上海洋山深水港區(qū)疏浚中掉頭施工與拉鋸式施工的效率比較

錢(qián)增衛(wèi) 徐惠忠

【摘 要】 為進(jìn)一步提高疏浚效率，從上海洋山深水港區(qū)建設(shè)實(shí)際出發(fā)，提出耙吸疏浚船采用來(lái)回掉頭施工和拉鋸式施工兩種施工工藝。對(duì)兩種不同施工方法的施工效率進(jìn)行分析和比較，提出更加優(yōu)化的施工工藝，為促進(jìn)上海國(guó)際航運(yùn)中心建設(shè)作出貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】 洋山深水港區(qū)；港內(nèi)水域；疏浚；施工工藝

0 引 言

目前，上海洋山深水港區(qū)已經(jīng)成為世界最大的集裝箱碼頭，年均集裝箱吞吐量排名世界第一。洋山深水港區(qū)作為全球最大港口上海港的重要組成部分，是上海躋身世界貨運(yùn)中心的重要依仗，維護(hù)其港區(qū)內(nèi)及航道水深的重要性不言而喻。洋山深水港區(qū)港內(nèi)水域疏浚施工時(shí)會(huì)遇到靠離船舶多且大、施工區(qū)域小、掉頭范圍小、回旋水域容易淤積等困難，選擇合適的施工方案將有利于提高施工效率。

1 工程概況

洋山深水港區(qū)航道維護(hù)工程疏浚施工包括進(jìn)港航道人工維護(hù)段和港內(nèi)水域。進(jìn)港航道人工維護(hù)段工程由“航浚4003”輪、“新海鯨”輪來(lái)完成，港內(nèi)水域疏浚工程由“中昌浚27”輪完成。港內(nèi)施工水域長(zhǎng)約6.1 km，寬約690～940 m，設(shè)計(jì)底標(biāo)高 15.5 m，橫向邊坡1∶15，縱向邊坡1∶30。根據(jù)《上海市政府采購(gòu)中心2015年洋山深水港區(qū)航道維護(hù)工程疏浚施工采購(gòu)項(xiàng)目招標(biāo)文件》及有關(guān)資料，確定港內(nèi)水域的維護(hù)疏浚工程量為180萬(wàn)m3。

2 港內(nèi)水域施工

由于港內(nèi)水域水深呈現(xiàn)東深西淺、北深南淺的特點(diǎn)，因此港池西邊坡和南邊坡為重點(diǎn)施工區(qū)域。港池北面為碼頭泊位，頻繁靠離的大型集裝箱船對(duì)港內(nèi)疏浚船舶的施工造成較大影響；港池西北角是車(chē)客渡碼頭，每天頻繁往來(lái)的車(chē)客船對(duì)疏浚船舶在西邊坡施工和掉頭都造成很大影響。

疏浚船舶在泥艙裝滿(mǎn)后需將疏浚棄土拋至上川山拋泥區(qū)，從港內(nèi)水域到上川山拋泥區(qū)的運(yùn)距為28 km。運(yùn)泥途經(jīng)航線復(fù)雜，特別是進(jìn)港航道人工疏浚段與“金山航道”在西馬鞍山東部約3 n mile水域處（此處已設(shè)立圓形警戒區(qū)）產(chǎn)生交叉，其他船舶航行時(shí)均在此處交匯，再加上漁船穿梭，造成該水域的通航密度很大，這些都給疏浚船舶運(yùn)泥過(guò)程帶來(lái)一定干擾。港內(nèi)水域疏浚棄土拋泥路線見(jiàn)圖1。

3 船機(jī)投入

施工船舶具體參數(shù)見(jiàn)表1。

4 兩種施工方法

4.1 來(lái)回掉頭施工

4.1.1 作業(yè)方式

施工前期，“中昌浚27”輪利用設(shè)備新、操作靈活、功率大等優(yōu)勢(shì)，采用來(lái)回掉頭施工。從港池往西邊坡挖泥，至西邊坡掉頭往回操作，如此反復(fù)。來(lái)回掉頭施工典型軌跡線見(jiàn)圖2。

4.1.2 施工時(shí)間

船舶施工數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果為：平流時(shí)，在來(lái)往船舶較少、沒(méi)有大型集裝箱船進(jìn)出港的情況下，調(diào)轉(zhuǎn)船頭180捌驕枰？ min；在潮流較急、過(guò)往船舶少的情況下，調(diào)轉(zhuǎn)船頭180捌驕枰？ min；當(dāng)有船舶來(lái)往時(shí)，平均掉頭時(shí)間需要增加5～6 min；當(dāng)有大型集裝箱船進(jìn)出港時(shí)，“中昌浚27”輪須出港避讓。

由于掉頭時(shí)受潮流、流壓等因素的影響，掉頭過(guò)程中船位會(huì)在流的作用下飄移一段距離，這段距離約為400 m，待船舶掉頭完成后，調(diào)整船位上線放耙還需4～5 min。

綜上所述：在正常情況下，整個(gè)掉頭過(guò)程至少需要8～10 min才能完成；在有船舶往來(lái)時(shí)，增加5～6 min；當(dāng)有大型集裝箱船靠離時(shí)，須出港避讓。疏浚船舶在掉頭時(shí)距離西邊坡邊線100 m處就須提前起耙，這會(huì)導(dǎo)致西邊坡邊線附近挖深不足，施工效率降低。

4.2 拉鋸式施工

4.2.1 作業(yè)方式

考慮到港內(nèi)水域水深呈現(xiàn)東深西淺、北深南淺的特點(diǎn)，結(jié)合船舶性能、潮汐影響，項(xiàng)目部抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié)，及時(shí)調(diào)整施工方案，采取拉鋸式施工方法對(duì)港內(nèi)水域W3+000―W3+345及西邊坡往西180 m區(qū)域進(jìn)行施工。

