絞吸式挖泥船疏浚施工技術(shù)

摘要：以沙潁河航道整治疏浚工程為實(shí)際案例，通過(guò)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行全面檢索、嚴(yán)格篩選與深入分析，系統(tǒng)梳理了絞吸式挖泥船在疏浚工程領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀、施工工藝流程、關(guān)鍵技術(shù)要領(lǐng)以及優(yōu)化改進(jìn)措施等方面的研究進(jìn)展，為該領(lǐng)域的后續(xù)深入研究及實(shí)際工程應(yīng)用提供具有參考價(jià)值的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：絞吸式挖泥船  疏浚  施工技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，江河湖泊淤積問(wèn)題日益嚴(yán)峻，對(duì)防洪安全、通航順暢及水生態(tài)功能造成負(fù)面影響。絞吸式挖泥船憑借其經(jīng)濟(jì)高效、操控便捷、施工效率卓越以及結(jié)構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在江河湖泊清淤、航道挖掘以及吹填造地等工程中得到廣泛應(yīng)用。眾多學(xué)者圍繞絞吸式挖泥船疏浚施工技術(shù)展開(kāi)研究，為提升工程質(zhì)量與效率提供了有力支持。

一、工程概況

沙潁河是淮河重要支流，發(fā)源于河南伏牛山，自西向東流經(jīng)豫皖兩省多地，全長(zhǎng)620公里，安徽段流域面積約4112平方公里。在沙潁河航道整治工程中，HD-02標(biāo)段受關(guān)注，該標(biāo)段施工范圍從太和二橋K39+000至茨河鋪K64+000，長(zhǎng)25公里，主要建設(shè)疏浚、堤防工程，土質(zhì)疏浚以4級(jí)土為主。施工采用200立方米/小時(shí)的絞吸式挖泥船，其總長(zhǎng)38米、型深1.4米，最大挖深8米、挖寬40米，適宜開(kāi)挖沙質(zhì)土、淤泥等松軟河底。

二、施工工藝比選

沙潁河太和段航道疏浚工程結(jié)合工程量、工期、土質(zhì)等多因素，對(duì)比分析了絞吸式與抓斗式挖泥船技術(shù)性能。

絞吸式挖泥船是水力與機(jī)械結(jié)合的疏浚方式，利用泥漿泵輸送泥土，過(guò)程中不散落污染，單船作業(yè)無(wú)需輔助設(shè)備，采用邊錨、鋼樁步進(jìn)移位，DGPS 定位，對(duì)原狀土擾動(dòng)小、污染低，在滇池草海環(huán)保疏浚工程中表現(xiàn)良好，適合湖泊及河流疏浚，工藝成熟。

抓斗式挖泥船是機(jī)械式疏浚方式，用抓斗挖掘水下泥砂，施工需泥駁和吸泥船配合，為多船作業(yè)，對(duì)環(huán)境管理要求高，開(kāi)發(fā)式作業(yè)對(duì)大氣和水環(huán)境影響大，且難精確定位，對(duì)原狀土擾動(dòng)大，施工質(zhì)量難控。

三、施工原理

絞吸式挖泥船以其操作簡(jiǎn)便易懂，極易上手脫穎而出，成為沙潁河太和段疏浚工程的關(guān)鍵設(shè)備。在施工過(guò)程中，挖泥船巧妙地借助船尾的臺(tái)車(chē)實(shí)現(xiàn)鋼樁的精準(zhǔn)定位與平穩(wěn)前進(jìn)，同時(shí)利用絞刀橋梁臂兩側(cè)的橫移鋼絲繩與固定在挖槽兩側(cè)的錨相連，通過(guò)絞車(chē)的靈活牽引，使挖泥船在預(yù)設(shè)的控制擺角范圍內(nèi)左右自如擺動(dòng)，作業(yè)時(shí)，旋轉(zhuǎn)的絞刀深入河底，將土壤輕松絞松并與水充分混合，形成泥漿，經(jīng)過(guò)輸泥管的泵運(yùn)，被精準(zhǔn)地送至指定區(qū)域。而挖泥船的前進(jìn)，則是通過(guò)兩根樁的巧妙交替運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步向前。見(jiàn)圖1。

