淺談長江口航道維護(hù)耙吸船施工工藝

張亞

摘 要：本文試圖通過多年長江口航道維護(hù)實(shí)踐，分析總結(jié)長江口航道維護(hù)耙吸船施工工藝，以期針對(duì)航道不同區(qū)段、不同淤淺尋求科學(xué)合理的施工工藝，對(duì)施工進(jìn)行可操縱性指導(dǎo)，進(jìn)而提高航道維護(hù)效率。

關(guān)鍵詞：長江口航道;耙吸船;施工工藝

中圖分類號(hào)：U61? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）03-0050-03

長江是我國的黃金水道，流經(jīng)七省二市，貫穿我國人口和產(chǎn)業(yè)最密集的地區(qū)，長江口深水航道于2011年5月18日正式進(jìn)行維護(hù)，全長125.27km，設(shè)計(jì)深度12.5m（理論最低潮面），設(shè)計(jì)底寬350～460m。長江口航道回淤特征有：回淤總量大、回淤空間分布高度集中、回淤的時(shí)間分布高度集中的特點(diǎn)。長江口深水航道為無備淤水深航道，采用定深挖泥、隨淤隨挖的維護(hù)模式。多家科研單位、國內(nèi)專家、多家大型國有施工企業(yè)多年來不遺余力地投入到該航道治理的研究中，長江口航道經(jīng)13年的建設(shè)及近10年的維護(hù)實(shí)踐，積累了豐富的治理經(jīng)驗(yàn)，其中航道維護(hù)疏浚的施工工藝日趨成熟，高效地保障航道安全暢通。參建單位及專家對(duì)于維護(hù)疏浚施工工藝的研究始終沒有停止，本文試圖通過多年長江口航道維護(hù)實(shí)踐，分析總結(jié)長江口航道維護(hù)耙吸船施工工藝，以期針對(duì)航道不同區(qū)段、不同淤淺尋求科學(xué)合理的施工工藝，對(duì)施工進(jìn)行可操縱性指導(dǎo)，進(jìn)而提高航道維護(hù)效率。

1 一般工藝

長江口航道維護(hù)疏浚主要船機(jī)設(shè)備為耙吸式挖泥船，經(jīng)多年實(shí)踐，以艙容9000立方以上耙吸船為宜。施工方法主要為裝艙溢流法，其一般施工過程是：耙吸挖泥船進(jìn)入指定的開挖帶內(nèi)，將耙管放至水平狀態(tài)后啟動(dòng)泵機(jī)，將耙頭下放至泥面，將耙管內(nèi)的清水直接排出舷外，待泥管充盈高濃度泥漿后再打開進(jìn)艙閘閥裝艙;當(dāng)泥艙裝滿后仍繼續(xù)泵吸泥漿進(jìn)艙，使泥艙上層低濃度的渾水從溢流口溢出。根據(jù)不同土質(zhì)和船機(jī)特性控制裝艙溢流時(shí)間，盡可能使泥艙的裝載量達(dá)到最大，然后停泵起耙，把裝載的泥砂運(yùn)到指定拋泥位置卸泥。

2 枯季疏浚掃淺工藝

長江口深水航道每年12月—次年5月為枯季，期間回淤量少，約占全年回淤總量的15%左右。掃淺原則為加強(qiáng)水深監(jiān)測，保證每月1～2次航道全測、2次加密測量。可根據(jù)航道測量水深情況和氣象條件研判深水航道沖淤變化頻繁變動(dòng)段在后續(xù)一定時(shí)段的回淤態(tài)勢，在航道處于強(qiáng)潮動(dòng)力周期時(shí)段，對(duì)淺值小于或等于20cm的淺點(diǎn)可暫不安排掃淺施工，通過水流沖刷和定期水深監(jiān)測，沖刷效果顯現(xiàn)后再安排疏浚船舶施工航槽內(nèi)仍然存在的淺點(diǎn)或淺區(qū)，以提高掃淺效率。

對(duì)航道零星淺點(diǎn)、小塊異形淺區(qū)，為加快掃淺進(jìn)度和降低維護(hù)疏浚量，可在保證施工和航行安全的前提下，采用“正倒車"法、長短距往返掃淺施工法、"S型”、“8字型”、“米字型”以及大斜線等多種不同施工方法（見圖1）進(jìn)行疏浚掃淺維護(hù)。

對(duì)航道零星淺點(diǎn)和小塊異形淺區(qū)，可在航槽內(nèi)通航船舶流較小時(shí)段，采用正倒車法，在短時(shí)間內(nèi)小范圍反復(fù)多次上線，加大小塊淺區(qū)過耙次數(shù)和過耙面積，快速掃除淺區(qū)范圍的淺點(diǎn)。

對(duì)航道菱形和形狀不規(guī)則淺區(qū)，可根據(jù)淺區(qū)形態(tài)在通航船舶流許可時(shí)段，分別采用“S型”、“8字型”、“米字型”及大斜線等施工方法，通過耙頭在短時(shí)間內(nèi)多次多方位掃過淺點(diǎn)，增加不規(guī)則淺區(qū)的過耙面積，通過耙齒切削和泥泵真空吸力清除淺區(qū)砂包恢復(fù)通航水深。

