耙吸式挖泥船-長航道掃淺施工質(zhì)量控制

鄭曉坤，楊 斌

(中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510290)

1 工程概述

1.1 工程簡介

錦州港附近海區(qū)屬不規(guī)則半日潮海區(qū)，海況較差，多年平均風(fēng)速3.8 m/s，6級以上大風(fēng)出現(xiàn)頻率為7.2%，冷暖氣流交替，常形成大霧，固定冰期從每年12月下旬到翌年3月上旬。

錦州港航道拓寬工程設(shè)計要求為航道兩邊各拓寬50 m，航道長約31 km，設(shè)計標(biāo)高為-17.9 m，允許超深0.4 m，超寬3.0 m，拓寬邊坡為1∶4。工程經(jīng)過2011年、2012年的施工已經(jīng)完成了大部分設(shè)計工程量，包括合同要求的絞吸船吹填施工及耙吸船艏吹施工。

1.2 掃淺施工船型選擇及相關(guān)參數(shù)

由于航道跨度長、掃淺面積大、淺點分布零散，加之錦州港進(jìn)出港船舶繁多，部分施工區(qū)海域為海上軍事試驗區(qū)，施工干擾較大，考慮到施工任務(wù)重且掃淺施工需要較高的靈活性，故初步擬定由抓斗船輔助耙吸式挖泥船進(jìn)行掃淺施工。綜合考量剩余工程量、工期及成本考量等原因，最終確定由一艘5200 m3耙吸船、三組抓斗及一艘耙平器負(fù)責(zé)掃淺任務(wù)。

根據(jù)工程剩余工程量、掃淺范圍、施工區(qū)土質(zhì)，以及水流、風(fēng)浪、施工干擾等其它因素，項目安排耙吸式挖泥船至8～31 km段外航道及全航道航槽施工，抓斗船組則負(fù)責(zé)航道8 km以內(nèi)的拓寬區(qū)域掃淺，耙平器輔助配合耙吸船清除孤立硬點。

2 分析與討論

2.1 質(zhì)量控制主觀因素

從整個施工工藝及整體部署來看，“廣州號”首先安排在航道最外段29～31.5 km段進(jìn)行掃淺施工，同時根據(jù)測量、天氣、軍演等因素調(diào)整至航道26～29 km、23～26 km或者8～12 km等里段，遵循由外往里逐步推進(jìn)的原則施工[1～3]；船上人員經(jīng)過多年的施工經(jīng)驗已掌握了合理的裝艙溢流時間，并總結(jié)有合理的裝艙時間。耙平器合理配合“廣州號”拖耙施工，一定數(shù)量的孤立淺點移交“航鋒二號”掃除，發(fā)揮耙吸船進(jìn)行其他施工段大面積的掃淺。部署及所采取的施工工藝均科學(xué)合理。

2.2 質(zhì)量控制客觀因素

客觀的軍演及天氣影響停工在長航道掃淺中可內(nèi)外段靈活調(diào)整，占用時間占比較小。

2.3 質(zhì)量控制設(shè)備狀態(tài)

反觀實施過程中通過分析，除了施工土質(zhì)硬、粘性大(土質(zhì)80%以上為7級土，以高塑性粘土為主，土質(zhì)較為堅硬)，耙吸船設(shè)備自身如下狀態(tài)因素影響極大。

(1)右耙耙臂過長。耙臂過長不僅造成了操作上多余的工作量，而且降低了泥泵吸力，影響泥泵泵效，從而降低了掃淺效率。

(2)耙管磨損嚴(yán)重。耙管下層厚度經(jīng)測厚發(fā)現(xiàn)磨損比較嚴(yán)重，尤其是靠近耙頭段厚度最薄的只有7 mm，隨時會造成穿孔，有停工的可能且影響安全生產(chǎn)。

(3)左耙定深不準(zhǔn)。由于左耙定深跳動幅度比較大，將嚴(yán)重影響本工程的掃淺任務(wù)。經(jīng)常檢查排除了控制系統(tǒng)的傳感器問題，更換部分電纜，并與公司技術(shù)中心溝通，聘請外單位專家檢查，仍發(fā)現(xiàn)左耙定深跳動80 cm左右，且耙頭一觸海底深度顯示立馬加大70 cm左右。

(4)泥漿濃度低?！皬V州號”左耙頭磨損嚴(yán)重致使整體重量變輕，挖掘能力降低，而且需經(jīng)常燒焊覆板，修理時間多，導(dǎo)致挖泥效率低。

3 改進(jìn)措施與對策

3.1 情況調(diào)查

經(jīng)過2011年、2012年的施工已經(jīng)完成了大部分設(shè)計工程量，包括合同要求的絞吸船吹填施工及耙吸船艏吹施工，完成工程量約1895萬m3。2013年的剩余工程量為426萬m3，占實際浚前工程量約為18%，工程進(jìn)入掃淺施工階段。

工程航道長31 km，拓寬及航槽區(qū)域均需要掃淺，掃淺面積大且總面積達(dá)到了12 km2，淺點分布零散，遍布整個航槽及拓寬區(qū)域，且航槽底質(zhì)多為硬質(zhì)粘土，開挖效率較低，掃淺任務(wù)艱巨。另一方面，錦州港進(jìn)港航道船舶進(jìn)出密度大，避讓頻繁，部分施工區(qū)海域為軍事海上試驗區(qū)，施工干擾較大。錦州港西南風(fēng)和北風(fēng)為常風(fēng)向及強(qiáng)風(fēng)向，突風(fēng)頻繁，同時冷暖氣流對流，經(jīng)常形成大霧，影響施工。

