“拼裝式”絞吸船在內(nèi)陸湖泊清淤的應(yīng)用研究

何欣 鄭鍶煒

摘 要：由于內(nèi)陸湖泊航運(yùn)條件不佳，通常沒有航道與外界相通，常規(guī)絞吸式挖泥船和耙吸式挖泥船無法直接通過航道進(jìn)入，不便在清淤疏浚中使用，其他施工設(shè)備往往效率及安全性能不佳，因此需要選擇合適船舶機(jī)械來解決內(nèi)陸湖泊清淤問題。本文通過河南省某水庫清淤擴(kuò)容工程的實(shí)例，分析“拼裝式”絞吸船施工情況，為需要清淤的內(nèi)陸湖泊但又無合適清淤機(jī)械的類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：內(nèi)陸湖泊 清淤 拼裝式絞吸船 施工效率

1.工程概況

項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)為內(nèi)陸某水庫，屬淮河流域某支流的干流控制工程，是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等多項(xiàng)目綜合利用的大（1）型水利樞紐工程，水庫面積約239 km2 。該水庫運(yùn)行已近 60 年，庫床比降緩，庫面面積大，大量泥砂沉入庫區(qū)，造成水庫庫床淤積壅高，規(guī)劃死庫容已基本淤滿，隨著淤積物的逐年增加，水深逐漸變淺，目前庫區(qū)平均水深不足 1.7m，部分（約29%）區(qū)域水深不足 1m。

本次清淤計(jì)劃水下開挖清除淤泥2972萬m3。 清淤擴(kuò)容工程土質(zhì)主要為淤泥質(zhì)土、淤積中輕粉質(zhì)壤土及重粉質(zhì)壤土，特征描述為粉質(zhì)粘土，灰色，灰黑色，含水量較大，流塑～軟塑，含腐殖質(zhì)及貝殼，具腥臭味。

2.工程特點(diǎn)、難點(diǎn)

（1）工程施工范圍大，可開展施工面大；

（2）清淤工程量大，工期緊；

（3）工程位于內(nèi)陸地區(qū)，而且湖泊水深條件不足，大型施工船舶無法進(jìn)入，清淤適用機(jī)械可選擇范圍小。

3.工況分析及施工方案確定

該水庫清淤工程量約2972萬m3，總工期為三年，宜采用絞吸挖泥船開挖，將清淤土吹填到后方吹填區(qū)。

其工況特點(diǎn)：

（1）根據(jù)該水庫清淤范圍和納泥區(qū)分布，清吹填區(qū)分為東、西兩塊區(qū)域。

（2）本工程東部庫區(qū)平均吹距在3km之內(nèi)，西部庫區(qū)平均吹距在5km，最遠(yuǎn)吹距約6公里。排泥之前，需先將排泥區(qū)基面腐植土清除，并選擇合適區(qū)域臨時(shí)堆存，用于后期吹填區(qū)頂部和圍堰外側(cè)邊坡綠化或復(fù)耕。

（3）結(jié)合該水庫大壩在壩后修建吹填圍堰，共分為8個(gè)吹填區(qū)，圍堰總長26km。8個(gè)吹填區(qū)總面積約6645畝，總長度約14.5公里，寬度約300m。納泥區(qū)高度8m，圍堰頂比納泥區(qū)高0.5m，為8.5m，圍堰邊坡1：2.5，圍堰頂寬3m。圍堰填筑土方為就地取土，分層碾壓，每30厘米碾壓一次。在排泥區(qū)域圍堰處布設(shè)高程控制觀測點(diǎn)，加強(qiáng)巡查，以確保吹填高程符合要求。

根據(jù)工程總體布置，結(jié)合該地區(qū)的區(qū)域規(guī)劃，庫區(qū)▽50.34m 高程以下清除的淤泥通過絞吸船利用排泥管將淤泥轉(zhuǎn)吹至大壩樁號 5+302～26+550 段下游。吹填區(qū)寬度為300m，共分 8 段，總長度約 14.5km，在壩后填筑圍堰，經(jīng)自然固化后，結(jié)合當(dāng)?shù)匾?guī)劃利用。

