小型耙吸挖泥船在黃驊港泊位清淤施工中的應(yīng)用

苗士勇，趙學(xué)，左書(shū)華

（1.神華黃驊港務(wù)有限責(zé)任公司，河北 滄州 061113；2.中港疏浚有限公司，上海 200120；3.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究院，天津 300456）

黃驊港處于淤泥粉砂質(zhì)海岸，年回淤量大，是需要常年維護(hù)疏浚的港口，泊位需要定期清淤保持設(shè)計(jì)水深，以滿足港口船舶裝卸作業(yè)的需要。黃驊港泊位利用率高、年疏浚維護(hù)量大，泊位疏浚維護(hù)和港口裝卸存在交叉干擾。采用常規(guī)的非自航式挖泥船疏浚，疏浚船舶落實(shí)困難，清淤費(fèi)用高；通過(guò)近些年在黃驊港探索嘗試采用耙吸挖泥船進(jìn)行泊位清淤施工取得了較大成功，實(shí)現(xiàn)了泊位清淤和港口裝卸“零”干擾和維護(hù)疏浚成本最低的目標(biāo)。本文在對(duì)黃驊港泊位回淤特點(diǎn)分析基礎(chǔ)上，總結(jié)歸納了耙吸挖泥船在黃驊港泊位清淤施工的流程和效果，為其他港口的泊位清淤施工提供借鑒或參考。

1 黃驊港碼頭泊位概況

1.1 碼頭概況

黃驊港已投產(chǎn)的生產(chǎn)性泊位11個(gè)，即：一期煤碼頭2個(gè)5萬(wàn)噸級(jí)、1個(gè)3.5萬(wàn)噸級(jí)泊位；一期完善碼頭1個(gè)1萬(wàn)級(jí)噸級(jí)泊位；二期煤碼頭2個(gè)5萬(wàn)噸級(jí)、1個(gè)10萬(wàn)噸級(jí)泊位；二期擴(kuò)容完善碼頭1個(gè)5萬(wàn)噸級(jí)擴(kuò)容泊位；多用途碼頭2個(gè)1.5萬(wàn)噸級(jí)泊位；化學(xué)品碼頭1個(gè)5萬(wàn)噸級(jí)泊位（尚未投產(chǎn)）。泊位具體設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 黃驊港泊位設(shè)計(jì)參數(shù)表m

1.2 泊位回淤的特點(diǎn)

1.2.1 泊位回淤分析

泊位比周圍港池設(shè)計(jì)水深深1 m左右，海底的軟泥、流泥向泊位集聚。在風(fēng)浪及船舶離靠水流的作用下，泊位碼頭側(cè)底高程為-1 m左右的灘面泥沙回淤到泊位。風(fēng)浪天高含沙量的水體隨著漲潮進(jìn)入港池泊位水域，受泊位碼頭側(cè)地形及?？看暗挠绊懀瑫?huì)在泊位水域高倍落淤。裝卸作業(yè)的粉塵會(huì)在泊位落淤。上述原因是泊位回淤的主要原因。

泊位回淤受大風(fēng)影響，有較明顯的季節(jié)性。經(jīng)統(tǒng)計(jì)泊位年平均淤?gòu)?qiáng)為3.2 m，年回淤量約為51萬(wàn)m3。

1.2.2 泊位回淤土質(zhì)分析

根據(jù)黃驊港泊位回淤土質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)取樣分析結(jié)果[1]，回淤泥漿天然重度約為13～16 kN/m3，標(biāo)貫擊數(shù)小于3擊，含水量為38%，大部分為淤泥質(zhì)土，可挖性好。

1.3 泊位使用情況

經(jīng)統(tǒng)計(jì)黃驊港泊位利用率約為85%。目前航道為單向航道，一般營(yíng)運(yùn)船舶離泊出港下線后，進(jìn)港船才能上線進(jìn)港，受單向航道限制泊位離、靠泊間隙泊位空閑約為2～3h。

