绞吸式挖泥船岸管回水的危险性及处理方法

汪贵成

（湖北长江清淤疏浚工程有限公司，武汉 430019）

在疏浚吹填工程中，当采用绞吸式挖泥船施工作业时，排泥管线由浮管、潜管、岸管三部分组成。本文以CSD650型绞吸式挖泥船“江河027号”为例进行阐述。“江河027号”绞吸式挖泥船装机功率为3 800HP，排泥管线直径为650mm，最大挖深16m，最大排距4 000m，额定效率为1 450m3／h，广泛用于内陆江河湖泊和沿海遮蔽航区的疏浚吹填施工。

1 绞吸式挖泥船的排泥管线基本构成

绞吸式挖泥船的排泥管线，包括从挖泥船船尾的鹅颈管至吹填区的喷口，顺着泥浆的流向是“鹅颈管-浮管-潜管-岸管-喷口”。浮管由钢管、胶管、浮体片组成，宜采用一钢一胶结构，钢管外侧加装浮体片，浮管长度一般为300～500m，满足船舶在施工作业区的合理作业范围即可。潜管是指潜在水下的排泥管线，当船舶作业区距岸边较远时，需要铺设潜管，潜管为一钢一胶结构。岸管是潜管与岸边交界处至喷口的部分，一般全部由钢管组成，钢管之间通过橡胶垫片由螺栓连接在一起，在拐弯的地方可以用胶管或者弯头进行过渡。潜管和岸管在铺设时，一般以走直线为宜，尽量少走弯路，确实需要变向时，应平滑过度，不宜有急弯。管线布置如图1所示。

2 施工中岸管回水可能带来的危险性分析

在绞吸式挖泥船施工时，由于工况比较复杂，设备磨损严重，需要经常停机检修，当挖泥船泥泵脱泵后，由于虹吸作用，岸管内的存水会在大气压作用下，流回挖泥船的泥泵，并通过泥泵和吸泥管，从绞刀头流回大海。岸管回水会给施工带来很多危险性或不便。

2.1 泥泵掏泵时的危险性

绞吸船在施工时，如绞刀头遇有石块，较大的石块很难通过吸泥口，进入船体吸泥管和泥泵；较小的石块会进入吸泥口，并通过泥泵，随着泥浆流走。但是有些石块可能进入吸泥口后卡在泥泵内，这时候，挖泥船驾驶人员发现后，就需要停机脱泵，打开泥泵，将石块掏出。这在挖泥船的施工过程中是一个非常常见的情况。

在掏取泥泵石块的过程中，一般是先将泥泵伸缩节的导门慢慢打开一条小缝后，岸管内的海水会通过泥泵从导门的缝隙流到泵舱，同时泵舱要及时进行排水，待岸管的水流尽以后，工人才能完全打开伸缩节导门，进入到泥泵内掏取石块。

在放水的过程中，如放水速度太快，而泵舱内的抽水设备不能及时将海水抽到船外，海水可能会很快将泵舱灌满，如泵舱和机舱水密不够好，海水就会进入机舱，在此过程中，随着舱内水位的上升，会淹掉舱内的机器、电器等，甚至会导致沉船事故的发生。

图1 绞吸式挖泥船施工管线布置示意图

在放水的过程中，如放水速度过慢，而岸管较长时，排水过程会持续几十分钟甚至一个多小时，对于有些工地，水下石块较多，需要频繁打开泥泵掏取石块，会浪费很多时间，耽误挖泥船的施工，导致挖泥船的时间利用率大幅降低，会给船东带来很大的经济损失。

2.2 海水涨落潮时的危险性

绞吸式挖泥船在沿海施工时，施工区的水位会随着潮水的变化而变化，一般最高潮位和最低潮位的落差会达到3～4m，在海水起落的过程中，岸管和潜管是不动的，但是浮管和挖泥船会随着海水的涨落而涨落。

在施工时，遇到泥泵需维修或更换配件时，需要打开泥泵，如果在拆开泥泵是是处于高潮位，岸管的高度低于绞吸船甲板上面排泥管（此段排泥管都装有呼吸阀）的高度，则当时岸管内的海水暂时不会流回泥泵内。但是在海水落潮的过程中，当挖泥船甲板上排泥管的高度逐渐接近并低于岸管高度时，则岸管内的海水会迅速顺着管线流回泥泵，由于此时泥泵正在维修，并处于打开状态，则海水会迅速灌满泵舱，甚至机舱，严重的可能会造成沉船事故的发生。所以在海上作业时，如果需要拆泥泵或伸缩节时，必须特别注意潮位。

如果挖泥船的泥泵是单壳泵，一旦在施工中泵壳突然破碎，岸管大量回水进泵舱，也会造成沉船危险。

3 处理方法

为排除岸管回水可能带来的危险，为提高泥泵掏石块的效率，经过在天津新港、曹妃甸、青岛高新区等多处工地试验，总结出可采用在岸管加装呼吸阀的办法彻底解决岸管回水带来的不利影响。针对不同的工地地貌建议按以下方法加装呼吸阀。

3.1 地貌起伏不大，整段岸管铺设

这种情况可较易实现将岸管靠近水边的部分垫高，使其成为整个岸管的最高点，并在这一点加装呼吸阀。这样，泥泵脱泵时呼吸阀会自动打开使空气进入排泥管，相当于在此处切断了排泥管，阻止了虹吸现象的发生，使岸管里的水无法流回船上。从而排除了岸管回水带来的危险，并且大大节约开泵掏石块的时间，提高了船舶的生产效率（见图2）。

图2 只需安装一个呼吸阀时的排泥管线示意图

3.2 地貌起伏较大，整段岸管铺设

这种情况很难实现将岸管最靠近水边的部分垫高致整个岸管的最高点，那么就需要将岸管合理分段，多级安装呼吸阀，最终达到岸管内海水不回流的目的。

将岸管分段和增加呼吸阀的方法是：在岸管最靠近水边的部分适当加高后，安装第一个呼吸阀，并沿此处顺着海水回流的反方向，在高于第一个呼吸阀的位置，适度抬高后安装第二个呼吸阀，以此类推，直至到吹填区的喷口位置。这样，每个呼吸阀都承担了本身所处位置至下一个呼吸阀所处位置之间的这一部分岸管的防虹吸的作用，从而排除了岸管回水带来的危险（见图3）。

图3 需安装多个呼吸阀时的排泥管线示意图