船舶施工工藝在航道疏浚工程中的技術性研究

梁錦垣

摘 要：航道疏浚工程是按照一定的深度和范圍對航道或者港口水域進行挖掘從而對水底的淤泥、砂以及巖石進行清理的港口工程，也是改善航道、港口水域并對其進行改善的主要工程手段之一。航道疏浚工程的施工不僅和疏浚物質(zhì)的特點以及施工區(qū)的水文、氣象、地理環(huán)境有關，還和船舶施工工藝有著很大的關系，需要充分的利用船舶施工工藝保障航道疏浚工程的正常進行，為此我們通過一個工程案例，分析船舶施工工藝在航道疏浚工程中的應用。

關鍵詞：船舶施工工藝 航道疏浚工程 技術性研究

我國疏浚行業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)百年的發(fā)展，隨著經(jīng)濟全球化和國際貿(mào)易規(guī)模的不斷加大，為了適應現(xiàn)代化港口以及運輸國際化發(fā)展的需求，我國多個重要港口開始了興建、拓寬等工程，疏浚行業(yè)也在近幾年得到了快速的發(fā)展。與此同時，隨著港口、航道、農(nóng)田水利及沿海城市的發(fā)展，疏浚作業(yè)領域也得到了較大程度的延伸，從傳統(tǒng)的港口航道疏浚及維護、江河湖泊治理及水利設施興建，先后拓展至農(nóng)田水利與水庫建設及維護、國防工程建設、環(huán)境保護疏浚、吹填造陸等領域。而船舶施工工藝的成熟與航道疏浚工程質(zhì)量有著重要的關系，嫻熟的船舶施工工藝能充分發(fā)揮船舶的能力，縮短工期，促進航道疏浚工程質(zhì)量的提高。

1.航道疏浚工程概況

本次工程為我國某航道局承擔的5萬噸級施工任務，工程總量高達2200萬m3，合同額為2.5億元，屬于特大工程。該港口水域范圍由岸線和東、南、西四條界線圍成，工程的主要任務是完成港區(qū)范圍以及減載平臺掉頭地內(nèi)的黏土、風化巖開挖、淤泥、泥沙、清渣、疏浚土等的處理以及填砂工作。工程量較大，其中設計斷面凈工程量為1563.2萬m3，設計超深、超寬工程量為218.6萬m3，整個航段巖石層超深最大值0.5m左右，超寬范圍（1.0m-4.0m），覆蓋層超深為0.5m，超寬為5m。吹填砂工程量超過500萬m3。

基本工程條件：區(qū)域?qū)儆诘湫秃Ｑ笮詺夂?，多年平均氣?2.6℃，平均降雨量2368.0mm，風口屬于季風區(qū)，常見風向NNE，頻率為30.5%。為臺風活動區(qū)，每年平均受到1到3次臺風影響，常伴有暴雨等極端天氣。

2.船舶施工工藝選擇和施工設計2 . 1工程特點分析

本次工程所處的區(qū)域土質(zhì)復雜且風化巖的開挖量較大，上層多為粗砂和淤泥，中層為殘積土和淤泥質(zhì)土，而下層則存在著大量的剪影黏土和硬度較強的風化巖，而且施工的干擾性較大，施工中港口正常運營也造成了很大的影響。

2 . 2施工船舶選配標準

結(jié)合本次工程的特點，施工船舶的選擇要滿足以下幾個重要的原則：（1）船舶要有較好的生產(chǎn)率從而提高施工的效率；（2）為了適應深水施工和土質(zhì)需求，因此船舶選擇要有足夠大的挖掘能力；（3）由于港口仍然營運，因此施工船舶本身也必須要有一定的靈活性必然船只；（4）借助大型絞吸式挖泥船完成風化巖開挖，降低經(jīng)濟投入提高施工質(zhì)量；（5）對于大型絞吸船無法開挖或者開挖困難的中風化巖使用炸礁船進行炸礁施工。

2.3船舶施工設備選擇

結(jié)合工程特點以及工程施工標準合理選擇施工設備，其中1500m3自航耙吸船1艘，4500m3自航耙吸船1艘，4m3抓斗船配套1艘配合300m3自航泥駁12艘，6m3抓斗船5艘，8m3抓斗船配套自航泥駁4艘，1600m3/h絞吸式挖泥船1艘，炸礁船2艘。其中自航耙吸船比較靈活，能完成挖、運、拋等任務；絞吸船則主要負責開挖砂卵石、風化巖；6m3抓斗船負責清渣工程；4m3抓斗船負責巷道上層以及減載平臺的取沙任務；1250m3絞吸船負責砂的二次吹填；炸礁船承擔風化巖的炸礁。