“廣州號”于2013年6月4日進(jìn)場開始掃淺施工，5月份8km往外剩余淺點面積為118萬m2，淺點數(shù)為28935個，施工到8月份掃淺面積減少至約60萬m3，淺點數(shù)減少至9115個。“廣州號”在此段時間段里，6月份里主要在航道26～31.5 km段的航槽及拓寬區(qū)域進(jìn)行掃淺施工；7月份主要在航道16～23 km以及26～31.5 km段的航槽及拓寬區(qū)域進(jìn)行掃淺施工；8月份主要在8～12 km以及23～31.5 km段的航槽及拓寬區(qū)域進(jìn)行掃淺施工。8～31.5 km段航道的航槽及拓寬區(qū)域的底質(zhì)基本上以粘土為主，土質(zhì)相同。根據(jù)測深結(jié)果，“廣州號”開始掃淺的6月份里掃淺效率一般，至7、8月份掃淺施工效率較為理想。

3.2 對策

耙吸船是航道掃淺施工中的主要力量，有著靈活、高效、環(huán)保的優(yōu)勢[4，5]，但在實施過程中依舊遇到很多問題。除了客觀的土質(zhì)、軍演干擾問題，還有主觀的組織、積極性問題。該項目在實施過程中，通過采取切實可行的施工措施、方法使效率及質(zhì)量都有了提高，部分改進(jìn)實施如下。

(1)更換新的耙頭。從“廣州號”進(jìn)場后發(fā)現(xiàn)左耙頭已經(jīng)磨損嚴(yán)重，整體重量變輕，且施工段土質(zhì)較硬，耙齒受損嚴(yán)重。在部分施工段方解石、粘土含量高，耙齒不易破土，經(jīng)常拉斷耙齒座，導(dǎo)致需要經(jīng)常修復(fù)耙齒。項目部經(jīng)與船干、公司溝通，了解到公司有新耙頭的備件，故馬上安排從廣州發(fā)貨至錦州，更換新的耙頭。

實施效果：經(jīng)更換后的新耙頭重量由9 t變?yōu)?3.5 t，大大提高了耙頭的破土能力，開挖粘土效率明顯提高。而且在新耙頭上能加裝合適的格柵，防止方解石、舊漁網(wǎng)吸進(jìn)泥泵，同時又回裝了清耙鋼絲，縮短了清耙時間，提高施工效率和清耙人員的安全，避免粘土掉落砸到人或耙管里倒流的水噴濺到身上。

(2)截短右耙耙臂長度至30 m。針對生產(chǎn)實際挖泥器械的調(diào)整：來錦州港之前“廣州號”右耙管已加長，挖深能力到達(dá)45 m，遠(yuǎn)大于錦州港挖深17.9 m的要求，且“廣州號”耙管不加長時本身有30 m的挖深能力。為提高泵效及耙頭的破土能力，利用靠泊檢修時間移去右耙管一節(jié)，恢復(fù)原來的30 m的挖深能力。最終開挖濃度明顯提高，施工效率提高大約10%。

(3)對左右耙管進(jìn)行燒焊覆板加固。2013年初，“廣州號”已在珠江口取砂區(qū)揭覆蓋層施工了幾個月，6月4日抵達(dá)錦州港時已近修船期(原計劃7月修船)，主要挖泥器械、管路已有較大程度的磨損。來到錦州港，方解石、中粗砂、細(xì)砂更加劇了挖泥器械、管路的磨損。所以“廣州號”檢修時把2條耙管內(nèi)的下部(圓弧的1/3)附板加強(qiáng)。最終不但保證了強(qiáng)度，而且維護(hù)了管路氣密性及泥泵泵效。

(4)調(diào)整定深系統(tǒng)，更換旋轉(zhuǎn)接頭。左耙定深不準(zhǔn)，根據(jù)分析一方面可能是傳感器線路及控制主板的問題，另一方面可能是左耙旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)部松動，需要換新旋轉(zhuǎn)接頭。經(jīng)過現(xiàn)場多方努力很快排除了第一個原因，最后跟技術(shù)中心和備件物資部反映情況，旋轉(zhuǎn)接頭馬上從廣州發(fā)貨，到件后馬上安裝。最后左耙定深系統(tǒng)恢復(fù)正常，施工質(zhì)量控制得以保證。

3.3 掃淺效果

“廣州號”號在6月25日至7月24日以及7月25日至8月25日兩個月的掃淺面積及施工情況進(jìn)行統(tǒng)計：①7月份施工30 d，運轉(zhuǎn)總時間659h，經(jīng)實際測量減少淺點面積達(dá)21萬m2，減少淺點數(shù)達(dá)到7991個。②8月份施工32 d，運轉(zhuǎn)總時間654.5 h，經(jīng)實際測量減少淺點面積達(dá)到24萬m2，減少淺點數(shù)達(dá)到10602個。故實際月效率為240000/32×30=22.5萬個/月；10602/32×30=9939個/月。

改進(jìn)過程中，“廣州號”號的掃淺施工效率由原來的18萬m2/月提高至22.5 m2/月，效果切實得到了改善。

4 結(jié)語

通過質(zhì)量控制實踐，該項目年度的掃淺任務(wù)提前半個月完成，如按中型耙吸船800萬元/月的成本計算，節(jié)約成本為400萬元，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。“廣州號”在錦州港航道拓寬工程掃淺質(zhì)量控制過程中的成功實踐，既增加了效益又使工期滿足了合同的要求，得到了業(yè)主的好評，所取得的效益是難以估計的。可為今后類似掃淺工程提供借鑒。