耙吸船艏吹造地的施工工藝及影響因素

張裕山 中交廣州航道局有限公司

1.項目概況

斯里蘭卡科倫坡南港集裝箱碼頭工程是在現(xiàn)運營的科倫坡港西南面擴建一個新的10萬噸級集裝箱碼頭，項目主要包括港池疏浚、碼頭后方吹填和臨時圍堰。

（1）港池要求：港池設(shè)計底標高-18m，設(shè)計邊坡坡比1：6，允許超深0.3m，超寬4.0m。按合同要求將港池疏浚土全部吹填至碼頭后方的回填區(qū)。

（2）回填區(qū)總體情況：長為1400m，寬為400m的區(qū)域，設(shè)計回填標高為+3.3m，要求含泥量低于10%。水深情況：南側(cè)海岸線-8m，往北水深遞增，東邊區(qū)域水深向西遞增，-10～-16m。

2.周圍環(huán)境及水文地質(zhì)概況

（1）周圍環(huán)境：在建港池防波堤基本成型，已形成了封閉式港池，港池施工和回填區(qū)吹填受浪影響小；后期主要受集中在回填區(qū)域作業(yè)其它施工船影響。

（2）潮汐情況：大潮平均高潮面為+0.7m，大潮平均低潮面為+0.1m。

（3）風的影響：12月至2月份主要受NE風影響，5月份至9月份受印度洋SW季風影響，斯里蘭卡屬于熱帶雨林氣候，經(jīng)常會出現(xiàn)狂風暴雨，風力可達8級，但持續(xù)時間不長。

圖1 回填區(qū)拋填分區(qū)

（4）地質(zhì)條件：根據(jù)業(yè)主提供的鉆孔柱狀圖分析，港池疏浚區(qū)域主要為淤泥混砂占18%、中粗礫砂占77%和砂質(zhì)粘土占5%；但施工后發(fā)現(xiàn)與實際土質(zhì)資料相差甚大，存在淤泥和粉細沙占比非常高。

3.“浚海2”輪主要參數(shù)及施工方案

3.1 主要參數(shù)

“浚海2”總長125 m，型寬25.4m，型深9.8m。其他參數(shù)為：挖泥吃水8.35m；艙容10000m3；配備2臺50r pm×5760kW推進柴油機，2×2500kW主軸帶發(fā)電機組，2×1150kW電驅(qū)動高壓沖水泵；2×441kW電驅(qū)動艏側(cè)推，2臺功率1300KW的IHC高效泥泵，配2個單排耙齒龍氏耙頭。

3.2 施工方案

項目對回填區(qū)整體成型規(guī)劃，采用耙吸船拋填+艏噴成陸的施工方案：整體先拋填，艏吹弧形推進，拋吹結(jié)合；吹填區(qū)網(wǎng)格化，強化現(xiàn)場控制；跨圍堰吹填造陸；設(shè)置擋水壩和擋板進行吹填區(qū)堆高和導流。

4.回填區(qū)填拋及艏吹工藝

（1）根據(jù)水深情況對回填區(qū)進行整體拋填，考慮本船的最大吃水和富余水深，將回填區(qū)的1～4區(qū)回拋后的水深控制在9.5m，5區(qū)不拋，見圖1；

（2）確保回拋精度，回填區(qū)采用30m×100m網(wǎng)格圖，南北向，按60m寬度將線往港池延長500m，為進入回填區(qū)拋填的導航線；

（3）按標繪的網(wǎng)格拋填，順序由東往西，由南往北；拋過一遍后，根據(jù)測量水深數(shù)據(jù)再規(guī)劃下一步的拋法。每拋一船沙，在導航定位圖上做好標記（即劃一條線），用此線表示從開泥門到艙內(nèi)的沙拋完結(jié)束為止，泥艙所移動的距離；采用不同顏色劃線來區(qū)分測量前后所拋的位置；針對回填區(qū)不同深度的水深采用不同的拋法，如定點填拋、走拋或淺水填拋。

（4）吹拋結(jié)合工藝，通過艏吹方式將艙內(nèi)的沙吹到指定區(qū)域，再將艙內(nèi)剩余的土方拋掉。采用兩種方式：（1）船艏直接頂著淺灘艏吹，取沙結(jié)束后航行至吹填區(qū)，啟動泥泵艏吹，進車微速頂住，用舵和艏側(cè)推把定航向或改變艏吹方向，隨著吃水減小，船會緩慢地往前移動，最后頂?shù)缴碁┻咊即担唬?）跨臨時圍堰艏吹，船艏與圍堰保持約2m距離艏吹，避免船艏觸碰圍堰沙袋，造成圍堰塌掉。

（5）艏吹時間控制：①采用頂著淺灘艏吹時，減少艏吹時間，保持高濃度艏吹，每一泥門只須過一遍，艙內(nèi)余土選擇就地或附近區(qū)域拋掉；②跨圍堰艏吹，受圍堰影響，在原位不能拋，通過掃艙，將艙內(nèi)余土掃干凈，艏吹時間會增長。

