氣動活塞吸泥泵在內河疏浚工程中的應用研究

劉小飛 蔣志斌 楊召超

摘 要：氣動活塞吸泥泵船工作原理類同于靜脈推射與抽血，能夠直接吸取高濃度的回淤土進行裝駁外運，擺脫了傳統耙吸式挖泥船需要溢流后再進行外拋，此種工藝的缺點是給港口環境造成了污染。氣動活塞吸泥泵船正以優異的性價比、多功能性、靈活性與環保性，成為疏浚產業中脫穎而出的一支新秀，現已全面承擔著天津港水深維護疏浚工程施工，下一步計劃進軍內河水運維護疏浚市場。

關鍵詞：氣動活塞吸泥泵 傳統工藝 研究方向 特點分析 內河疏浚應用研究

中圖分類號：U616.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（c）-0046-01

1 研究背景

1.1 內河航道現狀及規劃

據統計，我國內河航道通航總里程現已超過13萬km，四級及以上航道超過1.5萬km，約占13%，可通航千噸級船舶的三級及以上航道8800 km，約占7%。但是，相對于發達國家，我國內河航道大多數仍處于自然狀態，有著較大的市場需求。到2020年，我國將建成1.9萬km的高等級航道；僅用于長江干線航道整治和裝備建設的投資，到2020年就將達到430億元。

1.2 “環保疏浚”概念的提出

“十二五”規劃重點提出要加強生態文明建設、打造“美麗中國”，由于內河流域對各地的水系調節、交通航運、生態景觀等方面起著無可替代的作用，加之其自身凈化能力較慢、與人類生存密切相關等因素，“環保”二字已經成為內河疏浚工程中的關鍵詞。

1.3 內河疏浚工程項目分類及特點

內河疏浚根據目的可分為基建性的疏浚和維護性的疏浚：

其中，維護性疏浚工程分為：以改善環境為目的的城市河道清淤；湖泊環保清淤；水庫深水清淤及以維持通航標準為目的的航道、港池維護。

主要特點為：疏浚土比較松軟；疏浚土中含有大量的污染物，環保性能要求高；疏浚土層厚度分布不均勻，施工精度要求高；施工區域狹長，施工時需要大范圍的機動穿行橋孔，大型疏浚船舶的使用受到限制；疏浚土處理比較困難，需吹填至指定排泥場內；施工期間仍需保持原有通航能力，水庫清淤對挖深要求大；部分內河、水庫在清淤時需要從陸路調遣疏浚船舶等。

1.4 目前內河維護性疏浚工程采用的施工工藝問題分析

主要采用絞吸船、耙吸船、抓斗（鏟斗）船及鏈斗船進行施工。

傳統疏浚設備（絞吸船及耙吸船）在施工中需要利用鉸刀進行攪動和破碎促使泥水混合，再通過離心泵進行提升和排出，在攪動過程中大量的有害物質懸浮于水中，而離心泵又無法全部吸盡，容易引起水質污染，破壞河湖的生態環境。同時，受排泥場位置及排拒的限制絞吸船需要大量的安拆排泥管線，成本投入較高。（抓斗船及鏈斗船）由于其船機特性無法清除內河及湖泊底部污染最嚴重的流態淤泥，難以滿足環保性的疏浚要求。

以上特點決定了傳統疏浚設備在內河領域應用的局限性，同時，也對新型疏浚設備和工藝提出了新的要求。

2 研究方向

2.1 泵吸船在內河疏浚工程中的應用研究的課題確立

目前在水深維護疏浚工程中所采用的泵吸船，其施工特點無論在環保、經濟、效益、效率及應用上都擁有比其它傳統疏浚設備更大的優勢。因此，有必要將此種船型及工藝引入內河疏浚工程中進行一番研究。

2.2 氣動活塞吸泥泵挖泥船介紹

（1）工作原理。

氣動活塞吸泥泵挖泥船的核心技術為氣動活塞吸泥泵，利用靜水壓力和壓縮空氣的方法進行施工，其機械原理類同于靜脈推射與抽血。

排氣—— 泵內負壓（相對海底四周），進泥。

進氣—— 泵內高壓，將泥沙通過排泥管排出水面。

再排氣進泥、進氣出泥。

（2）船型搭配。

氣動活塞吸泥泵挖泥船+自航滿底泥駁+雙側吹泥船。

（3）泵吸船船機特點及在內河疏浚工程中的適應性分析。

①施工效率高；據測算，在需要長運距泥土轉吹時，1800 m3/h排量的泵吸式挖泥船的生產率相當于一艘4500 m3自航耙吸船自挖、自運與自吹的生產率，可以解決內河疏浚工程中大型施工船舶進場難無法開展高強度施工的難題。

②環保疏浚；氣動活塞吸泥泵船進泥時，屬于一口一口的進，施工時對土層擾動較小，吸泥、排泥、運泥與吹泥全過程均為封閉式作業，可以解決內河疏浚工程對環保性要求高的難題。

③改裝方便、挖深大； 可通過漁船、錨艇等船只簡單改裝，生產率取決于標準泵組件的捆綁級數，（可從1級捆綁到8級）；挖深取決于氣動壓力，可以滿足最大挖深至250 m，使泵吸船能夠應對湖泊、水庫等深水型工程的疏浚需要。

④多功能性；根據土質工況配置不同功能的進泥鏟，實施吸、刮、耙、犁、削、翻以及高壓水噴沖破土等各種方式，能夠應對內河疏浚的各種土質。

⑤成本低；同等生產率的泵吸船組建造成本是其它挖泥船的40～50%，同時疏浚單方能耗低。

⑥調遣方便；既可整船自航，亦可拆卸陸運，至現場后重新拼裝，解決了內河疏浚工程中船機調遣難的問題。

⑦施工干擾小；由于施工時無需下錨及搭配管線，因此施工時不影響航道正常通行。

⑧作業靈活、封閉；通過泵吸船+泥駁+吹泥船的組合方式，能將疏浚棄土吹填至內河沿岸任意的排泥場內，解決了內河疏浚泥土處理困難的問題。

3 結語

泵吸船由于其以上特點，能夠滿足在內河航道及港池中進行維護性的疏浚，或以改善環境為目的的環保型清淤疏浚。但作為一件新生事物，仍存有許多不足與缺點，需要進一步完善與提高。相信該疏浚工藝，在內河水運維護疏浚與生態環保疏浚等疏浚市場上，均具有十分廣闊的應用前景。

參考文獻

[1] 胡寧，馬春斌，王貴榮，等.無泥艙自航挖泥船艕帶裝駁疏浚工藝應用實踐[J].2013（5）：181-183.

[2] 邳志，馬金柱.天津港環保疏浚的探索與研究[J].水運工程，2008（8）：59-61.