皮帶船聯(lián)合供砂耙吸挖泥船艏吹施工工藝

楊巍，萬華林

（中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510221）

皮帶船聯(lián)合供砂耙吸挖泥船艏吹施工工藝

楊巍，萬華林

（中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510221）

針對施工條件、船舶資源投入受限的工程，立足于現(xiàn)有船舶資源的工藝組合與研究，設(shè)計了皮帶船及其與耙吸挖泥船之間的錨定系統(tǒng)，實現(xiàn)了輸砂皮帶船與耙吸挖泥船間的穩(wěn)固連接，將耙吸挖泥船與皮帶船進(jìn)行了有效組合，發(fā)揮了皮帶船及耙吸挖泥船各自的優(yōu)點，在兩類船舶施工工藝的基礎(chǔ)上，研究提出了一種新工藝，最終解決了工程中所面臨的問題。實踐證明施工工藝可行且效益明顯。

吹填工程；資源限制；工藝研究；組合施工

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的迅猛發(fā)展，國內(nèi)疏浚公司的境外吹填工程市場份額不斷擴(kuò)大，相比國內(nèi)工程，境外工程往往有著施工條件限制比較多以及船舶資源選擇少的特點。在船舶資源投入受限的情況下，需要克服施工條件限制，發(fā)揮現(xiàn)有船舶資源以滿足工程需求，值得進(jìn)一步探討與研究。

本文以港珠澳大橋香港口岸人工島填砂工程為例，針對該工程耙吸挖泥船與自卸式輸砂皮帶船（下文簡稱“皮帶船”）的施工產(chǎn)能受限、工程進(jìn)度滯后的情況，在排除了新增船舶資源投入的可行性的基礎(chǔ)上，通過分析現(xiàn)有兩類船舶優(yōu)缺點及技術(shù)改造，開展了船舶組合施工工藝研究及論證，研發(fā)應(yīng)用了皮帶船聯(lián)合供砂耙吸挖泥船艏吹施工工藝，發(fā)揮了各自船舶的優(yōu)勢，滿足了工程進(jìn)度需求。

1 工程概況

港珠澳大橋香港口岸人工島位于香港機(jī)場東北面對開水域，如圖1所示，面積約130萬m2。填砂工程的總工程量約1 800萬m3，填砂施工船舶及工藝主要為耙吸挖泥船艏吹、皮帶船定點拋砂，耙吸挖泥船的取砂區(qū)位于珠海外伶仃水域。

由于海砂屬于國家管制出口物資，且不在海關(guān)集中通關(guān)名錄之列，施工前期受船舶清關(guān)等因素影響，耙吸挖泥船的船次周期最長為114 h，最短為28 h，船舶時間利用率非常低。而皮帶船由于吃水限制無法進(jìn)入施工區(qū)拋填，工程進(jìn)度嚴(yán)重滯后，第一節(jié)點工期面臨巨大壓力。

圖1 香港口岸人工島平面示意圖Fig.1 Schem atic p lan of HKBCF artificial island

2 船舶資源條件分析

根據(jù)市場上各類吹填船機(jī)設(shè)備的性能及其工藝可知，絞吸挖泥船二次轉(zhuǎn)吹施工工藝可滿足本工程的施工進(jìn)度需求。然而工程所在地沒有適合的挖泥船，且對外來船舶采取船舶準(zhǔn)入制，相應(yīng)的船舶準(zhǔn)入審批工作往往需耗時數(shù)月。即使新增絞吸挖泥船進(jìn)場二次轉(zhuǎn)吹施工，也面臨著船舶和管線的準(zhǔn)入證辦理及調(diào)遣與展布、蓄砂池開挖及其許可證件辦理、施工水域環(huán)保措施、吹填砂料易混入淤泥等一系列問題，對于工程工期、成本、環(huán)保、質(zhì)量等多方面均不滿足要求。

同理，新增其他的吹填船機(jī)設(shè)備也無法解決工程的第一節(jié)點工期需求，惟有立足于發(fā)揮本工程已進(jìn)場的耙吸挖泥船及皮帶船的施工產(chǎn)能，才可能滿足工期需求。

3 工藝研究

3.1 現(xiàn)有船舶資源分析

耙吸挖泥船是一種裝備有耙頭挖掘機(jī)具和水力吸泥裝置的大型自航、裝艙式挖泥船[1]。在取砂區(qū)完成疏浚裝艙后，將開挖的疏浚土運至指定施工水域，在工作艇的協(xié)助下，耙吸挖泥船與水上吹填管線在船艏處對接，然后通過自身的泥泵將艙內(nèi)的泥土吸出，經(jīng)由自身的排泥管系、水上浮管和陸上的輸泥管線將泥土泵送至指定的吹填區(qū)域內(nèi)，完成吹填施工作業(yè)[2-3]，具有吹填效率高等特點。

