耙吸挖泥船航道疏浚工程分析

聶敏

（廣州華申建設工程管理有限公司 廣東廣州 510000）

1 引言

目前，世界范圍內的城市化進程不斷加快，對資源的開發利用率越來越高，作為世界上儲量最豐富的資源，水資源的開發與利用開始被越來越多的國家重視，從世界范圍來看，臨海地區的發展水平普遍較高。耙吸挖泥船作為航道疏浚工程中應用最廣泛的挖泥船，對其在實際工程中應用進行分析研究具有重要的理論與現實意義，有利于提高航道疏浚工程效率，搞好水資源開發與利用。

2 耙吸挖泥船設備結構介紹

2.1 耙吸挖泥船基本介紹

自航耙吸挖泥船是一種大型工程用船，常用于航道疏浚工程中的積淤挖掘工作，配備的主要設備有耙頭、泥泵、吸管、泥艙和溢流堰等。在進行疏浚工程施工時，耙吸挖泥船不需要船錨固定船身，能夠適應惡劣的天氣與復雜的海上環境，具有較高的靈活度與挖掘效率。但由于其體積較大，因此在小型水域中的應用較少。

耙吸挖泥船的泥泵在施工前抽成真空，在施工過程中將耙頭與吸管伸入水域底部，利用泥泵與河底之間的壓差將河底的淤泥吸入泥泵，并儲存在泥艙中。當泥艙中的淤泥收集滿后，收起耙頭與吸管，行駛至拋泥區將收集的淤泥卸下，整個施工過程自動完成，且不需要安裝專門的GPS設備。根據泥艙容量大小，耙吸挖泥船可以分為多個型號，各型號及對應的泥艙容量如表1所示。

2.2 耙吸挖泥船主要設備介紹

耙吸挖泥船的主要部件有耙頭、吸管、泥泵、泥艙和溢流堰等，主要設備示意圖如圖1所示，以下對各個設備的功能進行說明。

2.2.1 耙頭

耙頭是耙吸挖泥船最重要的設備，由吸頭、下唇、耙齒、格柵和外殼等部件組成。在施工過程中，耙頭不斷切削河底土壤，使其結構變得較為松散，整體機械強度下降，經吸管吸入泥泵內。為了滿足不同土壤質地條件下的切削效果，目前的耙吸挖泥船常在耙頭處加裝液壓裝置和傳感器等設備，使其能夠根據土壤性質自主改變切削方式，提高破土效果。

表1 耙吸挖泥船大小分類表

圖1 耙吸挖泥船主要設備示意圖

2.2.2 吸管

吸管是耙吸挖泥船耙頭與船體的連接裝置，并通過管道與泥泵相連。耙吸挖泥船所用吸管分為單管和雙管兩種，為了滿足高效率施工的要求，目前的耙吸挖泥船大都為雙管配置，其總流量為兩管之和。在施工過程中，河底地形往往不平坦，為了使耙頭在施工過程中能有一定的調節幅度，吸管一般為多段式設計。

2.2.3 泥泵

泥泵的作用是通過壓力差將淤泥抽取上來，并送入泥艙內儲存。由于泥泵是大部分河底物質的通道，其所處環境濕度往往較大，容易發生汽蝕，導致運行過程中產生噪聲和振動，降低施工效率，嚴重的還會大大縮短泥泵壽命，因此應定期對設備運行情況進行檢查。

2.2.4 泥艙

泥艙是耙吸挖泥船的存儲設備，用于暫存泥泵吸取的淤泥土壤。在一整個工作周期中，密度、顆粒較大的物質會下沉到艙底，密度較小的物質和一定量的海水位于泥倉上部。隨著艙內物質增多，水分和密度較小的物質會從泥艙上部的溢流堰溢出，當艙內只剩大密度混合物時，則需要到指定區域卸泥。