圖1：  絞吸式挖泥工作方式

四、施工工藝

絞吸船航道疏浚常采用步進(jìn)橫挖法順?biāo)┕ぃ鶕?jù)疏浚范圍采用分層、分條、分段等方式。以絞吸式挖泥船主樁為步進(jìn)樁，副樁為定位樁，設(shè)于挖槽中心線（分條施工），作為橫移中心，收放橫移錨纜，泥土經(jīng)排泥管道輸送至拋泥區(qū)。施工流程包括拖船至設(shè)計(jì)位置，GPS定位挖槽起點(diǎn)，接卡排泥管線，確定絞刀位置并下放橋梁。嚴(yán)格控制挖泥船遷移距離，一般在0.5至1.5米間。具體施工方式包括：分層式，針對(duì)泥層厚、無(wú)法一次挖至設(shè)計(jì)線的情況，制定分層厚度需考慮船舶機(jī)具安全和坡比，科學(xué)論證方案。分條式，針對(duì)挖槽寬度寬的航道，一槽難挖至設(shè)計(jì)寬度時(shí)采用，選擇依據(jù)航道自然條件，淤泥夾砂河段需考慮砂的密實(shí)度和粘性適當(dāng)調(diào)整寬度，粘土類(lèi)河段則根據(jù)軟硬程度調(diào)整。分段施工，挖槽彎曲或過(guò)長(zhǎng)時(shí)，需分段設(shè)計(jì)，結(jié)合挖泥船航行回旋角度設(shè)計(jì)曲度半徑。

五、技術(shù)要領(lǐng)

在航道疏浚中，吸式挖泥船需重點(diǎn)把控邊錨拋設(shè)、排泥管線布設(shè)及施工與通航安全。

邊錨拋設(shè)時(shí)，于船艏兩側(cè)與中心線成75°方向拋設(shè)兩只邊錨，錨位設(shè)于挖槽邊線外一定距離，并隨船行進(jìn)25m移動(dòng)一次。為提高效率，拋設(shè)與移位采用絞錨艇輔助，并利用GPS定位，確保邊錨不拋入作業(yè)航道，同時(shí)在錨上設(shè)置警示標(biāo)志。

排泥管線布設(shè)需考慮作業(yè)區(qū)水流流速、流向及管線長(zhǎng)度，選擇合適的移動(dòng)路徑，嚴(yán)禁占用航道。

施工期間，采取順流作業(yè)方式，沿紅浮連線在航道外作業(yè)，并安排安全人員隨時(shí)觀察邊錨及浮管，確保錨浮燈完好，根據(jù)水面船舶通行情況隨時(shí)注意通行安全，以降低對(duì)航道通行的影響。

六、技術(shù)措施

（一）改進(jìn)施工工藝

1.作業(yè)效率提升：減少移船移錨時(shí)間，結(jié)合土質(zhì)特點(diǎn)合理選擇分層開(kāi)挖方式（大、小分層），如上軟下硬或淤泥黏土層優(yōu)先大分層。

2.泵組配置優(yōu)化：通過(guò)數(shù)據(jù)分析調(diào)整艙內(nèi)泥泵與潛水泵組合，如從2臺(tái)艙內(nèi)泵+1臺(tái)潛水泵優(yōu)化為1臺(tái)艙內(nèi)泵+1臺(tái)潛水泵，降低施工成本。

3.挖泥時(shí)間延長(zhǎng)：在小時(shí)產(chǎn)量穩(wěn)定時(shí)，通過(guò)增加挖泥時(shí)間提升效率。

（二）優(yōu)化排泥管線布設(shè)

