氣動(dòng)活塞吸泥泵在內(nèi)河疏浚工程中的應(yīng)用研究

劉小飛 蔣志斌 楊召超

摘 要：氣動(dòng)活塞吸泥泵船工作原理類同于靜脈推射與抽血，能夠直接吸取高濃度的回淤土進(jìn)行裝駁外運(yùn)，擺脫了傳統(tǒng)耙吸式挖泥船需要溢流后再進(jìn)行外拋，此種工藝的缺點(diǎn)是給港口環(huán)境造成了污染。氣動(dòng)活塞吸泥泵船正以優(yōu)異的性價(jià)比、多功能性、靈活性與環(huán)保性，成為疏浚產(chǎn)業(yè)中脫穎而出的一支新秀，現(xiàn)已全面承擔(dān)著天津港水深維護(hù)疏浚工程施工，下一步計(jì)劃進(jìn)軍內(nèi)河水運(yùn)維護(hù)疏浚市場(chǎng)。

關(guān)鍵詞：氣動(dòng)活塞吸泥泵 傳統(tǒng)工藝 研究方向 特點(diǎn)分析 內(nèi)河疏浚應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：U616.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）09（c）-0046-01

1 研究背景

1.1 內(nèi)河航道現(xiàn)狀及規(guī)劃

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)內(nèi)河航道通航總里程現(xiàn)已超過13萬(wàn)km，四級(jí)及以上航道超過1.5萬(wàn)km，約占13%，可通航千噸級(jí)船舶的三級(jí)及以上航道8800 km，約占7%。但是，相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)內(nèi)河航道大多數(shù)仍處于自然狀態(tài)，有著較大的市場(chǎng)需求。到2020年，我國(guó)將建成1.9萬(wàn)km的高等級(jí)航道；僅用于長(zhǎng)江干線航道整治和裝備建設(shè)的投資，到2020年就將達(dá)到430億元。

1.2 “環(huán)保疏?！备拍畹奶岢?/p>

“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)提出要加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)、打造“美麗中國(guó)”，由于內(nèi)河流域?qū)Ω鞯氐乃嫡{(diào)節(jié)、交通航運(yùn)、生態(tài)景觀等方面起著無(wú)可替代的作用，加之其自身凈化能力較慢、與人類生存密切相關(guān)等因素，“環(huán)?！倍忠呀?jīng)成為內(nèi)河疏浚工程中的關(guān)鍵詞。

1.3 內(nèi)河疏浚工程項(xiàng)目分類及特點(diǎn)

內(nèi)河疏浚根據(jù)目的可分為基建性的疏浚和維護(hù)性的疏浚：

其中，維護(hù)性疏浚工程分為：以改善環(huán)境為目的的城市河道清淤；湖泊環(huán)保清淤；水庫(kù)深水清淤及以維持通航標(biāo)準(zhǔn)為目的的航道、港池維護(hù)。

主要特點(diǎn)為：疏浚土比較松軟；疏浚土中含有大量的污染物，環(huán)保性能要求高；疏浚土層厚度分布不均勻，施工精度要求高；施工區(qū)域狹長(zhǎng)，施工時(shí)需要大范圍的機(jī)動(dòng)穿行橋孔，大型疏浚船舶的使用受到限制；疏浚土處理比較困難，需吹填至指定排泥場(chǎng)內(nèi)；施工期間仍需保持原有通航能力，水庫(kù)清淤對(duì)挖深要求大；部分內(nèi)河、水庫(kù)在清淤時(shí)需要從陸路調(diào)遣疏浚船舶等。

1.4 目前內(nèi)河維護(hù)性疏浚工程采用的施工工藝問題分析

主要采用絞吸船、耙吸船、抓斗（鏟斗）船及鏈斗船進(jìn)行施工。

傳統(tǒng)疏浚設(shè)備（絞吸船及耙吸船）在施工中需要利用鉸刀進(jìn)行攪動(dòng)和破碎促使泥水混合，再通過離心泵進(jìn)行提升和排出，在攪動(dòng)過程中大量的有害物質(zhì)懸浮于水中，而離心泵又無(wú)法全部吸盡，容易引起水質(zhì)污染，破壞河湖的生態(tài)環(huán)境。同時(shí)，受排泥場(chǎng)位置及排拒的限制絞吸船需要大量的安拆排泥管線，成本投入較高。（抓斗船及鏈斗船）由于其船機(jī)特性無(wú)法清除內(nèi)河及湖泊底部污染最嚴(yán)重的流態(tài)淤泥，難以滿足環(huán)保性的疏浚要求。

以上特點(diǎn)決定了傳統(tǒng)疏浚設(shè)備在內(nèi)河領(lǐng)域應(yīng)用的局限性，同時(shí)，也對(duì)新型疏浚設(shè)備和工藝提出了新的要求。

