耙吸式挖泥船施工工艺研究论文

　　摘要：针对耙吸式挖泥船在通航航道疏浚施工作业过程中，特别是通航航道跨度较长且抛泥区运距较远的航道疏浚工程，往往受施工方法、航运、工况等多种因素影响，本文作者结合自己多年的工作经验以及所学知识，依托耙吸式挖泥船自身性能的优势，通过比选耙吸式挖泥船施工方法，结合榕江航道整治工程工况条件，拟定最佳施工工艺，达到保质保量按期完成工程建设任务和为企业创造更高的经济效益，同时希望为项目管理者提供一些可靠的建议。
　　关键词：耙吸挖泥船；施工工艺；工程应用
　　一、前言
　　在日益激烈并且具有全球化趋势的竞争中，耙吸式挖泥船凭借其优异的性能与多种施工方法在当今激烈的竞争市场中脱颖而出。但耙吸式挖泥船也易受多方面因素影响，包括其施工工艺选择以及对其的日常管理，这会直接影响到项目的建设目标以及经济效益，而耙吸式挖泥船施工工艺选择的好坏对于一个建设项目而言起着举足轻重的作用。所以，在进行实际施工操作中，如何选用最适合的施工工艺成为项目管理者所面临的一个很重要的问题。
　　二、工程概况
　　1．工程简介。
　　榕江航道整治工程（北河梅东大桥~地都水利下河段）RJ3合同段主要以疏浚航槽为主，疏浚总长31.8km，疏浚总工程量约180万方，疏浚土质主要为二类土淤泥；榕江北河梅东大桥~榕东大桥10km河段按单向通航1,000t级海轮标准进行建设，开挖水深为6.0m，航槽底宽为56.8m，挖槽设计边坡为1：4；榕东大桥~双溪咀4km河段按双向通航3,000t级海轮标准进行建设，开挖水深为6.0m，航槽底宽为96.8m，挖槽设计边坡为1：4；榕江干流双溪咀~地都水利下17.8km河段按全潮双向通航5,000t级海轮标准进行建设，开挖水深为8.1m，航槽底宽为140.2m，开挖设计边坡为1：6。
　　2．工程工况条件。
　　（1）水文榕江的潮汐属于不规则半日潮，日潮不等现象显著，潮位在一天内两次高潮和两次低潮均不相等，月内有逆、望大潮和上弦、下弦小潮，平均周期约十五天，在一年中，一般夏潮高于冬潮，最高、最低潮位分别出现在秋分和春分前后，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来源，属雨水补给型，地表径流的变化与降雨量基本一致。（
　　2）气象本项目位于广东省的东南部，纬度较低，北回归线拦腰穿过，濒临南海，受海洋气象调节，季风影响明显，属南亚热带季风气候，长夏无冬，日照充足，雨量充沛，气候条件尚好。台风为本工程主要灾害性天气，7~9月为台风季节，台风期间水域将出现大风天气，最大风力在12级以上。
　　（3）航运榕江主要承担跨省市、涉及国计民生的能源、原材料等大宗物资运输和广澳深水港的疏运，为重要物资运输和城市发展提供有力保障，榕江航运在粤东地区综合运输中占有十分重要的地位。随着粤东经济持续、快速发展，通过汕头港进入榕江航道的大吨位江海船舶日益增多，航运日益繁忙。
　　3．抛泥区。
　　本工程抛泥区为汕头表角疏浚物海洋倾倒区，其倾倒面积为5.54km2，位于榕江入海口达濠岛表角以东。汕头表角疏浚海洋倾倒区至本工程疏浚区平均运距约为30km。
　　综上可知，本工程通航航道疏浚跨度长，抛泥区距疏浚区平均运距较远，榕江航运较繁忙的特点，施工管理者如何选择耙吸式挖泥船施工工艺成为本工程重中之重
　　三、耙吸式挖泥船的优劣
　　1．耙吸式挖泥船的自身优势。
　　耙吸式挖泥船是边航边挖泥的自航纵挖式挖泥船，在施工作业中的最大特点是各道工序都可以由挖泥船本身独自完成，不需要其他辅助船舶和设备来配合行动。
　　（1）耙吸式挖泥船的航行性能好由于疏浚设备的不断改进，大多数耙吸式挖泥船都在船艏装备横向推进器，使船舶具有灵活的机动性，提高了船舶的操纵性能。同时耙吸式挖泥船尤其是大中型耙吸船凭借其自身抗风能力强的特点，可以在风浪大而又无掩护的海港、锚地、进港航道等水域进行施工作业，施工效率受海况、天气等自然因素影响较低。