1.管線長(zhǎng)度縮短：設(shè)計(jì)排泥路線圖，減少管線布設(shè)長(zhǎng)度和接卡距離，降低能耗。排泥管采用4米×Φ480mm鋼管與1.5米×Φ480mm膠管，轉(zhuǎn)彎處用彎管連接，管道間以法蘭加膠墊圈相接。水上管線為自浮式鋼管與膠管間隔連接，一端連施工船排泥管，另一端裝空氣釋放閥接水下管，中間每100米設(shè)錨固定，全線法蘭連接。航道影響區(qū)鋪設(shè)適量水下輸泥管線（潛管），連接水上與陸地管線。陸上排泥管線經(jīng)圍堰入吹填區(qū)，沿堤向排泥場(chǎng)延伸，遇道路則建坡道或破路下埋，確保道路暢通。

2.直線布設(shè)升級(jí)：水上、陸上管線盡量直線布設(shè)，接卡處做好標(biāo)志，避免過(guò)度彎曲。主管道布置于沖填區(qū)中部，支管沿堤腳布置，連接方式視現(xiàn)場(chǎng)條件而定，常用大于90°的鋼性彎管或軟管增大轉(zhuǎn)彎半徑。狹長(zhǎng)沖填區(qū)采用分段沖填拆管法，到達(dá)主管位置后向前接管繼續(xù)沖填。大范圍沖填區(qū)在支管中插接軟管或等徑三通管，以延伸管道至未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域。無(wú)法直接接管時(shí)，設(shè)置兩處出泥管口，交替沖填、接管，確保連續(xù)作業(yè)和沖填質(zhì)量。

3.布設(shè)高度降低：吹填管線地面高度以施工區(qū)設(shè)計(jì)高度為基準(zhǔn)，宜低不宜高。

（三）升級(jí)開(kāi)挖模式

傳統(tǒng)小分層模式雖穩(wěn)定，但效率較低。建議結(jié)合土質(zhì)特點(diǎn)選擇大分層或混合分層模式，提升整體施工效率。

七、提升增效

（一）找準(zhǔn)開(kāi)挖方向

在航道疏浚作業(yè)中，吸式挖泥船需精心選擇開(kāi)挖方向。依據(jù)水流方向的差異，我們可將施工方式細(xì)分為順流施工與逆流施工。在選擇時(shí)，務(wù)必充分考慮施工的安全性與效率性，同時(shí)，也要竭力避免航道淤積現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)河道水流流速低于0.5m/s時(shí)，順流施工無(wú)疑是更為穩(wěn)妥的選擇；而當(dāng)流速超過(guò)0.5m/s時(shí)，逆流施工則能更好地保障施工效果。

（二）準(zhǔn)確開(kāi)挖深度

為確保施工精度，作業(yè)人員需密切關(guān)注河道水情的變化，合理設(shè)置固定水尺與臨時(shí)水尺，以便及時(shí)準(zhǔn)確地讀取水位信息，有效預(yù)防碰撞事故的發(fā)生。同時(shí)，還需定期對(duì)水尺進(jìn)行檢查與校正，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)水位的變化靈活調(diào)整絞刀的下放深度，確保開(kāi)挖深度既符合設(shè)計(jì)要求，又充分考慮了河水流速和土質(zhì)回淤等實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)科學(xué)施工。

（三）精準(zhǔn)中心線及開(kāi)挖邊線的施工放樣

為切實(shí)保障施工的準(zhǔn)確性，我們需在施工斷面的左右兩岸精準(zhǔn)設(shè)置控制樁和方向樁，并確保它們與河床中心保持等距離。設(shè)置完成后，還需及時(shí)進(jìn)行校核，確保樁位的準(zhǔn)確無(wú)誤。依據(jù)設(shè)計(jì)位置和樁號(hào)，我們應(yīng)精心設(shè)置施工斷面，并在曲線處增設(shè)多個(gè)扇形斷面，以嚴(yán)格控制斷面間距。此外，在放樣過(guò)程中，還需巧妙設(shè)置橫斷面、橫向和縱向標(biāo)志，為夜間施工提供安全保障。這些標(biāo)志可采用燈標(biāo)、浮標(biāo)或標(biāo)桿等形式，既實(shí)用又醒目。

