吹填粘土施工中吹填超高對(duì)盈利的影響初探

林海聰

摘 要：本文從吹填施工盈利最大化同管線吹填超高值的關(guān)系入手，分析了管距、超高、成本及盈利之間的關(guān)系，得出盈利最大化的主要影響因素和尋找最佳點(diǎn)的方法。

關(guān)鍵詞：吹填超高 管距 盈利 土方平衡

隨著不斷的開發(fā)和建設(shè)，條件良好的港口和吹填料源越來越少，當(dāng)前很多工程的吹填料很少為中粗砂、粉砂等輸送適應(yīng)性和填土適應(yīng)性較高的土質(zhì)，越來越多的為淤泥、粘土和珊瑚碎屑等。粘土具有含水率高、黏性大、不宜干結(jié)的特點(diǎn)，輸送過程中粘土快滾動(dòng)形成球狀，易于堆積在管頭，相對(duì)于其他土質(zhì)的吹填，粘土吹填不僅坡度大而且需要頻繁變換管頭，吹填形成的濕陷性地基使得接管中容易發(fā)生陷車、行進(jìn)困難。本文從粘土施工中吹填超高和管距的關(guān)系為基礎(chǔ)，研究吹填超高、管線間距同盈利之間的關(guān)系，力求探析粘土吹填施工中盈利最大化的最佳關(guān)系的方法。

1.盈利最大化指導(dǎo)下的粘土吹填施工原則

盈利最大化要求：每一份投入都要有效果，減少無用功；主要因素受影響最小。效益歸結(jié)為每日盈利。吹填施工每日盈利=收入-船舶成本-管線成本-機(jī)械成本-整平成本=工程量×單價(jià)-船舶固定成本-工程量×單位油耗-工程量×單位成本-機(jī)械成本-整平成本。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，岸上接管的管線設(shè)備費(fèi)用相對(duì)于船舶成本非常少，以及整平成本同土方平衡有關(guān)，為了便于分析，暫時(shí)不計(jì)機(jī)械成本和整平成本。很明顯，影響盈利的最大因素就是工程量，而工程量=效率×施工時(shí)間，施工時(shí)間是最敏感的因素。結(jié)合《疏浚與吹填工程施工規(guī)范》（JTS 207-2012）的要求，效益最大化需要做到：土方平衡，即吹填超高部分土方同需要回填部分的土方相一致；船舶生產(chǎn)時(shí)間不能受影響，確保最大化；吹填管線要布置盡量平直、易于操作，采用機(jī)械整平時(shí)，吹填管線底部高程應(yīng)根據(jù)整平能力和成本最低的原則測(cè)算確定。

2.粘土施工吹填超高同管距的關(guān)系

一般情況下，吹填區(qū)為已經(jīng)圈圍的灘涂，原泥面標(biāo)高較高，吹填區(qū)內(nèi)風(fēng)浪影響小，在此不考慮水上水下吹填形成的坡比的變化，統(tǒng)一使用一個(gè)坡比。從土方平衡的角度出發(fā)，要求吹填超高部分土方同后期整平回填部分的土方相一致，如圖1中的陰影區(qū)S1和陰影區(qū)S2區(qū)的面積相等。

管線間距D、整平推拒L、管頭每延米工程量V同管頭超高h(yuǎn)為線性正相關(guān)關(guān)系，而整平工程量V平同管頭超高h(yuǎn)為非線性正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)超過一定值后V平加速升高。

3.吹填施工的收入和成本組成

為了更好的分析，船舶設(shè)備選擇3500m3/h及700mm管徑的標(biāo)準(zhǔn)絞吸船進(jìn)行分析，相應(yīng)的參數(shù)為筆者工作中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

吹填施工的收入=吹填工程量×單價(jià)。

吹填施工成本=船舶施工成本+管線成本+管線作業(yè)成本+后期整平成本+其他管理成本。

1）船舶成本=船舶固定成本+船舶變動(dòng)成本

=船舶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間固定成本+船舶非運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間固定成本+燃油消耗成本

=運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)固定成本×h運(yùn)轉(zhuǎn)+非運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)固定成本×（24-h運(yùn)轉(zhuǎn)）+萬方油耗×工程量×油價(jià)