3 洪季琉浚掃淺工藝

長江口深水航道每年6月～11月為洪淤季節(jié)，隨著上游來水來砂增加，回淤量驟增且集中在上航道下段、下航道上段，為確保航道暢通，洪季掃淺采用與枯季不同的施工工藝。

3.1分段搭接施工

針對(duì)每次測圖合理分配施工力量，安排施工能力較強(qiáng)和操縱性靈活的挖泥船在集中回淤區(qū)段進(jìn)行分段施工，同時(shí)盡量安排船型相近或相同的船舶同區(qū)段施工，確保施工節(jié)奏一致，另外要求同區(qū)段施工船舶加強(qiáng)溝通協(xié)調(diào)，船舶流密集時(shí)，調(diào)整施工節(jié)奏，盡量避開同時(shí)槽內(nèi)施工。

3.2選用合理的疏浚機(jī)具

影響船舶施工效率的工藝因素有很多，采用合適的挖泥機(jī)具等疏浚設(shè)備至關(guān)重要。采用適用于挖掘長江口土質(zhì)的挖掘型耙頭（圖2），其耙頭須帶有液壓裝置用以調(diào)節(jié)活動(dòng)罩角度，且耙齒帶有高壓沖水噴嘴，遇密實(shí)土質(zhì)可啟用高壓沖水，提高施工效率，泥艙內(nèi)均有高壓沖水提高拋泥效率。

耙吸挖泥船各種耙齒如圖3所示。其中，寬齒：適用土質(zhì)為有機(jī)質(zhì)土、泥炭、淤泥土類、中砂類（開高壓沖水）以上;窄齒：適用土質(zhì)為粉土類（開高壓沖水）、細(xì)砂類以上（開高壓沖水）、碎石土類;雙犁形齒：使用土質(zhì)為粘性土類。

4 浮泥及驟淤影響下航道維護(hù)工藝

4.1驅(qū)趕浮泥的施工工藝

臺(tái)風(fēng)或寒潮大風(fēng)后，在航槽內(nèi)常會(huì)形成具有一定流動(dòng)性的較厚浮泥層。施工船舶應(yīng)根據(jù)浮泥的不同階段通過調(diào)整波浪補(bǔ)償器壓力和裝艙溢流時(shí)間，尋求在最短時(shí)間內(nèi)取得清除浮泥和恢復(fù)通航水深的效果。由于深水航道維護(hù)施工船舶的施工區(qū)段調(diào)整較為頻繁，不同施工區(qū)段的土質(zhì)也有一定區(qū)別，因此施工船舶必須定期做泥樣分析，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，確保高效掃淺。

4.2根據(jù)不同浮泥變化階段的施工工藝

4.2.1浮泥生成和發(fā)育期

隨著氣溫上升、臺(tái)風(fēng)影響等天氣因素的變化，在浮泥早期出現(xiàn)時(shí)應(yīng)對(duì)深水航道重點(diǎn)回淤區(qū)段每日開展浮泥動(dòng)態(tài)監(jiān)測，通過高低頻水深研判浮泥范圍和厚度，根據(jù)浮泥分層密度研判其對(duì)深水航道內(nèi)通航船舶的安全影響，同時(shí)加強(qiáng)觀察浮泥區(qū)域施工耙吸船舶的進(jìn)艙泥樣和裝艙濃度的變化，要求在浮泥區(qū)域施工的船舶適時(shí)增大高壓沖水壓力，延長裝艙溢流時(shí)間，加強(qiáng)對(duì)浮泥體的擾動(dòng)，以促進(jìn)航槽內(nèi)浮泥的擴(kuò)散和被水流帶出航槽。

4.2.2浮泥發(fā)育高峰期

浮泥發(fā)育高峰和峰值階段，在加強(qiáng)疏浚船舶投入的基礎(chǔ)上，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整施工參數(shù)，保持高壓沖水的（高）壓力值，落潮時(shí)段應(yīng)適當(dāng)增加溢流時(shí)間，借落潮優(yōu)勢流沖散浮泥，漲潮時(shí)段可適度減少溢流時(shí)間，減少浮泥向上游移動(dòng)，盡快降低浮泥層厚度，以促進(jìn)航槽內(nèi)水深的恢復(fù)。

4.2.3浮泥消散期

應(yīng)在保持高峰階段施工工藝的基礎(chǔ)上，采取由航槽內(nèi)向航槽外布線施工的方法，在促進(jìn)浮泥消散的同時(shí)，優(yōu)先保障航槽中部水深的恢復(fù)和航行船舶的通航安全度，并保持高壓沖水壓力值，繼續(xù)促進(jìn)浮泥消散，提高清淤效果。

4.2.4浮泥固結(jié)階段

經(jīng)過一定時(shí)間的強(qiáng)化疏浚后，航槽內(nèi)仍會(huì)殘存部分未清除盡的浮泥，該階段部分浮泥將固結(jié)在河床表面形成淤泥質(zhì)回淤土，此時(shí)應(yīng)恢復(fù)常規(guī)施工工藝，將高壓沖水恢復(fù)到正常值，并恢復(fù)常規(guī)的溢流時(shí)間。該階段應(yīng)加強(qiáng)浮泥影響區(qū)域的水深監(jiān)測，并對(duì)殘余的淺區(qū)淺點(diǎn)采用針對(duì)性工藝進(jìn)行掃淺。

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