耙吸式挖泥船施工工藝研究

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摘要：針對耙吸式挖泥船在通航航道疏浚施工作業(yè)過程中，特別是通航航道跨度較長且拋泥區(qū)運距較遠(yuǎn)的航道疏浚工程，往往受施工方法、航運、工況等多種因素影響，本文作者結(jié)合自己多年的工作經(jīng)驗以及所學(xué)知識，依托耙吸式挖泥船自身性能的優(yōu)勢，通過比選耙吸式挖泥船施工方法，結(jié)合榕江航道整治工程工況條件，擬定最佳施工工藝，達(dá)到保質(zhì)保量按期完成工程建設(shè)任務(wù)和為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益，同時希望為項目管理者提供一些可靠的建議。

關(guān)鍵詞：耙吸挖泥船；施工工藝；工程應(yīng)用

一、前言

在日益激烈并且具有全球化趨勢的競爭中，耙吸式挖泥船憑借其優(yōu)異的性能與多種施工方法在當(dāng)今激烈的競爭市場中脫穎而出。但耙吸式挖泥船也易受多方面因素影響，包括其施工工藝選擇以及對其的日常管理，這會直接影響到項目的建設(shè)目標(biāo)以及經(jīng)濟效益，而耙吸式挖泥船施工工藝選擇的好壞對于一個建設(shè)項目而言起著舉足輕重的作用。所以，在進(jìn)行實際施工操作中，如何選用最適合的施工工藝成為項目管理者所面臨的一個很重要的問題。

二、工程概況

1．工程簡介。榕江航道整治工程（北河梅東大橋~地都水利下河段）RJ3合同段主要以疏浚航槽為主，疏浚總長31.8km，疏浚總工程量約180萬方，疏浚土質(zhì)主要為二類土淤泥；榕江北河梅東大橋~榕東大橋10km河段按單向通航1,000t級海輪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，開挖水深為6.0m，航槽底寬為56.8m，挖槽設(shè)計邊坡為1：4；榕東大橋~雙溪咀4km河段按雙向通航3,000t級海輪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，開挖水深為6.0m，航槽底寬為96.8m，挖槽設(shè)計邊坡為1：4；榕江干流雙溪咀~地都水利下17.8km河段按全潮雙向通航5,000t級海輪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，開挖水深為8.1m，航槽底寬為140.2m，開挖設(shè)計邊坡為1：6。2．工程工況條件。（1）水文榕江的潮汐屬于不規(guī)則半日潮，日潮不等現(xiàn)象顯著，潮位在一天內(nèi)兩次高潮和兩次低潮均不相等，月內(nèi)有逆、望大潮和上弦、下弦小潮，平均周期約十五天，在一年中，一般夏潮高于冬潮，最高、最低潮位分別出現(xiàn)在秋分和春分前后，且潮差最大，夏至、冬至潮差最小。降雨量是榕江流域地表的唯一來源，屬雨水補給型，地表徑流的變化與降雨量基本一致。（2）氣象本項目位于廣東省的東南部，緯度較低，北回歸線攔腰穿過，瀕臨南海，受海洋氣象調(diào)節(jié)，季風(fēng)影響明顯，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，長夏無冬，日照充足，雨量充沛，氣候條件尚好。臺風(fēng)為本工程主要災(zāi)害性天氣，7~9月為臺風(fēng)季節(jié)，臺風(fēng)期間水域?qū)⒊霈F(xiàn)大風(fēng)天氣，最大風(fēng)力在12級以上。（3）航運榕江主要承擔(dān)跨省市、涉及國計民生的能源、原材料等大宗物資運輸和廣澳深水港的疏運，為重要物資運輸和城市發(fā)展提供有力保障，榕江航運在粵東地區(qū)綜合運輸中占有十分重要的地位。隨著粵東經(jīng)濟持續(xù)、快速發(fā)展，通過汕頭港進(jìn)入榕江航道的大噸位江海船舶日益增多，航運日益繁忙。3．拋泥區(qū)。本工程拋泥區(qū)為汕頭表角疏浚物海洋傾倒區(qū)，其傾倒面積為5.54km2，位于榕江入海口達(dá)濠島表角以東。汕頭表角疏浚海洋傾倒區(qū)至本工程疏浚區(qū)平均運距約為30km。綜上可知，本工程通航航道疏浚跨度長，拋泥區(qū)距疏浚區(qū)平均運距較遠(yuǎn)，榕江航運較繁忙的特點，施工管理者如何選擇耙吸式挖泥船施工工藝成為本工程重中之重