2 黃驊港泊位清淤施工工藝的確定

黃驊港起初是使用絞吸船進(jìn)行泊位清淤，因與生產(chǎn)之間的干擾較大，維護(hù)單價(jià)太高和施工船舶很難落實(shí)，因此有必要探索使用新的疏浚船舶型式。

2.1 黃驊港泊位維護(hù)的特殊性

黃驊港泊位維護(hù)有一定的特殊性，主要表現(xiàn)在：

1）黃驊港生產(chǎn)任務(wù)重，泊位利用率高，港口無(wú)法提供進(jìn)行泊位集中清淤的時(shí)間；

2）黃驊港泊位備淤水深1.5 m，備淤深度和年平均回淤不匹配需要經(jīng)常性維護(hù)；

3）黃驊港泊位屬深水泊位，小型的疏浚維護(hù)設(shè)備不適宜泊位清淤，泊位每次清淤量小，調(diào)遣大型疏浚設(shè)備清淤非常困難。

2.2 采用非自航式挖泥船在泊位清淤施工分析

根據(jù)《疏浚工程技術(shù)規(guī)范》[2]中的相關(guān)要求，在國(guó)內(nèi)絕大部分泊位維護(hù)清淤施工中，基本選用非自航式挖泥船如絞吸等定期集中進(jìn)行泊位清淤施工。非自航式挖泥船（抓斗、絞吸、鏈斗）施工和港口生產(chǎn)有相互交叉影響，而且配套設(shè)施較多，每次避讓過(guò)程至少影響3 h以上。根據(jù)黃驊港生產(chǎn)相關(guān)情況統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)船舶靠離泊位日平均1.2次以上，非自航式挖泥船在泊位施工時(shí)，需頻繁避讓進(jìn)出港船舶，在102、103、202、203泊位清淤每天需避讓次數(shù)在4次以上，泊位清淤時(shí)間利用率不足50%。

另外，調(diào)遣非自航式挖泥船以及配套設(shè)備進(jìn)行泊位清淤調(diào)遣費(fèi)用高，可施工時(shí)間利用率低，泊位維護(hù)清淤工程量小并需要大型疏浚設(shè)備，導(dǎo)致泊位清淤費(fèi)用劇增。

由此而言，在黃驊港采用非自航式挖泥船在泊位清淤落實(shí)施工船舶非常困難，施工組織干擾大施工困難，需要嘗試探索新的疏浚船舶型式進(jìn)行泊位清淤。

2.3 耙吸挖泥船泊位清淤施工優(yōu)勢(shì)分析

由于采用非自航式挖泥船進(jìn)行泊位清淤疏浚設(shè)備落實(shí)困難、費(fèi)用大、現(xiàn)場(chǎng)施工組織困難、疏浚施工和港口生產(chǎn)矛盾十分突出，黃驊港一直在嘗試采用耙吸挖泥船進(jìn)行泊位清淤，耙吸挖泥船在泊位清淤施工中有一定的優(yōu)勢(shì)。

1）耙吸挖泥船進(jìn)行泊位清淤可實(shí)現(xiàn)無(wú)交叉干擾

耙吸挖泥船利用進(jìn)出港間隙在泊位施工，不影響正常的船舶裝卸作業(yè)。耙吸挖泥船利用泊位白天進(jìn)出港空閑的時(shí)間施工，能夠完成泊位清淤任務(wù)，保證運(yùn)輸船舶在泊位作業(yè)的水深，實(shí)現(xiàn)了耙吸挖泥船泊位清淤和運(yùn)輸船舶裝卸作業(yè)無(wú)交叉干擾。

2）耙吸挖泥船泊位清淤機(jī)動(dòng)性高

采用耙吸挖泥船在泊位清淤時(shí)，安排航道的疏浚船舶進(jìn)行泊位清淤施工，不需要泊位停產(chǎn)，利用進(jìn)出港間隙施工可以完成清淤任務(wù)。

