淺談絞吸船挖巖工況下串錨加延長錨施工工藝

王明安

摘 要：絞吸船移動橫移錨是挖泥施工的必需操作，若移錨操作質(zhì)量不高，將降低船舶時利率及日產(chǎn)量。在一些特殊工況下，傳統(tǒng)橫移錨拋設(shè)方法已不能滿足施工需要。在巴基斯坦某疏浚吹填挖巖工程中，通過串錨加延長錨定位錨系統(tǒng)工藝，成功克服了橫移錨“走錨”問題，大大提高了經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：絞吸船疏浚 串錨延長錨 挖巖施工定位錨系統(tǒng)

1.概述

絞吸式挖泥船施工時，移動橫移錨是必需工序，但移動橫移錨時不能挖泥，屬于非有效施工時間，如果可以減少移錨頻次或降低單次移錨時間，可以提高船舶的有效施工時間，提高經(jīng)濟效益。

目前，絞吸式挖泥船多采用傳統(tǒng)左右單橫移錨（Flipper錨）拋設(shè)的方法進行挖泥施工，在一些特殊工況下，如挖巖工程中，還沒有特別合適的方法應(yīng)對走錨情況。2015年10月至2016年8月，在巴基斯坦某疏浚吹填挖巖工程中，項目與船舶通過試驗幾種定位錨系統(tǒng)組合的方式，總結(jié)出了絞吸船挖巖工況下串錨加延長錨施工工藝。

2.工程概況

巴基斯坦某疏浚吹填項目為疏浚挖巖工程，主要工程內(nèi)容包括：航道、港池、泊位的疏浚施工及陸域吹填，土質(zhì)以強（中）風(fēng)化泥巖、強（中）風(fēng)化砂巖為主。采用目前亞洲最大的非自航絞吸式挖泥船，單船施工，合同工期為22個月。

2.1主要水文條件

本項目工程區(qū)漲落潮流速較急，常浪向為SW向，波高整體較小，平常期波浪小于0.3m，海流為往復(fù)流，碼頭區(qū)最大流速為1.5～1.8m/s，流向約為85°～265°，航道區(qū)最大流速為1.0～1.8m/s，流向約為65°～245°。航道及航道兩側(cè)原始水深-1.5m至-6m的較淺區(qū)域土質(zhì)堅硬，且溝坎多。

2.2絞吸船錨系統(tǒng)簡介

工程投入絞吸船為4500m3/h系列船舶，配備兩臺變頻電機起橋絞車，兩臺變頻電機橫移絞車、兩臺變頻電機起錨絞車、兩臺兩速電機錨桿絞車以及兩臺三速電機三纜絞車。

2.3絞吸船橫移錨拉力計算

根據(jù)該絞吸船開工初期使用傳統(tǒng)布設(shè)橫移錨的方法，參考如下公式，錨的抓地力可以進行計算：

P=（KW1Ha+WHCL1）*9.8*10-3

式中K為錨的動抓力系數(shù)（取0.87）；W1為錨的重量（k g，取9000kg）；Ha錨的抓重比（膠結(jié)砂底質(zhì)，取5）；W為錨纜每米的重量（kg/m，取10000kg/540m即18.5 kg /m）；HC錨纜的摩擦系數(shù)，取1.1～1.5；L1為錨纜臥底部分的長度（m，取所需橫移拉力最大時的錨纜臥底長度，50米）。

依照上述公式計算，絞吸船的錨可以提供的橫移拉力約為400KN，遠(yuǎn)小于絞吸船改造后橫移絞車的最大拉力為1200KN，即采用9t的Flipper錨不能完全滿足船舶正常施工需要。

3.工藝簡介

3.1引出

通過2.4絞吸船橫移錨拉力計算得出，若想滿足施工需要，可以從增加錨重和錨纜摩擦力兩個方向考慮，進而提升定位錨系統(tǒng)抓力。

該絞吸船隨船配備4口7t三纜錨，可與原有2口9t橫移錨串聯(lián)，也可增加錨纜長度以一口三纜錨作為延長錨使用，甚至在底質(zhì)極為堅硬的部分區(qū)域，可以串錨與延長錨并用，最大限度的增加定位錨系統(tǒng)提供的橫移拉力，以滿足施工需要。

3.2定位錨系統(tǒng)組成及拉力驗證

根據(jù)絞吸船錨備件儲存情況，假設(shè)：

以單邊定位錨系統(tǒng)考慮，由9t橫移錨與7t三纜錨串聯(lián)形成“串錨”，加7t三纜錨作為延長錨，并用60米直徑68mm的鋼絲纜連接，組成新“定位錨系統(tǒng)”。

根據(jù)2.4中公式計算，得出此時橫移拉力約為1010KN，接近絞吸船橫移絞車1200KN的飽和拉力，基本滿足船舶施工需要。

假設(shè)成立。

3.3工藝流程及操作要點

3.3.1工藝流程

以串錨及延長錨同時使用為例，流程圖見圖1：

必要說明：

（1）物資準(zhǔn)備。7t三纜錨4口，68mm*60m的鋼絲纜2根（延長錨用），68mm*25m鋼絲纜2根（延長錨錨頭纜），錨鼓2個，轉(zhuǎn)環(huán)和卡環(huán)兩組，錨艇一艘。