2 . 4船舶施工的施工安排

本次工程中開挖出來的淤泥需要運到拋沙區(qū)傾倒，砂則用于制定區(qū)域回填，其他的土類則運回距離前沿后方的2KM范圍內(nèi)回填。整個施工的范圍呈長條狀，其中多處航道的深度達到10m，集合這些特點，安排了船舶施工的安排：（1）安排自航耙吸船繼續(xù)進行邊坡以及覆蓋層施工，并將淤泥和砂運送到外海的拋沙區(qū)。使用1600m3/h的絞吸船開挖下層的強化風巖，并將其運送到航道邊線600m外吹填，配合6m3的抓斗船兩艘進行二次開挖并裝入泥駁，運送到指定位置回填；（2）對于部分巷道中泥土在-5m以上的使用6m3抓斗船施工，并搭配300m3自航泥駁6艘，同樣將淤泥運送到外海拋泥區(qū)，砂同樣轉(zhuǎn)吹至吹填區(qū)。對于-5m以下的砂使用抓斗船開挖并使用500m3泥駁，拋填到沙坑內(nèi)絞吸船轉(zhuǎn)入吹填區(qū)。下層的風化巖則使用8m3抓斗式挖泥船進行裝填，同樣使用500m3泥駁運送到泊位前沿線2公里的區(qū)域內(nèi)回填；（3）強化風巖、砂、上層淤泥使用抓斗船開挖，下層的巖石安排炸礁船進行炸礁，同樣使用8m3抓斗船清渣施工，進行回填；（4）本次施工中的減載平臺和調(diào)頭區(qū)則使用自航耙吸船重點開挖，同樣將淤泥運送到外海拋沙區(qū)，隨后將減載平臺港池施工區(qū)內(nèi)粑吸船撤掉后，馬上進行強化風巖和港池下層砂進行開挖。

3.分析船舶施工的生產(chǎn)指標和效率

3. 1施工船舶的時間利用率

結(jié)合區(qū)域內(nèi)詳細的地質(zhì)資料和氣候資料進行分析，影響本次施工過程的生產(chǎn)效率的主要因素有三個分別是風、霧和施工干擾，其中干擾施工的主要天氣情況為：全年平均有32.5天大風日數(shù)（風力≥6級）；本地區(qū)為臺風活動區(qū)，每年會受到大約1次最多3次的臺風以及熱帶低壓的影響，臺風襲擊時風力最高可達12級以上；年均霧日23.1天，五天多為冬末春初早上，持續(xù)2-3個小時；施工干擾，主要為到港船舶。結(jié)合區(qū)域內(nèi)的自然氣候條件制定了工況和時間利用率，其中1500m3和4500m3自航耙吸挖泥船在1級工況下實踐利用率為80%，單日工時19.2小時；1600m3/h、1250m3/h和海貍3800絞吸挖泥船為四級工況，時間利用率為65%，單日工時為15.6小時；抓斗挖泥船最高工況為七級，時間利用率50%，工時12小時；炸礁船最高工況為七級，時間利用率50%，工時12小時。endprint

3.2挖泥船生產(chǎn)率的影響因素

疏浚土的分類是否準確與挖泥船的生產(chǎn)效率指標設計有著很大的關系，為此我們參考了一航院相關的地質(zhì)材料，并分析了鉆孔的位置和土質(zhì)的物理學指標和港池和泊位水深土質(zhì)將施工區(qū)域內(nèi)的各個巷道內(nèi)的土質(zhì)進行了分類。除了施工土質(zhì)的影響，挖泥船的實際挖掘能力也會對其生產(chǎn)率造成一定的影響，因此要詳細的分析每一刀的下深多少、進尺多少、橫移速度大小以及吸入多少來綜合確定其生產(chǎn)效率，同時還要考慮實際的進樁、倒橫移錨、倒鋼樁以及橫移時間等的參數(shù)，不僅需要考慮泥土的分級，同樣也要計算出轉(zhuǎn)速、直徑的大小。

4.船舶施工的工藝流程

自航耙吸挖泥船施工中使用裝倉法，空載航行到挖泥區(qū)，隨后減速然后使用定位上線下粑挖泥，隨后將撓松的泥土通過離心式泥泵吸入到泥倉內(nèi)，滿倉后運輸至拋泥區(qū)，隨后開啟泥倉底部艙門開始拋泥，然后重復以上操作循環(huán)完成拋泥施工。挖泥船則使用定位扇形法施工，隨后將開挖的泥土裝入泥駁后運輸?shù)街付ㄎ恢脪伳?。絞吸挖泥船施工中使用鋼樁定位法，借助于離心式泥泵將泥土吸入，隨后利用排泥管道和線路直接運輸?shù)街付ǖ拇堤顓^(qū)。

5.結(jié)語

一般來說航道疏浚工程中工期較長，工程施工較為復雜，需要用到各類船舶施工，因此合理的選擇船舶以及安排不同船舶的施工工藝成為影響其工程質(zhì)量和效率的重要內(nèi)容。我們分析了不同的船舶施工工藝的特點和方法，并結(jié)合一個具體的工程案例，分析了不同的傳播施工效率的影響以具體的施工工藝流程，為此類巷道疏浚工程中船舶施工工藝的應用提供了技術性參考。

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