三、耙吸式挖泥船的優(yōu)劣

1．耙吸式挖泥船的自身優(yōu)勢。耙吸式挖泥船是邊航邊挖泥的自航縱挖式挖泥船，在施工作業(yè)中的最大特點是各道工序都可以由挖泥船本身獨自完成，不需要其他輔助船舶和設(shè)備來配合行動。（1）耙吸式挖泥船的航行性能好由于疏浚設(shè)備的不斷改進(jìn)，大多數(shù)耙吸式挖泥船都在船艏裝備橫向推進(jìn)器，使船舶具有靈活的機動性，提高了船舶的操縱性能。同時耙吸式挖泥船尤其是大中型耙吸船憑借其自身抗風(fēng)能力強的特點，可以在風(fēng)浪大而又無掩護(hù)的海港、錨地、進(jìn)港航道等水域進(jìn)行施工作業(yè)，施工效率受海況、天氣等自然因素影響較低。（2）耙吸式挖泥船適用性廣隨著疏浚技術(shù)的不斷進(jìn)步，如新型耙頭、高壓沖水、潛水泵的運用和耙齒的改良，耙吸式挖泥船性能得到不斷提高，適用于絕大多數(shù)河床與海床的土石方開挖。耙吸式挖泥船由于不需要在施工作業(yè)過程中進(jìn)行拋錨以及纜索固定，也不需要拖輪、泥駁等輔助船舶配合，靠其自身性能可以完成自航、自挖、自載及自卸流程，可以將所挖掘出來的泥沙運往指定的拋泥點進(jìn)行開艙卸泥，使耙吸式挖泥船的工作水域大大減小，對于來往船只的影響較小，適用于各種有通航要求的運河以及港口施工，同時也可以憑借其高效的航行性能適合在較為狹窄的水道中進(jìn)行施工作業(yè)。2．耙吸式挖泥船的自身劣勢。耙吸式挖泥船對于較硬與顆粒較大的粘土與砂石難以進(jìn)行挖掘，工作效率會有大幅度的下降，最適用于挖掘較為松軟、顆粒較小的淤泥和流沙（挖掘淤泥時工作效率最高）。另外，耙吸式挖泥船對泥沙進(jìn)行挖掘時，由于其是利用泥泵的真空吸力作用，會將施工水域中的水一起吸入耙吸式挖泥船上的泥艙，影響了其單次的挖泥量與工作產(chǎn)量。

