絞吸式挖泥船在航道疏浚施工中的應用及優化研究

周少仙

（江蘇海藝船舶科技有限公司，江蘇 鎮江 212009）

絞吸式挖泥船在航道疏浚施工中的應用及優化研究

周少仙

（江蘇海藝船舶科技有限公司，江蘇 鎮江 212009）

絞吸式挖泥船在航道疏浚施工中具有效率高、易操作、經濟等優點，被廣泛應用于河道疏浚和維護中，在提升航道通行能力、保障航道運輸安全方面發揮了積極作用。本文在對絞吸式挖泥船航道疏浚相關理論概述基礎上，從施工工藝、排泥管線布設、開挖模式等三方面提出了優化舉措，并就提升疏浚施工質量進行了深入探討，對研究絞吸式挖泥船在航道疏浚施工中的相關應用具有參考價值。

絞吸式挖泥船；航道疏浚；應用；優化

航道是國家重要的公益性交通基礎設施。航道疏浚是開發航道、增加和維護航道尺度的主要手段之一。根據交通運輸部發布的《全國航道管理與養護發展綱要（2016-2020年）》公布的數據顯示：截至2015年，我國內河和沿海航道養護里程達10.8萬公里，其中內河航道一、二類維護里程分別達2.38萬公里和2.27萬公里，航道管理養護水平逐步提高。計劃在“十三五”期間，內河航道養護里程要達到10.4萬公里，航道疏浚和維護面臨著重要發展機遇期，做好航道疏浚工作對提升航道通行能力、保障航道運輸安全具有積極的現實意義。

1 絞吸式挖泥船航道疏浚概述

近年來，隨著交通運輸事業的不斷發展，與水上運輸相關的機械設備普及并得到了廣泛應用，挖泥船作為挖掘與清理淤泥、維護航道中不可缺少的設備，在保障航道通行能力方面發揮著重要作用。目前，挖泥船主要分為鏈斗式挖泥船（包括抓斗式、鏟斗式）、吸揚式挖泥船（包括斗輪式、絞吸式）、耙吸式挖泥船等。其中，絞吸式挖泥船效率高、成本低等特點，目前是疏浚工程中應用較為廣泛的一種船舶。

1.1 絞吸式挖泥船施工原理

絞吸式挖泥船采用鋼樁定位，將一根落在挖槽中心線上的主定位樁作為船體的旋轉中心，根據疏浚區域的作業標準和要求，依靠橫移作用使絞刀采在挖槽寬度內作左右橫向往返擺動，使絞刀分層切削開挖斷面土層的一種施工方法。絞吸式挖泥船的工作特性是：屬于靜態作業，安裝絞刀頭/絞刀作為挖掘工具，泥土被切削之后吸入。絞吸式挖泥船能夠一次性將挖泥、運泥和卸泥連續完成，效率高、成本低。目前，主要有自航式（如天鯨號）和非自航式兩種。

1.2 絞吸式挖泥船施工工藝

絞吸船航道疏浚一般采用步進橫挖法順水進行疏浚施工，根據航道疏浚的范圍，采用分層、分條、分段等不同的施工方式。要先以絞吸式挖泥船主樁作為步進樁，絞吸式挖泥船的副樁作為定位樁，將主樁設置在挖槽中心線上（采取分條施工），并將其作為橫移擺動的中心，收放船艏絞刀架兩側的橫移錨纜，疏浚中所產生的泥土通過排泥管道輸送到制定的拋泥區內。首先是通過施工人員將絞吸式挖泥船拖至施工作業區預先設計的位置上，通過GPS定位，確定挖槽起點，待挖槽接受后做好排泥管線的接卡，再確定絞刀位置，并做好絞刀橋梁下放工作。嚴格控制挖泥船施工的遷移距離，一般在0.5米至1.5米范圍之間。其中：①分層式施工，主要是針對挖槽內泥層較厚，一次性無法挖至預先設計線的情況下選擇的疏浚工藝，在制定分層厚度時要注意船舶機具的安全性和坡比情況，科學論證施工方案，以滿足現場施工要求。②分條式施工，主要是根據挖槽設計的寬度較寬的航道疏浚進行，主要是一槽難以挖至設計的挖槽寬度，此時需要選擇分條式進行。分條工藝的選擇主要是根據航道的自然條件來定，對于淤泥夾砂河段的疏浚，分條時充分考慮砂的密實度及粘性程度作適當的加寬或縮小。粘土類河段疏浚則根據軟硬程度作適當加寬或縮小。③分段施工。航道疏浚時常常遇到挖槽彎曲或挖槽過長時為了達到疏浚目標，常需要進行分段設計，結合絞吸式挖泥船的航行回旋角度大小等因素設計曲度半徑。

1.3 航道疏浚重點環節及控制

絞吸式挖泥船在航道疏浚中要重點把握好邊錨拋設、排泥管線布設以及施工和通航的安全。其中，邊錨拋設時，要在絞吸船作業時船艏兩側與中心線呈一定角度方向（一般是75°）拋2只邊錨，錨位要在挖槽邊線外一定距離，邊錨通常是在絞吸船行進25m移動一次。為了提高邊錨拋設效率，在拋設和移位時選擇絞錨艇輔助完成。采用GPS定位，嚴禁將邊錨拋入作業航道中，要在錨上設置警示標志，保障作業安全。排泥管線的布設，應根據作業區水流流速以及流向，并根據管線的長度等因素選擇合適的移動路徑，嚴禁管線占用航道。做好施工期間的通航和安全，采取順流作業方式，沿設置的紅浮連線在航道外作業，安排安全人員隨時觀察邊錨及浮管，降低對航道的通行影響，要保證錨浮燈完好，根據水面船舶通行情況隨時注意通行安全。