該方法是當(dāng)疏浚船挖過(guò)淺點(diǎn)后，起耙將耙頭提升離開(kāi)泥面，然后倒車(chē)退回并越過(guò)起點(diǎn)，待疏浚船不再存在對(duì)地航速時(shí)轉(zhuǎn)而微微進(jìn)車(chē)，再下耙著地挖泥。拉鋸式施工典型軌跡線見(jiàn)圖3。

4.2.2 施工時(shí)間

港內(nèi)航道水域較為狹窄，且碼頭泊位處于營(yíng)運(yùn)狀態(tài)，大型集裝箱船頻繁靠離碼頭，加上二期港池西側(cè)頂端為客運(yùn)碼頭，來(lái)往小洋山與舟山群島之間的客船密度較大。當(dāng)大型船舶進(jìn)出港或靠離碼頭時(shí)，采取拉鋸式施工的船舶可以靈活改變施工方向、施工距離及施工航速；當(dāng)過(guò)往客船及小型船舶穿行施工船船頭時(shí)，挖泥駕駛員只需降低航速即可。

根據(jù)施工區(qū)域情況，確定拉鋸式施工布線總長(zhǎng)530 m左右。挖泥航速約為1.7 kn，單次挖泥時(shí)間平均9 min；倒車(chē)航速約為2.5 kn，倒車(chē)時(shí)間平均7 min。因此，單趟施工時(shí)間平均為16 min。

拉鋸式施工方法存在周期短、上線足的特點(diǎn)。施工船舶倒車(chē)時(shí)，可以根據(jù)測(cè)圖淺點(diǎn)區(qū)域機(jī)動(dòng)靈活改變艏向。

5 數(shù)據(jù)分析對(duì)比

5.1 來(lái)回掉頭施工數(shù)據(jù)分析

抽取“中昌浚27”輪來(lái)回掉頭施工5 d的施工數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，施工區(qū)域?yàn)楦蹆?nèi)水域W3+000―W3+345及西邊坡往西180 m，泥泵轉(zhuǎn)速為490 。抽樣日期為4月27日、4月28日、4月30日、5月1日、5月2日。施工數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

由來(lái)回掉頭施工抽樣統(tǒng)計(jì)16船次數(shù)據(jù)得知：平均每船土方2 540 m3，挖泥航速1.8 kn，下耙深度14.1 m；輕載航行時(shí)間94 min，裝艙時(shí)間10 min，溢流時(shí)間129 min，重載航行時(shí)間111 min，拋泥時(shí)間10 min，一個(gè)周期總時(shí)間為354 min。

5.2 拉鋸式施工數(shù)據(jù)分析

抽取“中昌浚27”輪拉鋸式施工5 d的施工數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，施工區(qū)域?yàn)楦蹆?nèi)水域W3+000―W3+345及西邊坡往西180 m，泥泵轉(zhuǎn)速為490 。抽樣日期為5月31日、6月1日、6月2日、6月3日、6月4日。拉鋸式施工數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

由拉鋸式施工抽樣統(tǒng)計(jì)19船次的數(shù)據(jù)得知：平均每船土方2 535 m3，挖泥航速1.7 kn，下耙深度15.0 m；輕載航行時(shí)間93 min，裝艙時(shí)間10 min，溢流時(shí)間98 min，重載航行時(shí)間116 min，拋泥時(shí)間10 min，一個(gè)周期總時(shí)間為327 min。

5.3 施工數(shù)據(jù)對(duì)比

來(lái)回掉頭施工與拉鋸式施工數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表4。

5.4 效率比較

在外部條件基本一致的情況下，拉鋸式施工方法單船挖泥時(shí)間比來(lái)回掉頭施工單船挖泥時(shí)間平均減少27 min，日均增加0.6船次，挖泥效率提升28.45%，施工效率提升8.16%，挖泥效率提升顯著。

6 結(jié) 語(yǔ)

受市場(chǎng)整體形勢(shì)變化影響，耙吸疏浚行業(yè)不僅面臨著開(kāi)拓業(yè)務(wù)范圍的生存壓力，而且還得面對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的工程工況。除了航道、港池等常規(guī)疏浚外，帶有作業(yè)范圍不規(guī)則、面積狹小、礙航等顯著特點(diǎn)的小型疏浚工程成為經(jīng)常遭遇的難點(diǎn)工程，其在工藝選擇、施工難度等方面給工程的實(shí)施帶來(lái)較大阻力，對(duì)耙吸疏浚在技術(shù)、安全、進(jìn)度等方面的考驗(yàn)同樣不可小覷。拉鋸式施工工藝與來(lái)回掉頭工藝的對(duì)比為上述難題提供解決方法。

按照常規(guī)耙吸船的施工工藝和質(zhì)量控制相關(guān)要求，施工質(zhì)量的控制重點(diǎn)在于過(guò)程，施工質(zhì)量的目標(biāo)控制是過(guò)程的持續(xù)改進(jìn)，關(guān)注的都是過(guò)程本身。因此，在項(xiàng)目實(shí)際管理過(guò)程中，在注重施工進(jìn)度控制的同時(shí)，更應(yīng)該重視施工工藝的及時(shí)調(diào)整。至于選擇拉鋸式施工還是來(lái)回掉頭施工，除了考慮兩者的施工效率外，施工難易度、水深條件是否滿(mǎn)足、航行條件等不同工況是否允許，都應(yīng)納入考慮范圍。良好的工況條件、不斷優(yōu)化的施工工藝是耙吸疏浚高效實(shí)施的基本條件。