（四）挖寬控制

挖寬質(zhì)量受放樣誤差、機(jī)船主鋼樁偏離及駕駛?cè)藛T人為因素影響。施工中，橫移與換邊速度掌握不準(zhǔn)確易致挖寬異常。右擺順刀時(shí)，未降橫移速度會(huì)使刀頭爬坡、負(fù)荷增，遇特定土質(zhì)或邊坡時(shí)挖寬增大；左擺反刀時(shí)，絞刀自下切土，遇不同土質(zhì)負(fù)荷陡增，船體吃水增，亦致寬度超挖。另一現(xiàn)象是駕駛擔(dān)憂超寬，刀頭剛到邊線即回?cái)[，或刀頭擺邊后停轉(zhuǎn)，導(dǎo)致挖寬不足。

為避超挖、欠挖，駕駛需精心操作，刀頭近邊線時(shí)適當(dāng)放慢橫移速度，結(jié)合觀察導(dǎo)標(biāo)與壓力、真空，眼明手快。邊線處泥層薄可即刻回?cái)[，厚則適當(dāng)放慢換邊速度，確保挖寬與挖深，但控制刀頭勿繼續(xù)橫移。此外，挑選技術(shù)熟練駕駛試挖，定合適橫移與換邊速度。

（五）堵管判斷與處理

堵管有人為與客觀因素，不同堵管部位判斷及處理方式各異。

1.吸泥管堵：因場(chǎng)方或刀頭擺至邊線未控橫移速度，刀頭入土致泥漿濃度過(guò)高，引發(fā)吸入口或吸泥管堵塞，出現(xiàn)真空升、壓力降、泥泵抖。應(yīng)抬刀頭短時(shí)吹清，無(wú)效則用回水壓力沖撞堵塞管段。

2.浮管堵：水下障礙物多，如木塊、石頭，易致浮管堵塞，多發(fā)生在鋼管與橡膠管接頭處。因泥漿壓力使橡皮接頭膨脹，兩管內(nèi)壁銜接不平順，石塊易卡住致堵。儀表反映真空降、壓力升、出泥口水量減，可用水力沖撞法，無(wú)效則停機(jī)檢查。堵處易找，停機(jī)后膠管恢復(fù)自然，堵處橡皮不規(guī)則鼓包，可用小錘敲打，然后開(kāi)機(jī)沖走或拆管清除。

3.岸管堵：多為泥砂堵塞，因土質(zhì)含砂率高，發(fā)生在排泥管線長(zhǎng)、相對(duì)高程低的出泥口段或其它管段。因停機(jī)未吹清或駕駛失誤致泥泵脫排。砂量大，尤其中、粗砂，顆粒大，高處砂向低處流、沉積致堵。開(kāi)機(jī)后泥泵壓力升、真空降。堵段短可即刻吹清，吹清難則停機(jī)檢查。用小錘敲打管道判斷，堵管則聲音沉、無(wú)回彈感。找出后卸開(kāi)掏砂，長(zhǎng)度視堵情定，除砂后按原位安裝。

八、結(jié)語(yǔ)

絞吸式挖泥船在疏浚作業(yè)中具有重要地位，其施工工藝、技術(shù)要領(lǐng)及優(yōu)化措施等方面的研究對(duì)于提升工程質(zhì)量與效率具有重要意義。通過(guò)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的綜述，我們了解了該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，為后續(xù)研究及工程實(shí)踐提供了參考。在未來(lái)的研究中，應(yīng)針對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題開(kāi)展深入研究，不斷完善絞吸式挖泥船疏浚施工技術(shù)，為我國(guó)的水利工程建設(shè)和水域環(huán)境改善做出更大貢獻(xiàn)。

文章來(lái)源：《產(chǎn)品可靠性報(bào)告》   http://m.12-baidu.cn/w/kj/32519.html