四、耙吸式挖泥船的施工方法

1．裝艙（裝艙溢流）施工法。裝艙（裝艙溢流）施工法是現(xiàn)今為止我國使用頻率較多的一種常規(guī)施工方法，也是最為基本的方法。裝艙（裝艙溢流）施工法是海床或河床要有足夠的深度、空間來滿足船舶裝載吃水、航行、調(diào)頭等要求，還要有適宜的拋泥區(qū)，當(dāng)滿足了以上條件后方可選擇此施工法進(jìn)行施工作業(yè)。耙吸式挖泥船先定位上線下放耙頭至規(guī)定的地點和深度，通過船上的推進(jìn)裝置，使耙吸船在航行中拖曳耙頭進(jìn)行擾松作業(yè)，靠離心泵抽吸作用將低濃度泥漿吸至耙吸式挖泥船自身設(shè)置的泥艙中，同時打開溢流口邊挖泥裝艙邊溢流，當(dāng)船舶裝艙量和船體吃水深度達(dá)到施工要求后，停止挖泥作業(yè)，提升耙臂和耙頭出水，再航行到指定的拋泥區(qū)將高濃度的泥漿卸下，然后空載返航到原挖泥作業(yè)區(qū)定位上線，繼續(xù)進(jìn)行下一循環(huán)挖泥作業(yè)的一體化工業(yè)生產(chǎn)流程。2．旁通（邊拋）施工。旁通（邊拋）施工法是一種不需要經(jīng)過泥艙，直接將泥漿輸送到另一側(cè)水中或通過一旁的輸泥管輸送到較遠(yuǎn)水域的一種施工方法。由于其不通過泥艙，可以省掉在2.1中所敘述的裝艙施工法中收耙停泵去拋泥這一串繁瑣的工序，具有更高的工作效率。但由于這種施工方法自身局限性較大，特別是人們環(huán)保理念越來越強的今天，這種方法在我國的使用受到很大的限制，一般僅僅用于緊急性的河口、海口和通航航道淺灘疏通，有時也用于水深極淺不能滿足挖泥船裝艙吃水要求的水域開槽。旁通（邊拋）施工法根據(jù)不同的作業(yè)要求可以分為以下兩種：（1）旁通施工法旁通施工法是當(dāng)耙頭對泥沙進(jìn)行開挖作業(yè)時，通過離心泵，將泥漿直接吸出不進(jìn)入泥艙，直接地排入旁通口外的水中。（2）邊拋施工法邊拋施工法是當(dāng)耙頭對泥沙進(jìn)行開挖作業(yè)時，通過離心泵，將泥漿直接吸出不進(jìn)入泥艙，而是通過離船舷有一定距離的輸泥管進(jìn)行輸送后再排入水中。3．吹填施工法。吹填施工法是與前兩種施工方法截然不同的一種施工方法，其主要是將挖掘來的泥漿通過耙吸式挖泥船及其輔助設(shè)備進(jìn)行吹填。但是對于大多數(shù)耙吸式挖泥船來說，其泥泵功率無法滿足長距離吹填要求，往往采用增加助力泵的施工措施增加吹距。對于淤泥粉土來說，其可以有一定長度的吹填距離；而對于沙質(zhì)土而言，其極限吹距則會大大減少。下面，本文介紹幾個吹填施工方法與其相關(guān)信息：（1）直接接岸管吹填耙吸式挖泥船先是要進(jìn)行靠岸、拋錨固定，然后將耙吸式挖泥船上的輸泥管與碼頭上的岸管相連接，對指定吹填區(qū)域進(jìn)行吹填。這種施工方法要求吹填所用時間要盡可能短，以避免水流、潮汐與風(fēng)浪對工程質(zhì)量、安全所產(chǎn)生的消極影響，同時也要保證在碼頭前沿水域要有足夠的水深。這極大地限制了這種施工方法的實用性。（2）接岸浮管吹填這種施工方法與直接接岸管吹填差不多，但也有所不同。耙吸式挖泥船不必靠岸，也可以不拋錨（根據(jù)接浮管處水域的水流、風(fēng)況等條件決定），直接將耙吸式挖泥船上的輸泥管通過水上浮管與碼頭上的岸管進(jìn)行連接，使耙吸式挖泥船可以遠(yuǎn)離岸邊水深較淺的水域，大大地增加了這種施工方法的實用性與可靠性。據(jù)不完全統(tǒng)計，這種吹填施工方法是我國使用頻率最高的一種吹填施工法。（3）噴射吹填這種施工方法完不需要接岸管或水上浮管，僅需要在輸送管上接一段漸縮管，將泥漿從耙吸式挖泥船前端的斜上方噴出，吹距大約為30-50m（主要取決于不同種類的吹填材料以及海底海水流動方向）。這種施工方法主要用于吹填區(qū)的前端水深較深且最好有洋流可以將吹填物推到所要進(jìn)行吹填的區(qū)域內(nèi)。