對本工程工況進(jìn)行綜合分析后，絞吸船在吹填過程中必須合理布置管線走向，控制吹填過程中的流量、流速，保證施工效率和圍堰安全。排泥管線離吹填區(qū)的分區(qū)邊線距離不少于30m，排泥管口須保持超出圍堰內(nèi)坡腳5m以上距離，并且根據(jù)吹填情況，及時(shí)調(diào)整管口的位置和方向，并通過鋪設(shè)彩條布、沙袋等措施減少排水對堤防的沖刷。

4.船機(jī)設(shè)備選型

（1）“拼裝式”絞吸船。絞吸式挖泥船是目前在疏浚工程中運(yùn)用較為廣泛的一種施工船舶，其作業(yè)方式是在施工船舶上安裝離心泵，船艏裝有鉸刀架，在挖泥時(shí)將鉸刀架降下，頭部的鉸刀申放到水體底部，旋轉(zhuǎn)鉸刀頭，利用絞刀頭將底泥絞碎為懸浮泥漿，在鉸刀口下方安裝有離心泵（或稱為吸泥泵），通過吸口把泥漿通過吸泥管吸上來，直接利用管線把泥漿吹填至岸上或中轉(zhuǎn)區(qū)域。相比其他船舶，絞吸船疏浚、運(yùn)泥、吹填過程連續(xù)完成，適用環(huán)境多，工作效率高。本工程所采用的“拼裝式”絞吸式挖泥船施工，主要用于內(nèi)河湖泊水庫水下清淤施工，清淤深度在3m之內(nèi)，清淤物質(zhì)主要為淤泥質(zhì)土、中重粉質(zhì)壤土等。

（2）接力泵。在絞吸船進(jìn)行施工時(shí)采用“近挖遠(yuǎn)吹、遠(yuǎn)挖近吹”的施工原則。在對該水庫

西側(cè)區(qū)域進(jìn)行清淤時(shí)，結(jié)合管線布置情況，每隔 3 公里增加接力泵，增加絞吸船的排泥距離，提高施工效率。

5.“拼裝式”絞吸式挖泥船適應(yīng)性分析

（1）由于該湖泊為平原湖泊，整體水位較淺，且無航道聯(lián)通其他水系。施工船舶無法通過水運(yùn)方式進(jìn)入該區(qū)域，因此擬采用“拼裝式”絞吸船進(jìn)行疏浚作業(yè)。在對絞吸船進(jìn)行合理拆解后，以平板汽車將各部件運(yùn)輸至施工區(qū)域，在水域邊緣布設(shè)裝卸點(diǎn)，通過陸上起重設(shè)備將該絞吸船體分塊吊于水面上進(jìn)行拼裝。接力泵及吹填管線也采用類似方式，在水面及水庫邊緣上進(jìn)行拼裝或連接，然后再通過錨艇牽引至施工區(qū)域。

（2）考慮到“拼裝式”絞吸船的有效吹距為4km，但超過3km吹填效率過低，而疏浚區(qū)域至吹填區(qū)域的最長距離約6km，擬通過增設(shè)串聯(lián)接力泵的方法，以滿足吹填施工要求。

6.施工工藝流程

絞吸船采用鋼樁定位，采用扇形橫挖法施工，通過離心泥泵在內(nèi)部產(chǎn)生真空，以此方式絞刀頭處泥漿吸入泥泵，并利用泥泵產(chǎn)生的動力，通過吹填管線將疏浚物輸送至吹填區(qū)，其工藝流程如下：

7.方案實(shí)施

7.1分條設(shè)計(jì)

本工程共需清淤擴(kuò)容淤泥2972萬m3，根據(jù)時(shí)間利用系數(shù)、工況影響系數(shù)、土質(zhì)影響系數(shù)、排距、排高影響系數(shù)計(jì)算，本工程選取800m3/h“拼裝式”絞吸式挖泥船，共需9艘。

根據(jù)分區(qū)形狀，將分別將施工區(qū)進(jìn)行分塊分條施工，以50m寬度為一條。施工時(shí)逐條進(jìn)行疏浚，為了防止漏挖，各施工條塊間重疊度應(yīng)按不少于2m施工。疏浚施工中，以防止出現(xiàn)漏挖現(xiàn)象。分條長度約2000m。由于該水庫清淤厚度為1m左右，厚度較小，不再進(jìn)行分層施工，在施工時(shí)采用一次性清淤至設(shè)計(jì)標(biāo)高施工。

