接力泵工藝在海岸整治工程中的應(yīng)用

黃東 許哲銘

摘要：針對(duì)海岸整治工程水深條件限制、疏浚土質(zhì)復(fù)雜等問(wèn)題，文章采用絞吸式挖泥船與接力泵串聯(lián)吹填施工工藝，實(shí)現(xiàn)在有限的絞吸船功率情況下遠(yuǎn)距離、高效率地疏浚吹填作業(yè)，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：絞吸挖泥船;接力泵;海岸整治

中圖分類(lèi)號(hào)：U615.35+2A481692

0 引言

接力泵施工工藝在疏浚工程中應(yīng)用較多，能有效地解決遠(yuǎn)距離排泥吹填問(wèn)題。在正常條件下，挖泥船自身裝機(jī)功率能夠滿足常規(guī)排距要求，但當(dāng)工程設(shè)計(jì)要求輸送距離超過(guò)了挖泥船額定排距時(shí)，特別是在湖泊環(huán)保疏浚、海岸整治疏浚等工程建設(shè)中，通常會(huì)因水深條件限制要選用施工吃水較小的挖泥船，此類(lèi)挖泥船額定排距相對(duì)較小。為了滿足遠(yuǎn)距離輸送要求，通常采用增加接力泵的方法來(lái)增大排距。本文以茅尾海綜合整治工程為例，就接力泵工藝在海岸整治工程中的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行介紹和分析。

1 工程概況

茅尾海綜合整治工程通過(guò)對(duì)海岸進(jìn)行整治疏浚增加茅尾海納潮量，加大茅尾海潮流動(dòng)力強(qiáng)度，增強(qiáng)落潮流對(duì)泥沙的沖刷減淤作用，保障欽州港的可持續(xù)發(fā)展，改善茅尾海海產(chǎn)養(yǎng)殖條件，提高當(dāng)?shù)厝罕姷氖杖胨健９こ淘O(shè)計(jì)清淤面積18 km2，疏浚土方量1 600萬(wàn)m3，疏浚區(qū)域水深條件差，低潮時(shí)大面積露灘，需要候潮進(jìn)行疏浚施工。

根據(jù)地質(zhì)勘探顯示，疏浚區(qū)表層為淤泥質(zhì)土，其下層為細(xì)砂到粗砂層，占疏?？偭康?0%，硬土質(zhì)層為黏土、粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化泥巖，占約30%，按設(shè)計(jì)挖至-2.5 m，此深度硬土質(zhì)層不多，主要為中粗砂。另外，施工區(qū)域處于茅尾海欽江出口處，原來(lái)大部分為大蠔養(yǎng)殖區(qū)，因多年海養(yǎng)沉積的混凝土蠔樁、蠔餅及蠔殼等雜物大量存在于表層淤泥中，對(duì)疏浚效率有較大的影響。

2 工藝比選分析

根據(jù)本工程施工區(qū)域水深淺、需乘潮施工的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)浚深-2.5 m，當(dāng)乘潮水位為+0.10 m時(shí)，能滿足原設(shè)計(jì)方案采用的980 m3/h絞吸挖泥船2.60 m吃水要求。但因納泥區(qū)調(diào)整，其中有600萬(wàn)m3疏浚物要求排距>8.0 km，且對(duì)應(yīng)整治疏浚區(qū)面積大，使用980 m3/h絞吸挖泥船無(wú)法達(dá)到排距要求，如果用抓斗船倒運(yùn)淤泥至靠近納泥區(qū)再用絞吸船將淤泥吹填上岸，則需為泥駁開(kāi)挖臨時(shí)運(yùn)輸航道，不但要增加投資，工期也很長(zhǎng)，而采用具有遠(yuǎn)距離吹填能力的大型絞吸挖泥船又沒(méi)有足夠水深條件讓其進(jìn)場(chǎng)施工。

為解決工程水深淺、納泥區(qū)距離遠(yuǎn)、疏浚土雜物多等問(wèn)題，同時(shí)減少對(duì)附近海產(chǎn)養(yǎng)殖以及漁船通航的影響，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定采用絞吸挖泥船與接力泵站串聯(lián)吹填的方案。

3 接力泵參數(shù)分析

工程投入1 600 m3/h絞吸挖泥船一艘，船上泥泵總揚(yáng)程為100 m，選用接力泵的泥泵揚(yáng)程為60 m。

3.1 水力參數(shù)計(jì)算

參照水力計(jì)算式并結(jié)合國(guó)內(nèi)其他工程經(jīng)驗(yàn)，接力泵的數(shù)量可以通過(guò)設(shè)備總揚(yáng)程與全過(guò)程輸送總水頭損失的匹配關(guān)系來(lái)推算。