2 優化絞吸式挖泥船航道疏浚工藝

2.1 改進施工工藝

通過增加挖泥時間達到提升生產效率的目的。當絞吸式挖泥船小時產量穩定時，通過增加挖泥時間實現提升施工效率的預期目標。將挖泥船艙內泥泵和潛水泵組合起來，通過數據分析，確定最佳的組合方式。例如，將2臺艙內泵+1臺潛水泵的初始施工模式，在進行清水流量、挖泥時間利用率、月產量、每小時油耗等數據進行分析之后，確定了1臺艙內泵+1臺潛水泵的組合模式，降低施工成本，提供生產效率。

2.2 優化排泥管線布設

絞吸式挖泥船、吸泥船等在航道疏浚施工時通過排泥管線將挖掘出的泥漿輸送到指定區域。因此，排泥管線的布設與生產效率之間存在著密切聯系。優化排泥管線的布設應做到：管線布設宜短，在滿足現場施工作業要求的基礎上，通過施工現場工況條件的了解，設計排泥路線圖，盡量減少管線布設的長度，縮短接卡距離，降低能源消耗。管線布設宜直，無論是水上還是陸上排泥管線的布設應盡量考慮直線布設，接卡走向時做好標志，控制方向，即便因環境因素必須彎曲布設時，應避免彎曲過大而導致憋管。管線布設宜低。吹填排泥管線布設地面高度以施工區設計高度為基準，宜低不宜高。

2.3 優化開挖模式

絞吸式挖泥船在施工過程中大多沿用傳統式分層開挖模式（又叫小分層），小分層模式能都保障船舶作業時相對穩定，減少移船移錨時間，提高作業效率。但除了考慮時間利用效率外，還要根據現場施工土質特點合理選擇大、小分層挖掘。例如，對于航道中的土質為上軟下硬土質，以及對于淤泥和粘土類型的土質疏浚項目建議采取大分層開挖方式，比傳統的小分層開挖施工方式更能提高生產效率。

3 提升絞吸式挖泥船航道疏浚質量措施

航道疏浚工程除了要求作業人員熟練掌握絞吸式挖泥船施工工藝外，還要綜合做好航道疏浚的質量管理，提升施工工程質量，發揮絞吸式挖泥船在航道疏浚中的綜合效益[2]。

3.1 合理選擇挖泥船的開挖方向

挖泥方向的確定是疏浚工程順利進行的重要保障。根據水流方向的差異，挖泥作業分為順流施工和逆流施工。具體作業方向的選擇時應充分考慮安全性和效率性。此外，要盡量避免航道淤積因素，實踐表明，當河道水流流速＜0.5m3/s時，建議采用順流施工方式，當河道水流流速＞0.5m3/s時建議采用逆流施工方式。

3.2 嚴格控制河道疏浚開挖深度

在具體施工作業過程中，疏浚作業人員要充分掌握河道水情變化，做好固定水尺與臨時水尺設置工作，將其設置在合理的作業區域位置，便于疏浚作業人員及時識別讀取，防止施工過車過程中發生碰撞事故。做好日常管理，對水尺進行定期檢查，根據河道水位變化對絞刀下放的深度作出相應的調整。河道開挖的深度既要考慮實際設計開挖深度，也要根據河水流速和土質等考慮河道回淤，保證河道疏浚時開挖深度的科學性。

3.3 做好中心線、開挖邊線施工放樣

河道疏浚時，為保障施工作業的準確性，達到預期設計方案的要求，常常在施工斷面的左岸和右岸分別設置控制樁和方向樁，在設置時要保證控制樁和方向樁與河床的中心保持等距離，布設后及時對其進行校核，確保兩種樁布設的準確性。根據之前設計的位置和樁號設置斷面，沿著河道開挖中心線垂直布設橫斷面的方向，在河道曲線處設置3個以上扇形斷面，嚴格控制好間距。在河槽放樣過程中要做好橫斷面標志、橫向標志和縱向標志的設置，便于作業人員夜間安全施工，可采用燈標、浮標或標桿等醒目標志。

4 結語

絞吸式挖泥船在航道疏浚作業中有總體應用效率較高、費用較低、作業簡便、用途廣等特點，在目前航道疏浚作業中應用十分廣泛。絞吸式挖泥船具有適應小而振蕩的水流特性，當流量很小時（＜50m3/s以下），可以采用絞吸式挖泥船與船泵聯合作業。調遣費用較高成為絞吸式挖泥船實際應用的制約因素之一，在中小型航道疏浚作業前，應做好陸上轉移調遣方式做好跨區域作業。

[1]劉守金.絞吸船施工與管理[M]北京：中國水利水電出版社，2005

[2]王青.絞吸式挖泥船在航道疏浚施工中的應用研究[J]住宅與房地產，2016（10）：286-287

U615.35

A

1006—7973（2017）10-0047-02

10.13646/j.cnki.42-1395/u.2017.10.020