吹填粘土施工中吹填超高對盈利的影響初探

林海聰

摘 要：本文從吹填施工盈利最大化同管線吹填超高值的關系入手，分析了管距、超高、成本及盈利之間的關系，得出盈利最大化的主要影響因素和尋找最佳點的方法。

關鍵詞：吹填超高 管距 盈利 土方平衡

隨著不斷的開發和建設，條件良好的港口和吹填料源越來越少，當前很多工程的吹填料很少為中粗砂、粉砂等輸送適應性和填土適應性較高的土質，越來越多的為淤泥、粘土和珊瑚碎屑等。粘土具有含水率高、黏性大、不宜干結的特點，輸送過程中粘土快滾動形成球狀，易于堆積在管頭，相對于其他土質的吹填，粘土吹填不僅坡度大而且需要頻繁變換管頭，吹填形成的濕陷性地基使得接管中容易發生陷車、行進困難。本文從粘土施工中吹填超高和管距的關系為基礎，研究吹填超高、管線間距同盈利之間的關系，力求探析粘土吹填施工中盈利最大化的最佳關系的方法。

1.盈利最大化指導下的粘土吹填施工原則

盈利最大化要求：每一份投入都要有效果，減少無用功；主要因素受影響最小。效益歸結為每日盈利。吹填施工每日盈利=收入-船舶成本-管線成本-機械成本-整平成本=工程量×單價-船舶固定成本-工程量×單位油耗-工程量×單位成本-機械成本-整平成本。

根據經驗，岸上接管的管線設備費用相對于船舶成本非常少，以及整平成本同土方平衡有關，為了便于分析，暫時不計機械成本和整平成本。很明顯，影響盈利的最大因素就是工程量，而工程量=效率×施工時間，施工時間是最敏感的因素。結合《疏浚與吹填工程施工規范》（JTS 207-2012）的要求，效益最大化需要做到：土方平衡，即吹填超高部分土方同需要回填部分的土方相一致；船舶生產時間不能受影響，確保最大化；吹填管線要布置盡量平直、易于操作，采用機械整平時，吹填管線底部高程應根據整平能力和成本最低的原則測算確定。

2.粘土施工吹填超高同管距的關系

一般情況下，吹填區為已經圈圍的灘涂，原泥面標高較高，吹填區內風浪影響小，在此不考慮水上水下吹填形成的坡比的變化，統一使用一個坡比。從土方平衡的角度出發，要求吹填超高部分土方同后期整平回填部分的土方相一致，如圖1中的陰影區S1和陰影區S2區的面積相等。

管線間距D、整平推拒L、管頭每延米工程量V同管頭超高h為線性正相關關系，而整平工程量V平同管頭超高h為非線性正相關關系，當超過一定值后V平加速升高。

3.吹填施工的收入和成本組成

為了更好的分析，船舶設備選擇3500m3/h及700mm管徑的標準絞吸船進行分析，相應的參數為筆者工作中的經驗數據。

吹填施工的收入=吹填工程量×單價。

吹填施工成本=船舶施工成本+管線成本+管線作業成本+后期整平成本+其他管理成本。

1）船舶成本=船舶固定成本+船舶變動成本

=船舶運轉時間固定成本+船舶非運轉時間固定成本+燃油消耗成本

=運轉小時固定成本×h運轉+非運轉小時固定成本×（24-h運轉）+萬方油耗×工程量×油價

=7000×h運轉+3500×（24-h運轉）+8.5×工程量×7500。

2）管線成本=基礎部分管線成本（船尾至管線三通的部分）+每個管頭的管線成本

=（基礎部分管線長度+管頭數量×每個管頭平均長度）每米管線單日成本

=（2000+管頭數量×400）×5.5。

3）管線作業成本=滿足施工所需的機械和人工費用

4）后期整平成本=滿足整平施工所需的機械和人工費用。

5）其他管理成本暫不計算。

盈利=收入-成本

=收入-船舶成本-管線成本-管線作業成本-后期整平成本。

4.盈利最佳點的尋找

吹填粘土將形成濕陷性的泥面，夜間作業不僅難度大，安全隱患也增加很多，不宜夜間強制接管作業。為了最大限度地滿足船舶的正常吹填作業，需要增設數個管頭以應付夜間吹填的需要，（增設的數量=夜間不進行接管作業的時間/每個管頭滿足吹填時間），正常情況下夜間8時以后只次日早晨7時約11個小時不接管作業，每個管頭滿足吹填時間的長短同吹填超高和管距為線性正相關。因為吹填成本中各項成本同吹填超高h為三次方的關系，而且各成本之間關系相互關聯，不易于使用高等數學的最值計算求解，為了得到盈利的最高點，筆者將吹填施工中的各種成本、能耗、單價、工作量進行量化，將經驗數據代入，形成一個EXCEL表格，最終得到吹填超高、管距、收入、成本及盈利的關系圖。圖3為吹填厚度為5m，坡比為1：10，單價為15元/m3，船舶日運轉時間為20h，的例子的盈利關系圖，如圖3所示。

從圖中可以得出吹填超高2.2m時，盈利最高。同理，當參數發生變化后，最佳盈利點也會發生變動。由吹填超高值可以計算出最佳的吹填管距為110.7m。

原因分析：

1）吹填超高從0至0.4期間盈利出現虧損，主要原因為因為管距太小（12～45m），單個管頭的吹填量小，管頭數量多（10～4個），因為頻繁更換管頭而增加了船舶的吹清水時間，有效挖泥時間不足是主因。

2）盈利區間的特點：在盈利區間（吹填超高0.8～2.8m）各項成本趨于平穩，管線成本和管線機械成本、整平成本平穩，在h=1.8的位置屬于最高值，也是成本快速升高的臨界點，如圖5所示。

3）吹填超高從2.8m以后盈利急劇下滑：主要原因為隨著管距和吹填超高的增加，后期整平工作量明顯增加，吹填成本加速爬高抵消了線性增加的收入，如圖5所示。

5.結論

從以上分析，吹填粘土施工能否達到最大盈利需要做到：確保船舶有效施工時間最大化；確保各項成本處于平穩變化的區間；減少后期整平的工作量。本文所使用的方法可以適當調整用于其他土質吹填的最佳盈利點的計算，此種方法相對簡易且可操作性強，容易推廣使用。

參考文獻：

[1]中華人民共和國交通運輸部.疏浚與吹填工程施工規范[S].北京：人民交通出版社.2012.

[2]中華人民共和國交通部.疏浚工程技術規范[S].北京：人民交通出版社.1999.endprint