=7000×h運(yùn)轉(zhuǎn)+3500×（24-h運(yùn)轉(zhuǎn)）+8.5×工程量×7500。

2）管線成本=基礎(chǔ)部分管線成本（船尾至管線三通的部分）+每個(gè)管頭的管線成本

=（基礎(chǔ)部分管線長度+管頭數(shù)量×每個(gè)管頭平均長度）每米管線單日成本

=（2000+管頭數(shù)量×400）×5.5。

3）管線作業(yè)成本=滿足施工所需的機(jī)械和人工費(fèi)用

4）后期整平成本=滿足整平施工所需的機(jī)械和人工費(fèi)用。

5）其他管理成本暫不計(jì)算。

盈利=收入-成本

=收入-船舶成本-管線成本-管線作業(yè)成本-后期整平成本。

4.盈利最佳點(diǎn)的尋找

吹填粘土將形成濕陷性的泥面，夜間作業(yè)不僅難度大，安全隱患也增加很多，不宜夜間強(qiáng)制接管作業(yè)。為了最大限度地滿足船舶的正常吹填作業(yè)，需要增設(shè)數(shù)個(gè)管頭以應(yīng)付夜間吹填的需要，（增設(shè)的數(shù)量=夜間不進(jìn)行接管作業(yè)的時(shí)間/每個(gè)管頭滿足吹填時(shí)間），正常情況下夜間8時(shí)以后只次日早晨7時(shí)約11個(gè)小時(shí)不接管作業(yè)，每個(gè)管頭滿足吹填時(shí)間的長短同吹填超高和管距為線性正相關(guān)。因?yàn)榇堤畛杀局懈黜?xiàng)成本同吹填超高h(yuǎn)為三次方的關(guān)系，而且各成本之間關(guān)系相互關(guān)聯(lián)，不易于使用高等數(shù)學(xué)的最值計(jì)算求解，為了得到盈利的最高點(diǎn)，筆者將吹填施工中的各種成本、能耗、單價(jià)、工作量進(jìn)行量化，將經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入，形成一個(gè)EXCEL表格，最終得到吹填超高、管距、收入、成本及盈利的關(guān)系圖。圖3為吹填厚度為5m，坡比為1：10，單價(jià)為15元/m3，船舶日運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為20h，的例子的盈利關(guān)系圖，如圖3所示。

從圖中可以得出吹填超高2.2m時(shí)，盈利最高。同理，當(dāng)參數(shù)發(fā)生變化后，最佳盈利點(diǎn)也會(huì)發(fā)生變動(dòng)。由吹填超高值可以計(jì)算出最佳的吹填管距為110.7m。

原因分析：

1）吹填超高從0至0.4期間盈利出現(xiàn)虧損，主要原因?yàn)橐驗(yàn)楣芫嗵。?2～45m），單個(gè)管頭的吹填量小，管頭數(shù)量多（10～4個(gè)），因?yàn)轭l繁更換管頭而增加了船舶的吹清水時(shí)間，有效挖泥時(shí)間不足是主因。

2）盈利區(qū)間的特點(diǎn)：在盈利區(qū)間（吹填超高0.8～2.8m）各項(xiàng)成本趨于平穩(wěn)，管線成本和管線機(jī)械成本、整平成本平穩(wěn)，在h=1.8的位置屬于最高值，也是成本快速升高的臨界點(diǎn)，如圖5所示。

3）吹填超高從2.8m以后盈利急劇下滑：主要原因?yàn)殡S著管距和吹填超高的增加，后期整平工作量明顯增加，吹填成本加速爬高抵消了線性增加的收入，如圖5所示。

5.結(jié)論

從以上分析，吹填粘土施工能否達(dá)到最大盈利需要做到：確保船舶有效施工時(shí)間最大化；確保各項(xiàng)成本處于平穩(wěn)變化的區(qū)間；減少后期整平的工作量。本文所使用的方法可以適當(dāng)調(diào)整用于其他土質(zhì)吹填的最佳盈利點(diǎn)的計(jì)算，此種方法相對(duì)簡(jiǎn)易且可操作性強(qiáng)，容易推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國交通運(yùn)輸部.疏浚與吹填工程施工規(guī)范[S].北京：人民交通出版社.2012.

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