2 研究方向

2.1 泵吸船在內(nèi)河疏浚工程中的應(yīng)用研究的課題確立

目前在水深維護(hù)疏浚工程中所采用的泵吸船，其施工特點(diǎn)無(wú)論在環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、效益、效率及應(yīng)用上都擁有比其它傳統(tǒng)疏浚設(shè)備更大的優(yōu)勢(shì)。因此，有必要將此種船型及工藝引入內(nèi)河疏浚工程中進(jìn)行一番研究。

2.2 氣動(dòng)活塞吸泥泵挖泥船介紹

（1）工作原理。

氣動(dòng)活塞吸泥泵挖泥船的核心技術(shù)為氣動(dòng)活塞吸泥泵，利用靜水壓力和壓縮空氣的方法進(jìn)行施工，其機(jī)械原理類同于靜脈推射與抽血。

排氣—— 泵內(nèi)負(fù)壓（相對(duì)海底四周），進(jìn)泥。

進(jìn)氣—— 泵內(nèi)高壓，將泥沙通過排泥管排出水面。

再排氣進(jìn)泥、進(jìn)氣出泥。

（2）船型搭配。

氣動(dòng)活塞吸泥泵挖泥船+自航滿底泥駁+雙側(cè)吹泥船。

（3）泵吸船船機(jī)特點(diǎn)及在內(nèi)河疏浚工程中的適應(yīng)性分析。

①施工效率高；據(jù)測(cè)算，在需要長(zhǎng)運(yùn)距泥土轉(zhuǎn)吹時(shí)，1800 m3/h排量的泵吸式挖泥船的生產(chǎn)率相當(dāng)于一艘4500 m3自航耙吸船自挖、自運(yùn)與自吹的生產(chǎn)率，可以解決內(nèi)河疏浚工程中大型施工船舶進(jìn)場(chǎng)難無(wú)法開展高強(qiáng)度施工的難題。

②環(huán)保疏浚；氣動(dòng)活塞吸泥泵船進(jìn)泥時(shí)，屬于一口一口的進(jìn)，施工時(shí)對(duì)土層擾動(dòng)較小，吸泥、排泥、運(yùn)泥與吹泥全過程均為封閉式作業(yè)，可以解決內(nèi)河疏浚工程對(duì)環(huán)保性要求高的難題。

③改裝方便、挖深大； 可通過漁船、錨艇等船只簡(jiǎn)單改裝，生產(chǎn)率取決于標(biāo)準(zhǔn)泵組件的捆綁級(jí)數(shù)，（可從1級(jí)捆綁到8級(jí)）；挖深取決于氣動(dòng)壓力，可以滿足最大挖深至250 m，使泵吸船能夠應(yīng)對(duì)湖泊、水庫(kù)等深水型工程的疏浚需要。

④多功能性；根據(jù)土質(zhì)工況配置不同功能的進(jìn)泥鏟，實(shí)施吸、刮、耙、犁、削、翻以及高壓水噴沖破土等各種方式，能夠應(yīng)對(duì)內(nèi)河疏浚的各種土質(zhì)。

⑤成本低；同等生產(chǎn)率的泵吸船組建造成本是其它挖泥船的40～50%，同時(shí)疏浚單方能耗低。

⑥調(diào)遣方便；既可整船自航，亦可拆卸陸運(yùn)，至現(xiàn)場(chǎng)后重新拼裝，解決了內(nèi)河疏浚工程中船機(jī)調(diào)遣難的問題。

⑦施工干擾??；由于施工時(shí)無(wú)需下錨及搭配管線，因此施工時(shí)不影響航道正常通行。

⑧作業(yè)靈活、封閉；通過泵吸船+泥駁+吹泥船的組合方式，能將疏浚棄土吹填至內(nèi)河沿岸任意的排泥場(chǎng)內(nèi)，解決了內(nèi)河疏浚泥土處理困難的問題。

3 結(jié)語(yǔ)

泵吸船由于其以上特點(diǎn)，能夠滿足在內(nèi)河航道及港池中進(jìn)行維護(hù)性的疏浚，或以改善環(huán)境為目的的環(huán)保型清淤疏浚。但作為一件新生事物，仍存有許多不足與缺點(diǎn)，需要進(jìn)一步完善與提高。相信該疏浚工藝，在內(nèi)河水運(yùn)維護(hù)疏浚與生態(tài)環(huán)保疏浚等疏浚市場(chǎng)上，均具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡寧，馬春斌，王貴榮，等.無(wú)泥艙自航挖泥船艕帶裝駁疏浚工藝應(yīng)用實(shí)踐[J].2013（5）：181-183.

[2] 邳志，馬金柱.天津港環(huán)保疏浚的探索與研究[J].水運(yùn)工程，2008（8）：59-61.