泊位清淤成為常態(tài)施工任務(wù)，泊位水深可常年保持在作業(yè)設(shè)計(jì)水深以下。經(jīng)實(shí)踐證明，耙吸挖泥船泊位清淤機(jī)動(dòng)性高。

3）耙吸挖泥船泊位清淤最經(jīng)濟(jì)

節(jié)約絞吸挖泥船調(diào)遣費(fèi)用、管線調(diào)遣費(fèi)用，不發(fā)生停工的補(bǔ)償船舶費(fèi)用等，耙吸挖泥比采用絞吸挖泥船節(jié)約費(fèi)用約50%以上。

由此可見(jiàn)，在黃驊港采用耙吸挖泥船進(jìn)行泊位清淤最為經(jīng)濟(jì)。

不過(guò)在黃驊港采用耙吸挖泥船進(jìn)行泊位清淤也存在一定的不利因素，施工受限因素多（海況、人為經(jīng)驗(yàn)等），安全隱患多（泊位空間狹?。ＷC泊位施工質(zhì)量存在的困難（導(dǎo)航系統(tǒng)不穩(wěn)定，船舶不易操控，重點(diǎn)清淤位置上線困難），現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)管理難度加大，等等。如果進(jìn)行適當(dāng)?shù)氖┕けＵ洗胧┖蛻?yīng)急方案，在黃驊港采用耙吸挖泥船進(jìn)行泊位清淤是完全可行的。

3 耙吸挖泥船在黃驊港泊位清淤中的應(yīng)用

不同艙容耙吸挖泥船參數(shù)見(jiàn)表2，由于2000 m3自航耙吸挖泥船船舶尺度小，調(diào)頭回旋圈小，根據(jù)黃驊港泊位實(shí)際情況，最后確定2000 m3艙容的挖泥船進(jìn)行泊位清淤施工。

表2 不同艙容船舶參數(shù)表

3.1 耙吸挖泥船在黃驊港典型泊位清淤中的施工方法

在耙吸挖泥船泊位清淤施工過(guò)程中，形成幾種行之有效的施工方法，保證了施工的質(zhì)量和進(jìn)度。

3.1.1 大角度上線施工

在103、203泊位通常采用平行碼頭上線施工法。其它泊位施工時(shí)，施工水域狹窄，兩端無(wú)調(diào)整船位的區(qū)域，為了保證施工任務(wù)的完成，采用大角度上線施工。

大角度上線：施工船舶與碼頭近似成直角上線，關(guān)鍵要控制好船舶與碼頭的距離和船舶航速。黃驊港通常采用船舶航速控制在約1 kn，距碼頭大約150 m急轉(zhuǎn)向調(diào)整到預(yù)定船位施工。

3.1.2 碼頭前沿10 m范圍內(nèi)的泊位施工

由于泊位邊坡處在碼頭構(gòu)筑物的下面，無(wú)法直接進(jìn)行邊坡清淤施工，泊位邊坡上的泥塌坡后，易造成10 m以內(nèi)淤積嚴(yán)重。碼頭前沿10 m范圍內(nèi)清淤是泊位清淤的重點(diǎn)。

控制船舶與碼頭距離15 m左右，開(kāi)始下內(nèi)側(cè)耙施工，內(nèi)側(cè)耙著底后會(huì)產(chǎn)生單耙轉(zhuǎn)船力矩，船舶慢慢向碼頭靠攏。當(dāng)船艏轉(zhuǎn)向距碼頭5 m時(shí)候，車舵配合微向外側(cè)調(diào)整船艏向，船舶耙位平行調(diào)整至碼頭前沿10 m以內(nèi)的位置，保持船舶勻速前進(jìn)裝艙施工，船速一般控制在0.3～0.5 kn。