五、耙吸式挖泥船施工工藝的應(yīng)用

結(jié)合榕江航道整治工程（RJ3合同段）實際工作環(huán)境與工程特點，依托耙吸式挖泥船自身的優(yōu)勢，通過比選耙吸式挖泥船施工方法，擬定榕江航道整治工程的最佳施工工藝。1．施工方法選擇。榕江航道整治工程（RJ3合同段）有指定的汕頭表角卸區(qū)，滿足有適宜的拋泥區(qū)要求；榕江原有航槽水深滿足設(shè)計代表船型安全通航的要求，滿足耙吸式挖泥船裝載吃水、足夠的空間來進(jìn)行航行、掉頭等施工作業(yè)條件；疏浚區(qū)至汕頭表角拋泥區(qū)平均運距約30km，榕江航運較繁忙，來往船舶及工程船只較多，耙吸式挖泥船自航、自挖、自載、自卸的性能和其良好的航行性能滿足拋泥區(qū)運距較遠(yuǎn)和榕江航運繁忙的工程特點；通過比選耙吸式挖泥船裝艙（裝艙溢流）施工法、旁通（邊拋）施工法、吹填施工法后，榕江航道整治工程（RJ3合同段）施工方法最適合采用裝艙（裝艙溢流）施工法。2．分段施工。榕江航道整治工程（RJ3合同段）按照通航等級劃分3個單位工程，分別為單位工程一榕江北河K0+000~K10+320河段、單位工程二榕江北河K10+320~K14+293河段、單位工程三榕江干流K0+000~K17+800河段。本工程河段的河床土質(zhì)基本為淤泥，在施工過程中易受水流、潮汐作用，所以在施工過程中可能會有小部分泥沙會向下游輸移，可能會造成下游航槽淤積，故在保證施工船舶安全通航的情況下，施工應(yīng)從上游往下游疏浚，即先疏浚單位工程一最后疏浚單位工程三，以降低上游施工對下游回淤的影響，從而節(jié)約工程成本。3．分區(qū)分塊施工。本文以單位工程二榕江北河K10+320~K14+293河段為例，該段疏浚施工總長為3.973km，占線較長，根據(jù)設(shè)計開挖底標(biāo)高及現(xiàn)場水深測量結(jié)果，劃分為三個疏浚區(qū)域，分別為：疏浚區(qū)域（1）：K10+320~K12+060，占線1.74km；疏浚區(qū)域（2）：K12+060~K13+660，占線1.60km；疏浚區(qū)域（3）：K13+660~K14+293，占線0.633km。施工期間利用設(shè)計航槽中心線為界分為左右區(qū)域交替進(jìn)行分區(qū)域分塊施工，施工時優(yōu)先疏浚區(qū)域水深較淺的一側(cè)，然后利用水深較深的一側(cè)作為臨時通航水域，確保施工期間通航順暢及施工安全。考慮到單位工程二中K13+760~K14+160河段屬于狹窄彎曲河段，施工平面示意圖詳見圖1。圖1所示區(qū)域①中竣前水深較淺，區(qū)域②中竣前水深較深，箭頭表示疏浚方向，由上游向下游進(jìn)行疏浚，施工順序為：區(qū)域①→區(qū)域②。在航道中心線附近疏浚期間及狹窄彎曲河段K13+760~K14+160疏浚時，須安排警戒船進(jìn)行警戒，并根據(jù)現(xiàn)場水深分布情況，在區(qū)域②側(cè)增加平均寬度約為40m的水域配合區(qū)域②作為臨時通航區(qū)域，并在沿線設(shè)置通航警示標(biāo)志，保障通航安全。

六、結(jié)語

通過耙吸式挖泥船施工工藝在榕江航道整治工程中的應(yīng)用，我們不難得知：不同的耙吸式挖泥船的施工方法具有不同的優(yōu)缺點、限制條件以及不同的流程，在工程實際施工中，需根據(jù)工程實際的工作環(huán)境與工程特點來決定。只有對不同種類的耙吸式挖泥船的施工方法進(jìn)行一個系統(tǒng)性的對比，結(jié)合工程工況條件，選擇出最適合的一種或多種施工工藝，才能提高其工作效率，更好的完成工程建設(shè)任務(wù)，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益，提高企業(yè)在疏浚行業(yè)中的競爭力。

作者:王剛 單位:長江武漢航道工程局

參考文獻(xiàn)

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