自航耙吸挖泥船在江河口潮流區施工分析

方 磊 白 軍

一、引言

自航耙吸挖泥船在江河口潮流區（漲、落水流流向和施工區域走向交角0°～30°之間的水域）施工過程中，在漲落水流偏大時，往往采取頂流施工而順流不施工的方法，這不利于施工進度和質量的保證。筆者通過多次實踐和摸索試用，總結了一套較為實用的順流施工方法，可利用最短的泥泵運轉發揮最大的挖泥效率來達到縮短挖泥周期、降低成本的目的，為同類船舶在類似工況條件下的施工提供參考。

二、自航耙吸船工前準備及施工流程

1.工前準備

依據海圖、潮汐表、港口指南、自然條件、水深情況、施工安排表、施工任務書、工程船舶布置情況及施工安排等交底資料制訂施工方案及應急預案。

按施工安排及實際情況，加強疏浚船舶的管、用、養、修，保證船舶航行設備和動力設備的完好，確保主機、舵機及施工泥泵機和側推器等設備能發揮正常的效率。

對疏浚設備進行檢查，及時矯正耙頭，必要時對疏浚設備局部加強，如耙管的各道法蘭增設加強筋和加強板，對耙頭添加保險鏈，使疏浚設備處于適挖狀態，日常加強巡回檢查和維護保養力度，保證施工期間的設備隨時可用。

2.一般疏浚工藝流程

自航耙吸挖泥船一般施工流程如圖1和圖2所示。

（1）從船舶操縱性能的角度看，頂流施工能獲得較好的舵效，可以方便控制航向和船位。[1]

（2）到達施工區端點掉頭時，須充分考慮流壓作用下對船舶所產生的漂移作用和橫移距離。

（3）頂水掉頭調向順水施工后，根據流壓作用，使用正、倒車或雙車倒來控制船速，并使用側推以及正、倒車控制航向，保持船位并盡量接近下耙所需的船速，待速度接近下耙安全航速時放下耙頭使其接觸地面達到滯速的效果。

（4）接近施工區端點時充分考慮掉頭區的距離和自身漂移距離的關系、與周圍船舶的安全距離，使用正、倒車和耙頭滯速控制船位掉頭，減少沿流方向的漂移距離。

圖1 起始時頂水施工流程圖

圖2 起始時順水施工流程圖

三、順流施工方法及施工特點

1.順流施工方法

通過實踐總結出如圖3所示的自航耙吸船改進后的順流施工方法，在實踐過程中雙車、雙舵自航耙吸挖泥船在順水施工時，先使用單車微進或正、倒車，利用疏浚設備滯速等方式達到初期控速；施工過程中也可根據實際情況借助左、右舷耙頭下放的輕重來進行適當的調向，全過程通過調整雙車及耙頭對地角度及壓力使船舶保持所需的挖泥航速。在雙耙觸底施工中利用車、舵控制航向的同時，可通過側推及左右舷耙頭觸底力度的不同輔助航向偏移來彌補舵效不佳的缺點，在施工端部掉頭時，采取緩步提升耙頭及拖單耙掉頭的方式滯速來控制船位，使得自航耙吸船在較強順水流情況下仍能正常施工，達到保障施工生產率的目的。

2.順流施工特點

順流施工中船速難以控制，船速過快會給挖泥設備帶來安全隱患，低速下順流航行舵效較差，同時也對操縱性影響極大，使得船位不好把控，對施工布線造成影響。順水流掉頭時船舶漂移的距離增大，在施工航道中通航密度大的情況下會產生較大的安全隱患，所以在較大的順水流當中使施工船能夠正常施工是個難點，也對整個施工進度和質量起著關鍵作用。

四、順流施工方法效益分析

（一）江河口潮流自然條件

長江口外為正規半日潮，口內潮波變形，為非正規半日淺海潮，潮波變形程度越向上游越大。一日內兩漲兩落，一漲一落平均歷時約12小時25分，日潮不等現象明顯。[2]長江河口存在明顯的落潮流偏南、漲潮流偏北的流路分異現象，在漲落潮流路之間的緩流區，泥沙容易淤積形成水下沙洲、沙島，促使水道分汊。在徑流與潮流兩股強勁動力作用下，河口段河床沖淤多變，主槽擺動頻繁。四條入海汊道均存在航道攔門沙，其灘頂水深除北支外，一般在6米左右，比較穩定。南槽淺灘是長江河口最大的航道攔門沙，水深不足7米的灘長25千米左右，不足10米的灘長達60余千米，成為入海航道的天然障礙。[3]

圖3 改進后施工流程圖

（二）施工船舶

承擔本次疏浚任務的自航耙吸挖泥船為“通力輪”，表1所示為“通力輪”基本參數表。

（三）施工區域及安排

“通力輪”安排在W02+000 ～ W08+000水域進行施工，施工段長度為6千米。由于深水航道施工船舶與航行船舶較為密集，如圖4所示，施工與航行中必須密切保持與其他船舶的聯系，及時避讓以確保安全，工程具有水域條件復雜、單船土方量計算精度要求高等特點。

表1 “通力輪”船舶性能參數表

（四）改進方法前后施工對比分析

1. 裝艙量和裝艙時間對比

針對改進的施工方法，可以根據裝艙量和裝艙時間的對比分析來說明該方法的有效性，圖5和圖6分別為原方法施工曲線圖和改進后施工曲線圖，圖7和圖8分別為原方法施工測圖和改進后施工測圖。

圖4 “通力輪”施工區域與拋泥區平面示意圖（局部）

圖5 原方法施工曲線圖

圖6 改進后施工曲線圖

對比圖5和圖6可得出，采用順流施工方法單船施工周期節約將近20分鐘，且生產率提高了近23.9%。另一方面，改進的施工方法有效地縮短了泥泵機在施工航行中的非生產運轉時間，從而有效地節約了生產成本。

圖7 原方法施工測圖

圖8 改進后施工測圖

2. 挖泥船生產率計算對比

挖泥船生產率=單船土方量/（重載距離/重載航速+輕載 距離/輕載航速+施工距離/施工航速+掉頭時間+上線時間）[4]，依據圖1、圖2和圖5計算的原方法施工生產率結果約為595立方米/小時，依據圖3和圖6計算的改進后的順流挖泥生產率結果約為737立方米/小時。從圖7和圖8可見，采用改進后的順流挖泥施工方法時，槽內測量平整度效果得到了好轉，大塊淺梗明顯減少，施工質量得到了保障。

五、結束語

采用改進后的順流挖泥施工方法并結合順流排線施工和頂流折線施工，將水流對施工的影響降到了最低，施工質量明顯改善，同時增加了船舶的挖泥時間，縮短了泥泵非生產運轉時間，降低了油耗，隨著裝艙率的提升，船舶在大幅度提高日產量的同時，大大降低了成本，施工進度得到保障，同時減少了船舶進出航道上下線的往復運動次數及對周圍船舶的影響，在通航密度較大的航槽內有效地保障了船舶和施工的安全。

[1]大連海運學院船藝教研室.船藝[M].北京:人民交通出版社，1985.

[2]朱文武，李九發，等.近年來長江口南港河道泥沙特性變化研究[J].海洋通報，2015(4):377-384.

[3]陳志昌，羅小峰.長江口南港及南北槽分汊口河床形態特征研究[J].水利水運工程學報，2005(4):1-5.

[4]全國一級建造師執業資格考試用書編寫委員會.港口與航道工程管理與實務[M].2版.北京:中國建筑工業出版社，2007.