皮帶船具有建造成本低、操作靈活、施工成本低的優(yōu)點。在采砂區(qū)完成取砂裝艙后，皮帶船運砂至指定的施工水域，利用鋪設(shè)在艙底至船艏橋架上的皮帶機(jī)進(jìn)行卸砂作業(yè)。為此，皮帶船需近距離拋填施工作業(yè)，從而受限于填砂區(qū)的水深條件[4]。

3.2 耙吸挖泥船與皮帶船組合施工原理

考慮到皮帶船具有操作靈活、建造及施工成本低的特點，而耙吸挖泥船具有吹填效率高的特點；根據(jù)兩類船舶的特點進(jìn)行相應(yīng)組合施工，由皮帶船負(fù)責(zé)為耙吸挖泥船供砂，耙吸挖泥船負(fù)責(zé)艏吹相應(yīng)砂料，從而實現(xiàn)整體施工效率提升。

由于耙吸挖泥船泥艙上方可供卸砂的區(qū)域較為有限，為了確保皮帶船將砂料經(jīng)由該區(qū)域精確輸送至耙吸挖泥船泥艙內(nèi)，以及組合施工期間船舶的安全，皮帶船與耙吸挖泥船之間須形成穩(wěn)固連接。

耙吸挖泥船在拋設(shè)艏艉錨及與水上管線對接后，即可形成相對固定的工作平臺。而對于皮帶船，則需對其原有錨固系統(tǒng)進(jìn)行改造，在皮帶船左右改為各拋側(cè)向八字錨，此外，將其左右兩側(cè)艏纜系于耙吸挖泥船上，以加強耙吸挖泥船與輸砂皮帶船間的整體穩(wěn)定性，相應(yīng)錨固系統(tǒng)改造示意如圖2所示。

圖2 皮帶船錨固系統(tǒng)調(diào)整示意圖Fig.2 The adjustment of the beltship anchor system

在輸砂皮帶船與耙吸挖泥船間穩(wěn)固連接后，通過調(diào)整輸砂皮帶船的橋架角度可精準(zhǔn)輸送砂料至耙吸挖泥船泥艙內(nèi)。至此，耙吸挖泥船、輸砂皮帶船構(gòu)成了一個輸送、艏吹砂料的船舶組合施工系統(tǒng)。而后供砂的皮帶船靠泊并將砂料卸載至輸砂皮帶船，砂料經(jīng)由輸砂皮帶船轉(zhuǎn)運至耙吸挖泥船泥艙，由耙吸挖泥船艏吹至吹填區(qū)。相應(yīng)工藝的平面布置圖如圖3所示。

香港口岸人工島

圖3 施工平面布置示意圖Fig.3 Schematic diagram of construction plane layout

3.3 耙吸挖泥船與皮帶船組合施工工藝

3.3.1 工藝流程

根據(jù)耙吸挖泥船與皮帶船組合施工的工藝原理，組合施工的工藝流程如圖4所示。

圖4 施工工藝流程圖Fig.4 Flow chart of construction technology

3.3.2 操作要點

1）由于皮帶船出砂口與耙吸挖泥船泥艙之間的高差較大，組合施工前，耙吸挖泥船的泥艙應(yīng)適度壓載水，以及在耙吸挖泥船的進(jìn)砂口附近區(qū)域，例如：天車軌道、泥門液壓缸柱、周圍的電器設(shè)施等，做好相應(yīng)的遮蓋及圍蔽工作，以減輕高空輸送的砂料對船艙等設(shè)施的沖擊與磨損。

2）在皮帶船橋架出砂口安設(shè)防塵布，長度約2 m左右，既可大幅度降低組合施工過程中的粉塵污染，又避免了因防塵布過長發(fā)生拖掛的危險。

3）耙吸挖泥船拋錨就位時，船體艏艉方向應(yīng)保持與水流方向一致，以減小潮流力作用面積，確保船舶的穩(wěn)定系駐。而輸砂皮帶船盡量垂直于耙吸挖泥船，為多艘供砂皮帶船提供更多的作業(yè)空間；輸砂皮帶船的左右兩側(cè)拋錨系掛合適長度和強度的錨纜，確保輸砂皮帶船在橫流作用下相對船位的穩(wěn)定。