（6）回填區(qū)陸域形成采用弧形推進工藝。主要考慮強風對艏吹的影響，通過改變艏吹方向避免船舶橫風或正頂風作業(yè)，確保艏吹的安全。

（7）泥泵功率模式的四種選擇：高高、高低、低高和低低模式，通過不同模式得出的數(shù)據(jù)對比，結(jié)合設(shè)備狀態(tài)、綜合效率、艏吹要求等，平衡利弊，結(jié)合實際情況，選取最佳艏吹方式，也可采用多種模式交替艏吹。

（8）噴嘴口徑尺寸。通過測試不同的泥泵模式下對不同規(guī)格口徑的噴嘴進行艏吹數(shù)據(jù)比較，得出每艏吹一船沙所需要的時間及吹距，結(jié)合施工的實際情況，選用最佳噴嘴尺寸，但要注意選擇噴嘴口徑的大小不能超過最大的泥泵功率和扭矩。

（9）噴嘴材質(zhì)的影響。對三種材料使用分析：①耐磨材料為NIHARD IV（δ25mm），不能電焊修復，容易受石頭等硬物體撞擊導致?lián)p壞或爆裂；②材料為Q235（δ25mm）鋼板壓拼焊接而成的，易被沖刷，磨損厲害，可電焊修復，另噴嘴口及周圍可用707耐磨焊條填焊抗磨；③由二種材料組成，外殼是鑄鋼，內(nèi)部用UP材料，厚度分別為15mm和10mm，噴嘴口處易被沖刷出一道道很深的凹槽，能電焊修復，效果不理想，易脫落。

（10）噴嘴改進設(shè)想：目前使用的噴嘴都是一體的，根據(jù)使用分析，磨損或損壞主要在噴嘴口處，腔體部分磨損小，如整體換掉，浪費大；如改用分體式，由腔體和噴嘴兩部分組成，法蘭連接，而只更換噴嘴部分，方便省時省力；材料方面，腔體用高耐磨材料，噴嘴用鑄鋼或高耐磨材料，船上根據(jù)土質(zhì)選擇使用，同時配上不同口徑的噴嘴，以滿足工程的需要。

（11）回填區(qū)水深變淺，不能滿足滿載吃水就位艏吹及成陸標高的施工工藝。由于艏吹上去的細沙、粉細砂，很難堆積，部分回流到回填區(qū)域，造成水深變淺。解決方法：①在電子施工圖上畫出一條綠色的粗線作為本船進入艏吹區(qū)的臨時通道，要求沙不能拋到或艏吹到這通道上，避免通道深水變淺；②在通道側(cè)邊用紅線劃個區(qū)域，為艏吹就位前的過渡區(qū)域，也可用作艙內(nèi)余土的填拋區(qū)，先對著該區(qū)域艏吹，隨著吃水變小，滿足就位要求后，再將船位擺正就位，把握艏吹落點要夸過人造沙壩；通過將沙壩筑高及圍堤筑長，合理布置泄水口，控制艏吹落點在沙壩圍堤內(nèi)，讓細沙沉積下來。

5.影響艏吹效率因素及改進

（1）小泥門間隙較大或關(guān)不到位。在艏吹過程中，造成前面泥門的泥沙先被吸走，導致后面泥門的泥沙抽不動或剩余較多，解決辦法只能修復；由石頭、木材、型材等物體卡在小泥門上關(guān)不到位，可采用開大泥門，起泥泵沖艙或要抽干泥艙內(nèi)的水，派人下艙底去清理。

（2）泥艙沖稀噴嘴堵塞，影響艙內(nèi)泥沙的稀釋，造成艏吹效率低及艙內(nèi)泥沙殘留量大。原因是高壓沖水吸水口的位置在船底，距離泥艙溢流口約12m，泥艙溢流出去的各種物體，被高壓沖水泵吸進來，造成堵塞耙頭噴嘴及泥艙沖稀噴嘴。解決辦法：一是每月對堵塞的稀釋噴嘴進行疏通或更換噴嘴；二是在原沖水泵吸入的短接位置改為帶濾網(wǎng)的短接，但濾網(wǎng)要經(jīng)常清理。

（3）土質(zhì)工況，石頭、型材等物體，對泥泵葉輪損傷大，通常卡在葉輪的流道上或噴嘴口及堆積在抽艙隧道內(nèi)，影響艏吹效率。解決方法：根據(jù)土質(zhì)工況，選用適合材料的泥泵葉輪；適當減小耙頭格柵尺寸；勤檢查勤清理；艏吹結(jié)束，吹通抽艙隧道及管路內(nèi)的石頭或異物。

6.結(jié)束語

科倫坡CSCT項目，集港池疏浚和回填區(qū)填拋及艏吹造地為一體的施工項目，對于浚海2輪來說是一項全新的課題，在整個施工過程中不斷地探索，克服層層困難，特別是遇到工況發(fā)生了質(zhì)的變化后，通過施工工藝的創(chuàng)新，確保了項目順利實施，提前圓滿完成施工任務(wù)。