3.1.3 甩尾法下線

耙吸挖泥船泊位維護(hù)清淤施工是近距離作業(yè)，船舶裝艙結(jié)束后，若采用常用的船舶直接揚(yáng)頭下線，存在船艉與碼頭碰撞的安全隱患。

船舶下線時(shí)，可利用橫向保持船艏不向碼頭靠近，并用正倒車將船艉甩離碼頭，此時(shí)，船舶的轉(zhuǎn)動(dòng)中心處在船艉1/3位置，船艉轉(zhuǎn)速較快，船艏相對(duì)較慢，待航行至安全調(diào)頭水域后，再掉頭航行至拋泥。

3.1.4 泊位掃淺施工

泊位掃淺時(shí)，耙吸挖泥船為了增加掃淺時(shí)間，減少安全隱患，應(yīng)避免多次上下線。此時(shí)宜采用泊位進(jìn)退往復(fù)施工法，通過(guò)提高淺區(qū)過(guò)耙次數(shù)以達(dá)到多點(diǎn)投準(zhǔn)快速掃淺的效果。

泊位清淤施工時(shí)也可借鑒泊位掃淺施工的辦法。由于施工距離較短，近零航速施工耙頭破土效果差且船舶操控困難。若提高航速則一個(gè)泊位距離內(nèi)不能裝滿泥艙，可不再調(diào)頭重新下線、上線，直接倒車至起始位置下耙施工，如此進(jìn)退往復(fù)施工，直至艙滿拋泥，施工效果良好。

3.1.5 泊位施工溢流控制

耙吸挖泥船施工泊位不宜采用溢流施工的辦法，防止出現(xiàn)二次落淤增加施工困難。船舶設(shè)計(jì)裝艙容重為1.35 t/m3，進(jìn)艙泥漿容重通常小于1.35 t/m3，船舶不溢流，滿艙后即去拋泥。

如果掃淺施工和應(yīng)急清淤，需要短時(shí)間疏浚效果，采用溢流法清淤泊位時(shí)，要求船舶采用單開(kāi)外側(cè)溢流井和倒車時(shí)打清水稀釋溢流泥漿濃度增加溢流距離，減少施工回淤對(duì)泊位尤其是碼頭附近區(qū)域的影響。

3.2 耙吸挖泥船泊位清淤施工效果

3.2.1 耙吸挖泥船泊位施工走線圖

船舶的耙跡線是施工船舶施工走線全過(guò)程的記錄，圖1為黃驊港不同泊位耙跡線記錄過(guò)程。從圖1中可以看出各種施工方案實(shí)施達(dá)到了施工安排要求。

3.2.2 保障了正常水深和港口的正常營(yíng)運(yùn)

測(cè)圖水深是通航依據(jù)，也是疏浚效果的主要檢查手段。通過(guò)對(duì)耙吸疏浚后的水深測(cè)圖（圖2）來(lái)看，都已達(dá)到了泊位處的設(shè)計(jì)水深，達(dá)到了良好的清淤效果。

圖1 耙吸挖泥船在泊位耙跡線圖

圖2 黃驊港不同泊位水深測(cè)圖

4 結(jié)語(yǔ)

由于黃驊港泊位維護(hù)有一定的特殊性，采用非自航式挖泥船在泊位清淤落實(shí)施工船舶非常困難，施工組織干擾大施工困難，采用耙吸挖泥船進(jìn)行泊位清淤，有效地解決了上述問(wèn)題。近幾年采用耙吸挖泥船進(jìn)行泊位清淤施工，比采用絞吸挖泥船維護(hù)泊位節(jié)省費(fèi)用約50%以上，實(shí)現(xiàn)了和生產(chǎn)船舶零干擾，探索出了淤泥粉砂質(zhì)海岸泊位清淤最經(jīng)濟(jì)、便捷、無(wú)干擾的施工工藝。

[1]苗士勇，周雅卓.黃驊港外航道整治工程對(duì)回淤土可挖性影響分析[J].水道港口，2008，29（6）：401-407.

[2]JTJ 319—1999，疏浚工程技術(shù)規(guī)范[S].