　　（2）耙吸式挖泥船适用性广随着疏浚技术的不断进步，如新型耙头、高压冲水、潜水泵的运用和耙齿的改良，耙吸式挖泥船性能得到不断提高，适用于绝大多数河床与海床的土石方开挖。耙吸式挖泥船由于不需要在施工作业过程中进行抛锚以及缆索固定，也不需要拖轮、泥驳等辅助船舶配合，靠其自身性能可以完成自航、自挖、自载及自卸流程，可以将所挖掘出来的泥沙运往指定的抛泥点进行开舱卸泥，使耙吸式挖泥船的工作水域大大减小，对于来往船只的影响较小，适用于各种有通航要求的运河以及港口施工，同时也可以凭借其高效的航行性能适合在较为狭窄的水道中进行施工作业。
　　2．耙吸式挖泥船的自身劣势。
　　耙吸式挖泥船对于较硬与颗粒较大的粘土与砂石难以进行挖掘，工作效率会有大幅度的下降，最适用于挖掘较为松软、颗粒较小的淤泥和流沙（挖掘淤泥时工作效率最高）。
　　另外，耙吸式挖泥船对泥沙进行挖掘时，由于其是利用泥泵的真空吸力作用，会将施工水域中的水一起吸入耙吸式挖泥船上的泥舱，影响了其单次的挖泥量与工作产量。
　　四、耙吸式挖泥船的施工方法
　　1．装舱（装舱溢流）施工法。
　　装舱（装舱溢流）施工法是现今为止我国使用频率较多的一种常规施工方法，也是最为基本的方法。装舱（装舱溢流）施工法是海床或河床要有足够的深度、空间来满足船舶装载吃水、航行、调头等要求，还要有适宜的抛泥区，当满足了以上条件后方可选择此施工法进行施工作业。耙吸式挖泥船先定位上线下放耙头至规定的地点和深度，通过船上的推进装置，使耙吸船在航行中拖曳耙头进行扰松作业，靠离心泵抽吸作用将低浓度泥浆吸至耙吸式挖泥船自身设置的泥舱中，同时打开溢流口边挖泥装舱边溢流，当船舶装舱量和船体吃水深度达到施工要求后，停止挖泥作业，提升耙臂和耙头出水，再航行到指定的抛泥区将高浓度的泥浆卸下，然后空载返航到原挖泥作业区定位上线，继续进行下一循环挖泥作业的一体化工业生产流程。
　　2．旁通（边抛）施工。
　　旁通（边抛）施工法是一种不需要经过泥舱，直接将泥浆输送到另一侧水中或通过一旁的输泥管输送到较远水域的一种施工方法。由于其不通过泥舱，可以省掉在2.1中所叙述的＂装舱施工法中收耙停泵去抛泥这一串繁琐的工序，具有更高的工作效率。但由于这种施工方法自身局限性较大，特别是人们环保理念越来越强的今天，这种方法在我国的使用受到很大的限制，一般仅仅用于紧急性的河口、海口和通航航道浅滩疏通，有时也用于水深极浅不能满足挖泥船装舱吃水要求的水域开槽。旁通（边抛）施工法根据不同的作业要求可以分为以下两种：
　　（1）旁通施工法旁通施工法是当耙头对泥沙进行开挖作业时，通过离心泵，将泥浆直接吸出不进入泥舱，直接地排入旁通口外的水中。
　　（2）边抛施工法边抛施工法是当耙头对泥沙进行开挖作业时，通过离心泵，将泥浆直接吸出不进入泥舱，而是通过离船舷有一定距离的输泥管进行输送后再排入水中。
　　3．吹填施工法。
　　吹填施工法是与前两种施工方法截然不同的一种施工方法，其主要是将挖掘来的泥浆通过耙吸式挖泥船及其辅助设备进行吹填。但是对于大多数耙吸式挖泥船来说，其泥泵功率无法满足长距离吹填要求，往往采用增加助力泵的施工措施增加吹距。对于淤泥粉土来说，其可以有一定长度的吹填距离；而对于沙质土而言，其极限吹距则会大大减少。下面，本文介绍几个吹填施工方法与其相关信息：
　　（1）直接接岸管吹填耙吸式挖泥船先是要进行靠岸、抛锚固定，然后将耙吸式挖泥船上的输泥管与码头上的岸管相连接，对指定吹填区域进行吹填。这种施工方法要求吹填所用时间要尽可能短，以避免水流、潮汐与风浪对工程质量、安全所产生的消极影响，同时也要保证在码头前沿水域要有足够的水深。这极大地限制了这种施工方法的实用性。
　　（2）接岸浮管吹填这种施工方法与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，也可以不抛锚（根据接浮管处水域的水流、风况等条件决定），直接将耙吸式挖泥船上的输泥管通过水上浮管与码头上的岸管进行连接，使耙吸式挖泥船可以远离岸边水深较浅的水域，大大地增加了这种施工方法的实用性与可靠性。据不完全统计，这种吹填施工方法是我国使用频率最高的一种吹填施工法。
