耙吸船在航道維護性疏浚工程中的施工技術分析

孟江山+李佳玫

摘 要：在航道運營過程中，航道維護性疏浚工程是港口和航道建設中不可缺少的一項措施。由于維護性航道項目存在著泥層薄、回淤快、不能影響航道正常運營等特點，耙吸船的施工效率、質量控制要求非常高，需要選擇合理的疏浚船型及施工技術手段進行施工。本文以實際工程為例，對航道維護性疏浚工程實施過程中的施工技術、質量控制方法進行了研究和探討。

關鍵詞：耙吸船 疏浚 掃淺施工

1.工程概況

連云港30萬噸級航道一期工程位于連云港市徐圩港區10萬噸級航道全航段，連云港位于我國黃海海州灣西南岸，是隴海、蘭新鐵路沿線廣大地區最經濟便捷的出海口。本工程維護標準為：徐圩港區10萬噸級航道內航段維護疏浚底標高在一期航道設計底標高基礎上增加0.2m，外航段維護疏浚底標高按設計要求控制。在不影響航道正常運營的情況下，保證無淺點通過工程驗收，對船舶施工技術管理、質量控制難度極大，需要選擇合理的疏浚技術組織施工。

2.施工技術準備

2.1施工準備

本工程采用4500m3耙吸常規施工方法進行外拋施工。耙吸船在疏浚區邊航行邊施工，通過拖拽耙頭切削疏浚土、通過泥泵將疏浚土吸入并裝載在泥艙中，泥艙裝滿后航行至拋泥區上方，打開艙門，將疏浚土拋卸至拋泥區后返回施工區繼續循環施工。

2.2工程測量

（1）平面定位。使用DGPS進行平面動態定位。為確保定位精度，外業測量開始前將GPS置于平面控制點上進行比對，采集半小時數據，求出其點位中誤差，定位中誤差符合規范要求后方可使用其測量。

（2）高程控制。施工前通過水準聯測，建立驗潮站改正水位。潮位遙報系統發射臺安裝在施工區附近水域，船臺安裝于各挖泥船上，潮位遙報系統每10分鐘或潮位每變化10cm 遙報水位一次，精度為1cm。潮位站和遙報系統定期校準。

（3）水深測量實施。測量前須建立船體坐標系，準確量取GPS天線、測深儀探頭、涌浪補償儀中心，各傳感器間的相對距離，計算其在船體坐標系內的坐標，并輸入軟件內。測量過程中采用HYPACK MAX 測量軟件實時同步采集RTK-DGPS定位數據、實時潮位數據，涌浪補償數據及測深儀測深數據。數據采集時，實時查看差分接收鎖定情況，確保數據采集的整個過程中水深測量平面定位精度和測深精度。

2.3施工工藝

耙吸挖泥船裝備有耙頭挖掘機具和水力吸泥裝置，施工時將耙臂放入水下一定深度，使耙頭與泥面接觸，通過船上的推進裝置，使挖泥船在航行中拖帶耙頭前移，對水下土層的泥沙進行耙松和挖掘。再通過泥泵的抽吸作用從耙頭的吸口吸入挖掘的泥漿，經過泥泵的排出端和排泥管將泥漿裝入挖泥船自身的泥艙中，如圖1所示。

耙吸船一般采用裝艙溢流法進行施工。根據不同土質控制溢流時間，盡可能使泥艙的裝載量達到最大，然后停泵起耙，把裝載的泥砂運到指定的拋泥區拋卸。裝艙滿載駛離挖槽，到達拋泥區前減速航行，根據潮流方向確定拋泥航向，在拋泥區內穩住船位，隨后打開艙底泥門拋卸泥砂，待艙內泥砂拋凈后關閉泥門，駛離拋泥區。

2.4操作流程

（1）上線放耙。耙吸船到達指定施工地段后，駕駛員控制好船速、船位，下達下耙指令。操耙手接指令后下耙，待彎管放至吸口后啟動泥泵，將轉速逐漸調節至正常轉速，然后放耙至指定深度。

根據DGPS定位，距挖泥船上線還有300m時，操耙手將耙臂放到彎管吸入口，下放過程中要求耙頭先下手，彎管最后下水，三管與水面約成一個10～15°左右的斜度，以致空氣從彎管處排出。

泥泵啟動后將耙頭下放著地，根據水深情況把握好下放速度，接近泥面時要緩速下降，避免因底質硬、船速快使耙頭受到沖擊而損壞，或因泥質松軟，耙頭插入泥層過深導致真空度過高，進而產生悶泵現象。