3.1.1 管線沿程水頭損失

沿程水頭損失推算采用在長(zhǎng)距離管道工程水力計(jì)算應(yīng)用中具有廣泛的適用性的魏斯巴赫-達(dá)西公式，見(jiàn)式（1）：

H挖——挖深水頭損失，取5 m;

Hd——?jiǎng)幽芤鸬淖枇p失，計(jì)為3 m，代入上式計(jì)算得L=3 663 m。

疏浚土主要為淤泥質(zhì)土及中粗砂，且含有大量固體雜物，在施工過(guò)程中泥漿濃度會(huì)有較大的變化。為保證接力泵站前泵余壓為正值，避免因泥漿濃度變化造成水錘等不良現(xiàn)象。同時(shí)考慮所設(shè)站點(diǎn)地理?xiàng)l件，選取地基較好的位置放置陸上接力泵站，故取比計(jì)算值略小值，距離絞吸船3 620 m位置作為站點(diǎn)。

4 實(shí)際生產(chǎn)控制

經(jīng)過(guò)理論計(jì)算，確定接力泵的數(shù)量與位置后，實(shí)施裝機(jī)鋪管作業(yè)。鋪管前詳細(xì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘，水上鋪管盡量順直并平行于漲落潮方向，避免管線過(guò)多彎折。實(shí)際鋪設(shè)長(zhǎng)度為水上管670 m，水下管至接力泵站2 950 m，接力泵站至納泥區(qū)2 150 m，陸上管線680 m，管線總長(zhǎng)6 450 m。

安裝好設(shè)備后進(jìn)行試挖，開(kāi)機(jī)時(shí)先抽清水，待清水到達(dá)接力泵位置時(shí)，再開(kāi)啟接力泵，然后開(kāi)始抽泥漿，控制泥漿濃度為10%～13%，實(shí)測(cè)流速為4.2～4.3 m/s，實(shí)際平均生產(chǎn)效率950 m3/h。經(jīng)過(guò)調(diào)試，確定合理流速及濃度控制范圍，明確絞吸挖泥船泥泵轉(zhuǎn)速與接力泵的泥泵轉(zhuǎn)速協(xié)調(diào)關(guān)系。

疏浚時(shí)，控制好挖泥深度、橫移速度，針對(duì)疏浚土內(nèi)含雜物較多以及抓斗船卸泥厚度不均的情況，注意觀察泥漿濃度及壓力參數(shù)變化，避免出現(xiàn)局部壓力或負(fù)荷過(guò)大的情況?？刂平g吸挖泥船的泥泵轉(zhuǎn)速與接力泵轉(zhuǎn)速相匹配，避免造成接力泵泵前壓力過(guò)小或出現(xiàn)負(fù)壓的情況，加強(qiáng)對(duì)出泥口的監(jiān)測(cè)，并與絞吸挖泥船及接力泵儀表參數(shù)作對(duì)比，同時(shí)避免因流速高或過(guò)低時(shí)，疏浚土中雜物含量發(fā)生變化對(duì)整體輸送效率的影響。

絞吸挖泥船要充分利用漲潮進(jìn)行施工，提高時(shí)間利用率，在候潮期間加緊檢修與維護(hù)，及時(shí)清除絞吸挖泥船絞刀、吸口、泥泵、管頭以及接力泵內(nèi)積存的雜物，減少有效施工時(shí)間內(nèi)的設(shè)備故障率。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）接力泵工藝?yán)碚撚?jì)算結(jié)果與應(yīng)用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基本相符，可以通過(guò)水力計(jì)算來(lái)進(jìn)行工前的工藝分析及參數(shù)選擇。

（2）接力泵與挖泥船的功率匹配是關(guān)鍵內(nèi)容，需結(jié)合工程實(shí)際情況予以分析調(diào)整，并加強(qiáng)施工過(guò)程控制，最大程度融合設(shè)備能力。

（3）絞吸船與接力泵串聯(lián)施工較好地解決了海岸整治疏浚因水深淺無(wú)法使用大功率疏浚船舶的突出問(wèn)題，達(dá)到了降低投資、提高效率的目的，可為類(lèi)似工程開(kāi)發(fā)建設(shè)提供參考。

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收稿日期：2020-04-17