。

關(guān)鍵詞：耙吸船；溢流施工;掃淺階段；施工工藝；

21世際初,我國對外開放的不斷深入,港口建設(shè)取得了不斷的發(fā)展,為了更好的滿足大型船只對進出港的要求,對我國港口航渡提出了更高的要求,航道的加寬加深成為了必然。對疏浚業(yè)施工船舶技術(shù)進行提升也成為了當前的熱門話題,對航道提出了更高更快捷的要求,這就需要運量大、開挖深度深、速度更快的大型泥船。為了更好的適應(yīng)市場的需求,自航耙吸挖泥船以其獨特的優(yōu)勢占據(jù)上風。本文以實際工程為例介紹了自航耙吸挖泥船溢流施工在航道掃淺階段的應(yīng)用。

1.工程介紹

天津港大港港區(qū)10萬噸級航道工程為南港工業(yè)區(qū)主航道開挖工程，航道總里程為46km。本工程實施的航道里程20+000~46+000范圍，航道開挖長度為26km。10萬噸級航道設(shè)計底標高為-15.0m，設(shè)計底寬300m，邊坡坡比1:5,允許超寬3米，允許超深0.4米。

本文主要探討通力輪在此項目中的掃淺施工工藝。施工段：26+000---33+000施工段共計7KM，底槽寬度300M，邊坡比1:5，設(shè)計挖深-15M（水深基準面為天津港理論最低潮面），允許超寬3M，超深0.4M。根據(jù)26+000---33+000施工段最新水深測圖，現(xiàn)有航道已經(jīng)基本達到了工程質(zhì)量的要求，但挖槽中仍有少數(shù)未達到設(shè)計深度的淺點及極小范圍的淺區(qū)需要挖除。施工區(qū)外的水深較深（-7至-9米左右），施工區(qū)內(nèi)的淺點、淺區(qū)零散的分布在施工區(qū)中線50米左右和兩側(cè)-15米底邊線附近，通力輪采用上外排溢流施工工藝。

總長

111.4m

型寬

21m

型深

8.1m

滿載吃水

7.15m

空載吃水

3.4m

艙容

5400m3

挖深

30m

吸管直徑

900mm

排泥管直徑

800mm

吹岸距離

1500m

泥泵柴油機功率

1400Kw×2

主機功率

3300Kw×2

航速

13.5Kn

建造年限

1994.7

建造廠

荷蘭IHC

表1、通力輪船舶參數(shù)表

圖1

施工段29+000---33+000

圖2

施工段26+000---29+0002、施工工藝及典型施工的參數(shù)統(tǒng)計

2.1

施工工藝

駕駛員下達“備耙”指令，操耙手將吸泥管緩慢放入水中，待彎管與吸入口對接后，啟動泥泵，并開啟低濃度外排閥，使上層低濃度淤泥直接排出船兩舷，并按駕駛員要求將吸泥管和耙頭下放到一定深度。

挖泥船即將到達挖泥位置，駕駛員命令下耙時，將耙頭下放到泥面，同時將泵機提高到正常轉(zhuǎn)速，開始挖泥，當儀表指示濃度升高時，開啟裝艙閥，關(guān)閉低濃度外排閥開始裝艙。

挖泥中注意觀察真空表、壓力表、濃度表、流速表數(shù)值，以便隨時調(diào)整下耙深度保證挖泥效率。

挖泥船到達終點起耙或掉頭時，應(yīng)將耙頭和耙中起到安全的高度，待泥漿濃度降低后開啟外排閥關(guān)閉裝艙閥，排除清水至船舷外，如終止挖泥施工可關(guān)掉泵機，起耙上架。

施工現(xiàn)場水位站設(shè)置“潮位自動遙報儀”：測量水位通過無線傳輸設(shè)備發(fā)送到接收機?！氨倍钒l(fā)射裝置”：由于航道較長，潮位儀信號傳輸距離有限，潮位儀信號通過北斗發(fā)射裝置發(fā)送給衛(wèi)星，再通過衛(wèi)星發(fā)送給挖泥船北斗接收裝置?！俺蔽恍拚b置”：因為航道距離較長，不同施工段潮位不同，需要經(jīng)過潮位推算出所在施工段實時潮位?！氨倍方邮昭b置”：

接收衛(wèi)星發(fā)射的潮位信息。挖泥船配備“潮位自動接收機”：北斗接收裝置將潮位信號發(fā)送給挖泥船，使其在計算機中顯示。安排項目人員對船舶及現(xiàn)場的潮位收發(fā)裝置進行校正，保證潮位數(shù)據(jù)的正確性。根據(jù)潮位調(diào)整下放深度，保障施工質(zhì)量。

26+000---33+000施工段根據(jù)水深淺點圖分析，施工區(qū)外的水深較深（-7至-9米左右），施工區(qū)內(nèi)的淺點、淺區(qū)零散的分布在施工區(qū)中線50米左右和兩側(cè)-15米底邊線附近，通力輪采用上外排溢流施工，邊線附近均勻布線，現(xiàn)有航道已經(jīng)基本達到了工程質(zhì)量的要求，但挖槽中仍有少數(shù)未達到設(shè)計深度的淺點及極小范圍的淺區(qū)需要挖除，根據(jù)最新測圖，在挖泥操作系統(tǒng)上標出淺區(qū)位置，繪制掃淺挖泥航線，準確上線定位挖泥，針對比較孤立的淺點通力輪采用“拉抽屜”的施工方法作業(yè)。

