絞吸式挖泥船長排距堅硬土質工況下施工技術研究

王軍偉

摘 要：在國內外沿海城市大規(guī)模的填海造陸的形勢下，絞吸式挖泥船在疏浚回填陸域形成工程施工中發(fā)揮著中堅作用。結合達曼納西姆疏浚回填工程，對絞吸式挖泥船在長排距下挖吹密實砂土和稍強巖石工程中的施工管理進行分析和探討，為此工況條件下施工積累經驗和類似工程提供參考。

關鍵詞：長排距 堅硬土質 排泥管線 絞刀

1.概況

絞吸式挖泥船做為水力式挖泥船是目前世界上使用非常廣泛的挖泥船。絞吸式挖泥船工作原理是采用裝在絞刀橋梁前端的破土裝置——絞刀，將水底泥沙絞松，同時利用裝置在橋梁或甲板上的泥泵運轉產生真空和離心力作用，通過絞刀臂之間的縫隙及吸泥管吸進泥漿，通過絞吸船甲板排泥管線連接水上浮管和陸地管線將泥漿輸送至吹填區(qū)形成陸域。絞吸式挖泥船施工特點是能夠將挖掘、吸輸、排出泥漿等疏浚回填工序一次完成，能夠在施工中連續(xù)作業(yè)。

達曼納西姆工程地理位置位于沙特東部波斯灣海域，靠近達曼港，在達曼市區(qū)的邊緣，該工程為私人企業(yè)投資項目，分為兩期，一期要求吹填方量約為1800萬m3，吹填面積730萬m2；二期要求吹填方量約為2200萬m3，是沙特阿拉伯王國大型陸域形成工程，吹填形成的陸域用作房地產開發(fā)。

本文主要就上述工程中絞刀功率為750kw的IHC 7025型絞吸式挖泥船和絞刀功率為1100kw的IHC 8527型絞吸式挖泥船結合達曼納西姆疏浚吹填工程分析和探討在長排距（約6500m）挖吹密實砂土和稍強巖石工程時施工管理中出現的一些技術難點和解決措施。

2.船舶施工管理

2.1絞吸式挖泥船施工工藝

絞吸式挖泥船在超長排距下挖吹中粗砂和較強巖石土質時，必須密切監(jiān)控吹填泥漿濃度和流速，防止管線內泥沙沉積造成堵管。當管線內的泥漿流速低于臨界流速時，極易產生管線堵管，此時可采取稍微抬起挖泥橋梁或降低橫移擺動速度，減小泥沙吸輸量降低管線泥漿濃度，以加快泥漿流速使其超過臨界流速的工作范圍。

在工程伊始，絞吸式挖泥船必須進行工程適應性試挖，記錄發(fā)動機、泥泵、絞刀系統、橫移裝置、挖深、流速以及濃度的儀表顯示數據。通過與吹填區(qū)的值班人員對吹填流速和濃度實時溝通確定效率最高的泥漿流速和濃度值。

挖泥船挖泥實用流速按下式計算：

2.2接力泵的使用與管理

在絞吸式挖泥船串聯接力泵的施工過程中，合理布設絞吸船與接力泵的船位是施工中的關鍵，接力泵布設位置應滿足：（1）在最短排距條件下施工時，接力泵進口壓力應高于最低壓力，以免泥泵機組產生水錘現象或便于取消使用接力泵；（2）在最長排距條件下施工時，接力泵出口排出壓力應低于最大排出壓力，以滿足泥泵封水要求和避免過流部件過分磨耗而影響設備使用安全；（3）在各種排距條件下施工時，各泥泵機組應具有一定的調速性能，以滿足整個系統安全和低耗的前提下獲得最合理的施工效率。

泥泵清水特性曲線可利用如下二次曲線方程進行描述：

根據泵串聯特性可知，泵串聯流量不變，揚程直接相加。根據泥泵特性曲線與管線摩阻特性，得以下公式：

接力泵位置計算公式為：

式中， 為吸口局部阻力損失， 為挖深水頭損失。

3.排泥管管線管理

絞吸船挖吹中粗砂、稍強巖石土質時，管線布設、管線磨損是工程施工過程中另一重點關注點，本工程由于吹填區(qū)面積非常大，平均吹填厚度較淺，吹填形成陸域較快，因此合理的布設管線能減少絞吸船因為管線調整造成的非生產性停歇。定期對管線狀態(tài)測厚，掌握鋼管線厚度狀態(tài)，對狀態(tài)較差的管線在絞吸船更換絞刀齒或檢修時間進行更換。

3.1排泥管管線布設

在絞吸挖泥船疏浚吹填工程施工中，管線的敷設會直接影響到船舶有效時間利用率、有效生產效率等，決定工程的施工進度。排泥管線一般由水上浮管、水下沉管、陸地管組成。

水上排泥浮管多采用自浮管或泡沫（或鋼）浮體+鋼管，為便于管線磨穿時進行及時更換方便，每段水上管可取200～300m，兩段水上管之間采用鋼浮平臺連接，便于錨艇起吊和拆接。水下沉管一般采用4+1的形式，即4節(jié)6米鋼管+1節(jié)膠皮套或2節(jié)12米鋼管+1節(jié)膠皮套，這種連接方式主要是為應對水下地形變化，防止管線在下沉后出現打死彎。水下沉管沉放可采用灌水或吹沉的方式進行。為防止合泵施工和和脫泵停工時沉管因排氣不及時造成上浮，與沉管連接的第一節(jié)水上管線宜安裝排氣閥。

陸地管線盡可能多采用剛性直線連接的形式減少拐彎造成的壓力損失和拐彎段磨損，在需要轉彎的地方連接轉向彎頭或膠皮套平緩過渡，陸地泥漿排出端管頭應盡可能遠離吹填區(qū)排水口，以便使吹填土盡可能時間長的在回填區(qū)內沉淀。水下沉管和陸地管線均應盡量減少爬陡坡，以免導致堵管現象。在管線橫跨道路或者其他障礙物需要下埋時，應選用管線厚度較厚狀態(tài)較好的管線鋪設，以免因管線過早磨穿造成不必要的停工更換引起的時間損耗。

3.2排泥管管線測厚

在長排距疏挖中粗砂和稍強巖石時，因顆粒直徑、硬度比較大且多為尖角，對管線造成磨損非常大，極易發(fā)生管線爆管。為避免此種現象，必須定期安排管線測厚，掌握在用鋼管線的厚度數據。同時根據疏浚吹填方案提前做好管線使用計劃，及時更換狀態(tài)較差的管線，在絞吸船維修或更換絞刀齒、絞刀頭燒焊期間對狀態(tài)較差的管線進行更換，保障絞吸船的有效施工時間。

參考文獻：

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