耙吸挖泥船航道疏浚工程分析

聶敏

（廣州華申建設(shè)工程管理有限公司 廣東廣州 510000）

1 引言

目前，世界范圍內(nèi)的城市化進程不斷加快，對資源的開發(fā)利用率越來越高，作為世界上儲量最豐富的資源，水資源的開發(fā)與利用開始被越來越多的國家重視，從世界范圍來看，臨海地區(qū)的發(fā)展水平普遍較高。耙吸挖泥船作為航道疏浚工程中應(yīng)用最廣泛的挖泥船，對其在實際工程中應(yīng)用進行分析研究具有重要的理論與現(xiàn)實意義，有利于提高航道疏浚工程效率，搞好水資源開發(fā)與利用。

2 耙吸挖泥船設(shè)備結(jié)構(gòu)介紹

2.1 耙吸挖泥船基本介紹

自航耙吸挖泥船是一種大型工程用船，常用于航道疏浚工程中的積淤挖掘工作，配備的主要設(shè)備有耙頭、泥泵、吸管、泥艙和溢流堰等。在進行疏浚工程施工時，耙吸挖泥船不需要船錨固定船身，能夠適應(yīng)惡劣的天氣與復(fù)雜的海上環(huán)境，具有較高的靈活度與挖掘效率。但由于其體積較大，因此在小型水域中的應(yīng)用較少。

耙吸挖泥船的泥泵在施工前抽成真空，在施工過程中將耙頭與吸管伸入水域底部，利用泥泵與河底之間的壓差將河底的淤泥吸入泥泵，并儲存在泥艙中。當(dāng)泥艙中的淤泥收集滿后，收起耙頭與吸管，行駛至拋泥區(qū)將收集的淤泥卸下，整個施工過程自動完成，且不需要安裝專門的GPS設(shè)備。根據(jù)泥艙容量大小，耙吸挖泥船可以分為多個型號，各型號及對應(yīng)的泥艙容量如表1所示。

2.2 耙吸挖泥船主要設(shè)備介紹

耙吸挖泥船的主要部件有耙頭、吸管、泥泵、泥艙和溢流堰等，主要設(shè)備示意圖如圖1所示，以下對各個設(shè)備的功能進行說明。

2.2.1 耙頭

耙頭是耙吸挖泥船最重要的設(shè)備，由吸頭、下唇、耙齒、格柵和外殼等部件組成。在施工過程中，耙頭不斷切削河底土壤，使其結(jié)構(gòu)變得較為松散，整體機械強度下降，經(jīng)吸管吸入泥泵內(nèi)。為了滿足不同土壤質(zhì)地條件下的切削效果，目前的耙吸挖泥船常在耙頭處加裝液壓裝置和傳感器等設(shè)備，使其能夠根據(jù)土壤性質(zhì)自主改變切削方式，提高破土效果。

表1 耙吸挖泥船大小分類表

圖1 耙吸挖泥船主要設(shè)備示意圖

2.2.2 吸管

吸管是耙吸挖泥船耙頭與船體的連接裝置，并通過管道與泥泵相連。耙吸挖泥船所用吸管分為單管和雙管兩種，為了滿足高效率施工的要求，目前的耙吸挖泥船大都為雙管配置，其總流量為兩管之和。在施工過程中，河底地形往往不平坦，為了使耙頭在施工過程中能有一定的調(diào)節(jié)幅度，吸管一般為多段式設(shè)計。

2.2.3 泥泵

泥泵的作用是通過壓力差將淤泥抽取上來，并送入泥艙內(nèi)儲存。由于泥泵是大部分河底物質(zhì)的通道，其所處環(huán)境濕度往往較大，容易發(fā)生汽蝕，導(dǎo)致運行過程中產(chǎn)生噪聲和振動，降低施工效率，嚴(yán)重的還會大大縮短泥泵壽命，因此應(yīng)定期對設(shè)備運行情況進行檢查。

2.2.4 泥艙

泥艙是耙吸挖泥船的存儲設(shè)備，用于暫存泥泵吸取的淤泥土壤。在一整個工作周期中，密度、顆粒較大的物質(zhì)會下沉到艙底，密度較小的物質(zhì)和一定量的海水位于泥倉上部。隨著艙內(nèi)物質(zhì)增多，水分和密度較小的物質(zhì)會從泥艙上部的溢流堰溢出，當(dāng)艙內(nèi)只剩大密度混合物時，則需要到指定區(qū)域卸泥。