挖掘長度：26+000---33+000施工段挖掘長度為7千米。

圖3

施工段26+000---30+000淺點分布圖

圖4

施工段30+000---33+000淺點分布圖

齒型及排列：施工區(qū)由于部分地段地質(zhì)變硬，采取前排尖齒，后排扁齒，增加破土性，效果較好。

2.2施工操作心得：

1、減小船舶艏尖艙壓載水，目的是改變船舶艏艉部吃水從而增大水上外排的排出距離，進而增加有效溢流效果。

2、由于采用溢流施工方法，故此通力輪進行下流施工方法，以便外排出的淤泥流出施工區(qū)。在進行邊坡作業(yè)時在保證施工安全的前提下，船舶風流壓差小于10度時，通力輪仍采用下流施工法，如流壓變大為避免泥耙鉆進船體下面，從而導致挖泥設(shè)備的損壞。調(diào)至上流施工。

2.3施工參數(shù)

各設(shè)備使用參數(shù)：主機轉(zhuǎn)速1000rpm，尾軸轉(zhuǎn)速200rpm,挖泥時泥泵轉(zhuǎn)速180rpm（清水轉(zhuǎn)速170rpm)，雙耙波浪補償器壓力32bar,耙頭挖掘入泥角度為+10°，未采用高壓沖水。

輸送參數(shù)：施工時挖泥濃度1.2t/m3至1.4t/m3，清水流速6.2m/s，施工流速4.5m/s——5.6m/s，挖泥真空_0.6bar——

_0.75bar，最佳挖泥航度2節(jié)至2.5節(jié)。

施工周期：為了增加項目效益，通力輪采用外排溢流方法持續(xù)施工。

3.工藝改進情況

在26+000---28+000施工段施工時發(fā)現(xiàn)部分地質(zhì)較硬，挖泥航速減緩而且挖泥參數(shù)均有不同程度的下降，經(jīng)過取樣分析通力輪將耙頭的前排齒由原來的扁齒換為尖齒，增加耙頭的有效破土，效果明顯，施工參數(shù)較同期比有所上升。

除此之外，在該施工段邊坡作業(yè)時耙頭由淺區(qū)溜向深的區(qū)域?qū)е掳翌^鉆撇影響邊坡作業(yè)質(zhì)量，為解決此問題，通力輪在耙頭下加裝防溜耙的“立板”，經(jīng)過改造溜耙現(xiàn)象明顯減少。

4.測圖分析、階段性工程量的比較

根據(jù)幾次測圖可以分析出分布在中線附近的淺點基本已經(jīng)被挖掘至設(shè)計深度，邊線附近的淺點依稀存在，所以下一步通力輪的施工重點和難點都在邊線附近的淺梗（點）。

5.施工中遇到的問題及解決方法

5.1生產(chǎn)率、時利率限制因素分析

1.施工段內(nèi)大部分區(qū)域已經(jīng)到達設(shè)計深度，淺點零散的分布在中線附近及-15米底邊線附近，通力輪處于全面掃淺階段，對通力輪的生產(chǎn)率產(chǎn)生一定的影響。

2.26+000---33+000施工區(qū)邊坡線外水深較淺，且該泥質(zhì)沉淀速度較快，溢流效果不是很明顯，同樣影響船舶的施工生產(chǎn)率。

5.2其他問題及解決措施

1.針對溜耙現(xiàn)象，通力輪在耙頭下加裝了立板，防止溜耙，效果明顯。

2.針對施工區(qū)內(nèi)存在地質(zhì)較硬的區(qū)域，通力輪對耙齒進行了更換，增加耙頭的破土性能。

6．技改、創(chuàng)新項目以及施工中的值得推廣的經(jīng)驗等

1.施工過程中及時對施工區(qū)內(nèi)的土質(zhì)進行取樣分析，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)變硬，土樣中存在粒徑較大的沙粒，通力輪及時更換耙頭耙齒，并更換磨損較大的耙齒來保證耙頭的破土性能。

2.在測量不能及時時，合理布線，充分利用挖泥軟件的標注淺點功能，并及時調(diào)整施工方案，更有針對性且能保證整體的質(zhì)量，為工程的進度爭取寶貴的時間。

3.采用水上外排施工能增加溢流時間，掉頭時采用雙泥泵并聯(lián)能減少船舶掉頭時間，增加了船舶有效的施工時間。對比裝倉施工，溢流施工增加了施工時間，減少了施工成本。通力輪施工26+000至33+000裝艙施工平均每天2艙，艙容5400方，根據(jù)實測裝倉數(shù)據(jù)，裝倉率80%，得出如下成本能對比表。

通力輪

溢流施工

裝艙施工

工程量（方）

335000

工期（天）

成本（萬元）

724

897

表2、成本對比表

4.邊坡作業(yè)時耙頭由淺區(qū)溜向深的區(qū)域?qū)е掳翌^鉆撇影響邊坡作業(yè)質(zhì)量，為解決此問題，通力輪在耙頭下加裝防溜耙的“立板”，經(jīng)過改造溜耙現(xiàn)象明顯減少。

參考文獻

1.天津港大港港區(qū)10萬噸級航道工程施工組織設(shè)計

2.通力輪施工工藝

天津航道勘察設(shè)計研究院，2002.3

3.4.