（2）挖泥裝艙。挖泥裝艙后，操耙手需正確控制真空度，在確保施工質量的前提下，隨時調整耙頭深度，保持最佳泥漿濃度與流量。

挖泥裝艙一般采取裝艙溢流法，即當泥艙裝滿后仍繼續泵吸泥漿進艙，使泥艙上層低濃度的泥漿水從泥艙上層溢出。

（3）起耙。耙吸船挖泥達到需要的裝載量后，駕駛員下達起耙指令，并放慢航速，注意控制船位和艏向，待耙頭離開水面后即向拋泥區方向航行。

當操耙手接到起耙指令時可將耙頭、泥管升起，處于同彎管平行位置。同時打開旁通閥，關閉進艙閥，將耙頭三管收到彎管吸口水平位置，接著降低泥泵轉速，待打出清水后，脫開離合器。如使用了高壓沖水，則需停止高壓沖水，待泥泵和高壓沖水泵完全停止并穩定后，操耙手啟動彎管絞車，彎管先起，泥管隨之，耙頭最后，將耙管中的水清除掉。根據離拋泥區遠近決定是否將耙頭上架檢查。

（4）卸泥。船舶抵達拋泥區后，即準備卸泥。通過液壓控制開啟泥門，艙內的泥沙在自身重力作用下會流出泥艙逐漸沉積至水底。在水深條件滿足時，應盡可能將泥門全部打開，以節省拋泥時間，有利于施工進度，也可以避免由于泥漿中存在的某些大型物體夾在泥門和門框之間，將泥門部件損壞。配有高壓沖水的耙吸船，還可應用高壓沖水進行艙內沖洗，使淤積的泥沙盡可能全部拋凈。

3.施工方法

3.1硬土質施工方法

（1）針對粘土。為有效提高施工粘土的施工濃度，使用新犁型耙齒，改變安裝角度，在耙頭前段加裝耙刀，并加快挖泥航速，能夠有效增加挖泥效果。

（2）針對鐵板砂。首先通過測試、試驗等增加泵機轉速，提高泵效；其次裝配長度較短的耙齒使耙頭更吻合地面，提高真空環境，增加內外壓力差；調整高壓沖水安裝角度，使之垂直地面；不斷測試調整挖砂最佳航速；通過裝艙測試優化裝艙時間；通過以上手段，能有效改善船舶挖砂施工效率。

3.2 掃淺施工方法

（1）操作要點。嚴格按照施工圖紙和施工方案施工，控制好船舶走線，確保上線成功率；控制施工航速，控制在3kn左右，“S”型航跡切向與航道中心線角度控制在8°～28°之間；耙吸船在清除淺點過程中要控制好波浪補償器的位置。如沒有達到淺點位置時，波浪補償器就抬升，當耙頭到達淺點位置時，耙頭就會沿著前點的側面滑過，達不到掃淺的目的。

（2）操作過程。針對少量、分布較分散、土質堅硬的頑固淺點，使用“拉鋸式”掃淺方式是一種較好的處理方法。其操作過程是：淺點精確定位、耙頭上線、重點刮泥，當船舶挖過淺點后，起耙并將耙頭提升到泥面以上，然后倒車退回并越過淺點，待船舶對地航行速降為零，轉而微微進車，再下耙著底挖泥，如此反復在淺點上拉鋸式施工，最終消除淺點。在此過程中，泥面淺點的形狀會不斷發生改變，因此要不斷調整“拉鋸”的方向。

在施工作業過程中，由于氣候等原因測量不及時，無法及時更新水深文件，因此在確認一個淺點被消除后一定要做好標記，然后進行下一個淺點的清除工作，避免重復掃淺發生。

（3）掃淺施工，應注意以下幾點：施工前需要對DGPS和自動潮位遙報儀進行精度校驗；施工前需要對耙吸船耙頭定深系統進行檢查；在掃淺階段應加密測量的頻次及淺點分布區域的的測點間距，并及時將測深數據提供給船舶，以便船長根據最新測量水深文件，安排指導掃淺作業。

4.結論

綜上所述，航道維護性疏浚工程對施工質量、施工進度要求非常高，反復掃淺不但增加經濟成本且增加時間成本。耙吸船在航道維護性疏浚工程施工中，應做到布線均勻，并結合潮位控制下耙深度，嚴格把控施工過程中的施工質量，一旦出現淺點應及時進行掃淺，做到保質量、提效率、創效益。在不同的施工邊界條件下，只有不斷嘗試、摸索，才能發現最佳的施工方法。本項目施工后，不管是施工進度、施工質量，還是施工安全性都達到了預期要求，取得了良好的施工效果，具有較高的借鑒參考價值。

參考文獻：

[1]陳艷萍.天津港港內水深維護環保疏浚新工藝研究與應用[D].天津：天津大學，2009.

[2]劉文盤，汪凱.耙吸挖泥船進行黃驊港泊位維護清淤施工工藝研究[J].中國水運（下半月），2013（01）：14-15+72.