4）輸砂皮帶船的橋架底部與耙吸挖泥船泥門缸柱頂部保持至少1.5 m的安全距離。

5）施工過程安排全程值班，建立統(tǒng)一、順暢的溝通聯(lián)系指揮系統(tǒng)。

6）水流較急時，可采取單艘皮帶船供砂、輸砂、吹填的方式作業(yè)，以減少耙吸挖泥船及輸砂皮帶船船艙內(nèi)的積砂量，減少船舶水線以下的受流面積，確保船舶安全。

4 工程應(yīng)用及成效

在開展了皮帶船聯(lián)合供砂耙吸挖泥船艏吹典型施工試驗，進(jìn)行施工工藝驗證并取得了成功后，相應(yīng)施工工藝才在香港口岸人工島填砂工程中予以正式使用，如圖5所示。

圖5 皮帶船聯(lián)合供砂耙吸挖泥船施工Fig.5 Construction of TSHD provided sand by belt boats

工程實踐表明，該工藝既提高了耙吸挖泥船的施工效率，又解決了皮帶船因吃水限制所帶來的富余供砂產(chǎn)能，船舶施工效率由不足7 000 m3/d大幅提升至約30 000 m3/d，并最終按期完成了第一節(jié)點吹填施工任務(wù)。由于業(yè)主變更原因?qū)е碌诙?jié)點工期提前，相應(yīng)工藝在第二節(jié)點過程中再次成功應(yīng)用。皮帶船聯(lián)合供砂耙吸挖泥船艏吹安全生產(chǎn)無事故，得到了各方的一致好評，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)語

本文以港珠澳大橋香港口岸人工島填砂工程為例，針對于耙吸挖泥船與皮帶船施工產(chǎn)能無法發(fā)揮、施工進(jìn)度滯后的問題，在其施工條件、新增船舶資源投入受限的情況下，將該兩類船舶予以有效組合，充分發(fā)揮各自優(yōu)點，形成了皮帶船聯(lián)合供砂耙吸挖泥船艏吹這一新的施工工藝，工程實踐證明相應(yīng)工藝可行且效益明顯。純粹相比于其他吹填施工工藝，如絞吸挖泥船二次轉(zhuǎn)吹施工工藝，本文提出的工藝可能并不具備明顯優(yōu)勢，但基于工程具體的施工背景條件，相應(yīng)施工工藝仍是該工程最優(yōu)化的選擇。

本文中關(guān)于解決施工條件、船舶資源投入受限工程中存在的問題的思路與方法，對于類似工程有著一定的參考與啟發(fā)作用。

[1] 王谷謙.疏浚工程手冊[M].上海：交通部上海航道局，1994：250-251. WANG Gu-qian.Dredging engineering handbook[M].Shanghai：Shanghai Waterway Bureau of Ministry of Communications，1994：250-251.

[2]JTS 207—2012，疏浚與吹填工程施工規(guī)范[S]. JTS 207—2012,Construction code for dredging and reclamation works[S].

[3] VAN′T HOFF Jan,VAN DER KOLFF Art Nooy.Hydraulic fill manual:for dredging and reclamation works[M].Florida State：Taylor&Francis Group,2013:72-73.

[4] 謝鳳一.皮帶吹砂船在沿海吹填造地工程中的應(yīng)用[J].中國水運，2013，13（4）：240-241. XIE Feng-yi.Application of belt blowing sand ship in the coastal land reclamation engineering[J].China Water Transport,2013,13(4), 240-241.

Bow-blow ing technology of trailing suction hopper dredger provided sand by belt boats

YANG Wei,WAN Hua-lin
（CCCC Guangzhou Dredging Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510221,China）

According to the construction conditions and ship resources constrained projects,based on the process combination and research on the existing marine resources,we designed the belt boat and the anchoring system between it and trailing suction hopper dredger(TSHD),which realized the secure connection between the beltboat and TSHD.TSHD with belt boat has carried on the effective combination,played their respective advantages.Based on the construction process of the two kinds of ships,we put forward a new technology,which can solve the problems in the project.Practice proves that the construction technique is feasible and the benefit is obvious.

reclamation works;restricted resources;technical study;combination construction

U615；U674.3

B

2095-7874（2016）11-0061-03

10.7640/zggw js201611014

2016-05-11

楊巍（1975— ），男，湖南長沙市人，高級工程師，港口與航道工程專業(yè)。E-mail：149033814@qq.com