7.2船舶進(jìn)點(diǎn)

該水庫防汛碼頭水深條件較好，可作為進(jìn)點(diǎn)區(qū)域。船舶進(jìn)點(diǎn)前，應(yīng)先布設(shè)好陸地管線，并將水下、水上管線拖至施工區(qū)附近區(qū)域備用，船舶進(jìn)點(diǎn)后，迅速將水下管線拖至指定位置，一端連接陸地管線，一端拋錨固定在放樣點(diǎn)，與水上管線連接，完成管線對接后，吹水沉管，調(diào)試正常后開始施工。

7.3吹填施工

結(jié)合該水庫大壩在壩后修建吹填圍堰，共分為8個(gè)吹填區(qū)，圍堰總長26km。8個(gè)吹填區(qū)總面積約6645畝，總長度約14.5公里，寬度約300m。納泥區(qū)高度8m，圍堰頂比納泥區(qū)高0.5m，為8.5m，圍堰邊坡1：2.5，圍堰頂寬3m。圍堰填筑土方為就地取土，分層碾壓，每30厘米碾壓一次。在排泥區(qū)域圍堰處布設(shè)高程控制符號，加強(qiáng)巡查、觀測，以確保吹填高程及吹填區(qū)安全。

7.4吹填施工

在施工時(shí)必須首先保證排泥區(qū)圍堰安全，排泥管線離吹填區(qū)的分區(qū)邊線距離不少于30m，排泥管口距離圍堰內(nèi)坡腳不小于5m，在施工過程中對管口的位置、方向及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，并采取鋪設(shè)彩條布和沙袋等措施防止水流對堤防的沖刷。

土方吹填根據(jù)工程施工區(qū)段、排距遠(yuǎn)近實(shí)施吹填。吹填施工步驟遵循規(guī)范要求，排泥管線經(jīng)灘地至吹填區(qū)后沿圍堰布設(shè)，首先對排泥區(qū)圍堰實(shí)施吹填防護(hù)后，排泥管口視吹填情況，順著圍堰延伸。

7.5納泥區(qū)排水

根據(jù)壩后吹填區(qū)分布，共劃分為8個(gè)吹填區(qū)，每個(gè)吹填區(qū)規(guī)劃排水口一處，結(jié)合施工圖設(shè)計(jì)和現(xiàn)場溝渠現(xiàn)狀，棄水通過排水口和排水渠排至就近的河道。排水口采用開敞溢流式閘板控制結(jié)構(gòu)，退水凈寬7m，采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。閘板采用優(yōu)質(zhì)厚木板，取放容易，能有效控制吹填區(qū)內(nèi)水位和退水濃度。排水渠引排水口水流排入附近水域，排水渠排水既要滿足排水要求，又必須滿足邊坡穩(wěn)定，且不能對周圍土質(zhì)產(chǎn)生沖刷。綜合工程地質(zhì)實(shí)際情況，單個(gè)排水渠設(shè)計(jì)為矩形磚砌明渠，坡降1%，過水面水泥砂漿抹面，排水渠設(shè)計(jì)底寬2.0m，邊墻高1.0m，平均每個(gè)吹填區(qū)排水渠長2km，總計(jì)約16km。

8.結(jié)語

在確定施工方案，明確船舶、接力泵配備后，合理布置管線，每艘拼裝式絞吸船工效可達(dá)5400m3/日，每月有效施工天數(shù)約為22-24日，每艘拼裝式絞吸船可完成清淤量為124200m3/月，投入9艘拼裝式絞吸船下可滿足施工強(qiáng)度要求，按期完成清淤工作。

本文基于內(nèi)陸湖泊清淤特點(diǎn)，選擇合適的拼裝式絞吸船進(jìn)行疏浚施工，合理安排施工方案，在保證施工效率的同時(shí)，盡可能降低總體油耗，達(dá)到節(jié)約成本，增加經(jīng)濟(jì)效益的目的，為今后類似工程提供參考借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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