　　（3）喷射吹填这种施工方法完不需要接岸管或水上浮管，仅需要在输送管上接一段渐缩管，将泥浆从耙吸式挖泥船前端的斜上方喷出，吹距大约为30-50m（主要取决于不同种类的吹填材料以及海底海水流动方向）。这种施工方法主要用于吹填区的前端水深较深且最好有洋流可以将吹填物推到所要进行吹填的区域内。
　　五、耙吸式挖泥船施工工艺的应用
　　结合榕江航道整治工程（RJ3合同段）实际工作环境与工程特点，依托耙吸式挖泥船自身的优势，通过比选耙吸式挖泥船施工方法，拟定榕江航道整治工程的最佳施工工艺。
　　1．施工方法选择。
　　榕江航道整治工程（RJ3合同段）有指定的汕头表角卸区，满足有适宜的抛泥区要求；榕江原有航槽水深满足设计代表船型安全通航的要求，满足耙吸式挖泥船装载吃水、足够的空间来进行航行、掉头等施工作业条件；疏浚区至汕头表角抛泥区平均运距约30km，榕江航运较繁忙，来往船舶及工程船只较多，耙吸式挖泥船自航、自挖、自载、自卸的性能和其良好的航行性能满足抛泥区运距较远和榕江航运繁忙的工程特点；通过比选耙吸式挖泥船装舱（装舱溢流）施工法、旁通（边抛）施工法、吹填施工法后，榕江航道整治工程（RJ3合同段）施工方法最适合采用装舱（装舱溢流）施工法。
　　2．分段施工。
　　榕江航道整治工程（RJ3合同段）按照通航等级划分3个单位工程，分别为单位工程一榕江北河K0+000~K10+320河段、单位工程二榕江北河K10+320~K14+293河段、单位工程三榕江干流K0+000~K17+800河段。本工程河段的河床土质基本为淤泥，在施工过程中易受水流、潮汐作用，所以在施工过程中可能会有小部分泥沙会向下游输移，可能会造成下游航槽淤积，故在保证施工船舶安全通航的情况下，施工应从上游往下游疏浚，即先疏浚单位工程一最后疏浚单位工程三，以降低上游施工对下游回淤的影响，从而节约工程成本。
　　3．分区分块施工。
　　本文以单位工程二榕江北河K10+320~K14+293河段为例，该段疏浚施工总长为3.973km，占线较长，根据设计开挖底标高及现场水深测量结果，划分为三个疏浚区域，分别为：
　　疏浚区域（1）：K10+320~K12+060，占线1.74km；
　　疏浚区域（2）：K12+060~K13+660，占线1.60km；
　　疏浚区域（3）：K13+660~K14+293，占线0.633km。
　　施工期间利用设计航槽中心线为界分为左右区域交替进行分区域分块施工，施工时优先疏浚区域水深较浅的一侧，然后利用水深较深的一侧作为临时通航水域，确保施工期间通航顺畅及施工安全。考虑到单位工程二中K13+760~K14+160河段属于狭窄弯曲河段，施工平面示意图详见图1。图1所示区域①中竣前水深较浅，区域②中竣前水深较深，箭头表示疏浚方向，由上游向下游进行疏浚，施工顺序为：区域① 区域②。在航道中心线附近疏浚期间及狭窄弯曲河段K13+760~K14+160疏浚时，须安排警戒船进行警戒，并根据现场水深分布情况，在区域②侧增加平均宽度约为40m的水域配合区域②作为临时通航区域，并在沿线设置通航警示标志，保障通航安全。
　　六、结语
　　通过耙吸式挖泥船施工工艺在榕江航道整治工程中的应用，我们不难得知：不同的耙吸式挖泥船的施工方法具有不同的优缺点、限制条件以及不同的流程，在工程实际施工中，需根据工程实际的工作环境与工程特点来决定。只有对不同种类的耙吸式挖泥船的施工方法进行一个系统性的对比，结合工程工况条件，选择出最适合的一种或多种施工工艺，才能提高其工作效率，更好的完成工程建设任务，创造出更大的经济效益，提高企业在疏浚行业中的竞争力。
　　参考文献
　　[1]王望金.耙吸式挖泥船施工工艺及管理[J].中国水运，2007，（09）：24-25.
　　[2]程志东.浅谈耙吸挖泥船施工工艺[J].中国水运（下半月），2012，（07）：142-143.