2.2.5 溢流堰

溢流堰是調(diào)節(jié)耙吸挖泥船泥艙存儲量的設(shè)備，可以最大程度地提高泥艙使用率及施工效率。目前，耙吸挖泥船內(nèi)配備的均為高度可調(diào)的溢流堰，當(dāng)泥艙內(nèi)混合物體積到達一定限度時，可以通過降低溢流堰高度將泥艙頂層密度較低的混合物排放出去，提高容量利用率。

3 耙吸挖泥船在航道疏浚工程中的應(yīng)用

本文以某地區(qū)河口航道疏浚工程為例，結(jié)合施工地點水域情況、地質(zhì)情況與施工方式，分析耙吸挖泥船在航道疏浚中的實際應(yīng)用，并將耙吸挖泥船疏浚效果與絞吸挖泥船施工效果進行對比分析，驗證耙吸挖泥船在航道疏浚工程中的實用性與高效性，供相關(guān)研究及工程參考。

3.1 工程概況

該航道疏浚工程位置位于沿海河口，其主要特點如下：

（1）潮汐變化幅度大。待疏浚航道的潮汐漲落幅度大，水域情況較為復(fù)雜，在施工過程中應(yīng)充分利用海水沖刷作用，提高施工效率。

（2）航道較窄。該地區(qū)河流分布密集，但大多水域的航道較窄，不利于工程的開展。

（3）運距長。為了滿足當(dāng)?shù)貙τ诃h(huán)境保護的需求，在疏浚工程設(shè)計中，施工區(qū)域與拋泥區(qū)距離較遠，從而導(dǎo)致施工效率較低。

3.2 耙吸挖泥船溢流施工的應(yīng)用

該航道疏浚工程關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示，工程示意圖如圖2所示。

表2 航道疏浚工程量及相關(guān)數(shù)據(jù)

圖2 某航道疏浚工程示意圖

根據(jù)航道情況及圖紙信息，將該工程劃分為A、B、C三段，其中A段總工程量最大，運距最遠。在實際施工過程中，通過對各種因素進行分析，發(fā)現(xiàn)A段土質(zhì)為淤泥，利用絞吸挖泥船進行施工的效率較低，加上運距最遠，因此不利于整體工程的施工進程。因此，A段疏浚工程使用耙吸挖泥船進行施工，施工工藝為溢流施工，B、C段使用絞吸挖泥船，各挖泥船的艙容均為1500m3各段航道疏浚工程參數(shù)如表3所示。

表3 各段航道疏浚工程參數(shù)

從圖2可以看到，A段航道存在一三岔河口，通過分析該水域潮汐規(guī)律，在實際工程施工中選擇該區(qū)域作為耙吸挖泥船的溢流區(qū)，在該區(qū)域施工時，通過降低溢流堰高度，排出密度較低的混合物，增加施工時長。該區(qū)域潮汐變化情況對應(yīng)的水流方向如圖3所示，漲潮時，水流由南向北流動；落潮時，水流向西南河道流動。

圖3 溢流區(qū)水流示意圖

3.3 耙吸挖泥船溢流施工效果

該工程施工結(jié)束后，對施工結(jié)果進行統(tǒng)計，如表4所示。

表4 耙吸挖泥船溢流施工效果

通過疏浚工程結(jié)果可以看出，雖然耙吸挖泥船的施工區(qū)域存在土質(zhì)差、運距遠的缺點，但耙吸挖泥船的平均每船施工量高于絞吸挖泥船，每天的單位時間產(chǎn)量與B段航道相近，反映出在選取合適施工工藝的前提下，耙吸挖泥船在航道疏浚工程中具有良好的疏浚效果。

通過對該航道疏浚工程的研究分析可以看出，由于耙吸挖泥船具有靈活、高效等特點，適合在水域情況復(fù)雜或土質(zhì)較差的沿海港口作業(yè)，在工程施工過程中，應(yīng)根據(jù)工程實際情況選擇合適的船型與施工工藝。該工程對于耙吸挖泥在船航道疏浚工程中的應(yīng)用具有借鑒意義。

4 結(jié)束語

自航耙吸挖泥船作為航道疏浚工程中應(yīng)用最廣泛的挖泥船，具有靈活、可靠等特點，對耙吸挖泥船在航道疏浚工程中的應(yīng)用進行分析有利于充分利用挖泥船泥艙容量，提高疏浚工程施工效率，推進水資源的開發(fā)利用，促進經(jīng)濟的快速發(fā)展。相關(guān)企業(yè)在施工過程中應(yīng)充分考慮實際工程情況，制定相關(guān)策略，提高航道疏浚工程的效率與效果，從而達到提高經(jīng)濟社會效益的目的。