2.2.5 溢流堰

溢流堰是調節耙吸挖泥船泥艙存儲量的設備，可以最大程度地提高泥艙使用率及施工效率。目前，耙吸挖泥船內配備的均為高度可調的溢流堰，當泥艙內混合物體積到達一定限度時，可以通過降低溢流堰高度將泥艙頂層密度較低的混合物排放出去，提高容量利用率。

3 耙吸挖泥船在航道疏浚工程中的應用

本文以某地區河口航道疏浚工程為例，結合施工地點水域情況、地質情況與施工方式，分析耙吸挖泥船在航道疏浚中的實際應用，并將耙吸挖泥船疏浚效果與絞吸挖泥船施工效果進行對比分析，驗證耙吸挖泥船在航道疏浚工程中的實用性與高效性，供相關研究及工程參考。

3.1 工程概況

該航道疏浚工程位置位于沿海河口，其主要特點如下：

（1）潮汐變化幅度大。待疏浚航道的潮汐漲落幅度大，水域情況較為復雜，在施工過程中應充分利用海水沖刷作用，提高施工效率。

（2）航道較窄。該地區河流分布密集，但大多水域的航道較窄，不利于工程的開展。

（3）運距長。為了滿足當地對于環境保護的需求，在疏浚工程設計中，施工區域與拋泥區距離較遠，從而導致施工效率較低。

3.2 耙吸挖泥船溢流施工的應用

該航道疏浚工程關數據如表2所示，工程示意圖如圖2所示。

表2 航道疏浚工程量及相關數據

圖2 某航道疏浚工程示意圖

根據航道情況及圖紙信息，將該工程劃分為A、B、C三段，其中A段總工程量最大，運距最遠。在實際施工過程中，通過對各種因素進行分析，發現A段土質為淤泥，利用絞吸挖泥船進行施工的效率較低，加上運距最遠，因此不利于整體工程的施工進程。因此，A段疏浚工程使用耙吸挖泥船進行施工，施工工藝為溢流施工，B、C段使用絞吸挖泥船，各挖泥船的艙容均為1500m3各段航道疏浚工程參數如表3所示。

表3 各段航道疏浚工程參數

從圖2可以看到，A段航道存在一三岔河口，通過分析該水域潮汐規律，在實際工程施工中選擇該區域作為耙吸挖泥船的溢流區，在該區域施工時，通過降低溢流堰高度，排出密度較低的混合物，增加施工時長。該區域潮汐變化情況對應的水流方向如圖3所示，漲潮時，水流由南向北流動；落潮時，水流向西南河道流動。

圖3 溢流區水流示意圖

3.3 耙吸挖泥船溢流施工效果

該工程施工結束后，對施工結果進行統計，如表4所示。

表4 耙吸挖泥船溢流施工效果

通過疏浚工程結果可以看出，雖然耙吸挖泥船的施工區域存在土質差、運距遠的缺點，但耙吸挖泥船的平均每船施工量高于絞吸挖泥船，每天的單位時間產量與B段航道相近，反映出在選取合適施工工藝的前提下，耙吸挖泥船在航道疏浚工程中具有良好的疏浚效果。

通過對該航道疏浚工程的研究分析可以看出，由于耙吸挖泥船具有靈活、高效等特點，適合在水域情況復雜或土質較差的沿海港口作業，在工程施工過程中，應根據工程實際情況選擇合適的船型與施工工藝。該工程對于耙吸挖泥在船航道疏浚工程中的應用具有借鑒意義。

4 結束語

自航耙吸挖泥船作為航道疏浚工程中應用最廣泛的挖泥船，具有靈活、可靠等特點，對耙吸挖泥船在航道疏浚工程中的應用進行分析有利于充分利用挖泥船泥艙容量，提高疏浚工程施工效率，推進水資源的開發利用，促進經濟的快速發展。相關企業在施工過程中應充分考慮實際工程情況，制定相關策略，提高航道疏浚工程的效率與效果，從而達到提高經濟社會效益的目的。