（2）改錨。將主船9t橫移錨錨尾纜斷開，用轉(zhuǎn)環(huán)和卡環(huán)組與7t三纜錨錨頭連接，三纜錨錨尾接橫移錨錨尾纜及60米鋼絲纜一端，60米鋼絲纜與另一口7t三纜錨（延長錨）連接，延長錨錨頭接25m鋼絲纜，錨頭纜上錨鼓。整個連接過程由主船吊車和錨艇配合完成。

（3）船組拋錨。絞吸船下串錨：放好限位收橫移纜使串錨離開船體，將錨桿放置到正常下錨位置，使橫移纜微微帶勁。

錨艇下延長錨：起錨艇拽動延長錨，沿錨桿方向拽動延長錨纜，延長錨帶勁后，船舶橫移錨和起錨艇上延長錨同時下放，使其同時著地，主船收橫移、剎錨，錨剎好后，起錨艇改纜靠船。

（4）結(jié)束工作。工具復(fù)位，清潔主甲板。

3.3.2操作要點

（1）拋錨方向控制。主船錨桿及錨艇拖錨的方向須保持一致。偏差不應(yīng)大于20°。

（2）拋錨順序控制。主船與錨艇拋錨須同時進行，切勿先下延長錨后下串錨，確保延長錨能夠有效受力。

（3）移錨順序控制。移錨前，延長錨纜一定要及時清出，然后再下錨。禁止在延長錨纜鉤掛碎石時下錨。

（4）橋梁控制。橋梁點地需隨漲落潮起升或下降，避免船位移動或者絞刀及船舶橋梁耳軸吃力過大。

（5）移錨潮位要求。航道兩側(cè)水域較淺時，盡量在漲潮并且潮位大于1.5米以上移左右橫移錨。

4.工藝試驗、統(tǒng)計分析

4.1工藝試驗

2015年11月10日，項目開工，在航道K 1+60 0 -K 1+975區(qū)段施工，在施工條兩側(cè)存在大量膠結(jié)砂或密實性砂等堅硬土質(zhì)，導(dǎo)致橫移錨錨爪無法嵌入泥面，造成錨抓地不牢、走錨。11月-12月日平均移錨時間為2：26，時間利用率和日產(chǎn)量較低。

自2016年1月起，絞吸船試驗“絞吸式挖泥船挖巖工況下串錨加延長錨工藝”，大大改善了“走錨”情況。1至8月，日平均移錨時間降至0：29，時間利用率和日常量也有明顯提升。相關(guān)統(tǒng)計見表1。

4.2工藝效果分析

4.2.1采用新工藝前后節(jié)省時間對比

圖中統(tǒng)計得出，在2015年12月26日使用新工藝前，每日平均移錨時間為2：26，使用后至2016年8月25日，日平均移錨時間為0：29。平均每日節(jié)省1小時57分，累計節(jié)省移錨時間381：48，即381.8小時。

4.2.2采用新工藝后增創(chuàng)產(chǎn)值

2016年1月至8月共增加工程產(chǎn)值17362195.79元。

5.應(yīng)用小結(jié)

5.1工藝特點

5.1.1現(xiàn)有資源利用率高

本工藝無需另外投入過多的資源，僅有效利用備用錨等閑置資源；

5.1.2有效降低移錨時間

在頻繁“走錨”的情況下，不僅可以保證施工的連續(xù)性，而且減少了反復(fù)起下錨的時間，提高了絞吸船施工有效時間；

5.1.3利于質(zhì)量控制

排除了因走錨對施工質(zhì)量的影響；

5.1.4方案靈活，變化多樣

同區(qū)域可以采取不同組合。如航道外側(cè)區(qū)域水深在-2m時，可以改成單錨加延長錨，避免串錨過長，橫移纜不易清出；或部分區(qū)域串錨足以支持船舶正常施工，可以改掉延長錨，加快移錨時間。

5.1.5應(yīng)用廣泛

凡在施工條兩側(cè)土質(zhì)硬，水流急的工況下施工，且有多余錨（噸位合適）及淺吃水錨艇（2.5m左右），都可應(yīng)用此工藝。

5.2社會影響

絞吸船挖巖工況下橫移錨“走錨” 一直是施工中難點，本工藝采用絞吸式挖泥船串錨加延長錨施工的方法大大改善了橫移錨“走錨”的情況，提高了絞吸船時利率和生產(chǎn)率，有效提高了現(xiàn)有資源利用率，且保證了施工質(zhì)量。此法在國外項目的成功，為將來的挖巖項目提供了重要的技術(shù)支持。

參考文獻：

[1]JTS.207-2012，疏浚與吹填工程施工規(guī)范.

[2]劉斌，李勇，曹永港.硬底質(zhì)深水航道絞吸船拋錨固錨工藝優(yōu)化[J].水運工程.2013（9）.