大型绞吸船大排距施工工艺

2015-04-07秦汉

四川水泥 2015年4期

关键词：泥泵排泥挖泥船

秦汉

(中国铁建港航局集团有限公司第一工程分公司，广东广州 511442)

大型绞吸船大排距施工工艺

秦汉

(中国铁建港航局集团有限公司第一工程分公司，广东广州 511442)

大型绞吸式挖泥船在当今的疏滩工程中被广泛的运用。它的工作原理是利用旋转绞刀装置，对河底泥沙层进行切割搅动，再经由吸泥管吸起，通过泥泵的动力输送到堆积场。参考以往的资料和现场的施工经验，本文将重点讨论绞吸船在大排距施工作业中的问题和注意事项。

绞吸船大排距工况点输泥管道潜管铺设

在当今的河道疏浚工程中，除绞吸式以外，还有耙吸式、链斗式、铲斗式、抓斗式及斗轮式等多种不同类型的挖泥船。大型绞吸式挖泥船的排泥工作，是由管道输送的方式完成，这种特性使得它能够在吹填造陆过程中得到广泛应用。管道排泥，一方面可将疏浚土从施工区域大量的输送到造陆区域，另一方面管道排泥过程中，疏浚土几乎不存在渗漏问题，可以保证对海洋环境造成的负面影响降至最低，再加上绞吸船本身的不间断连续作业，也让施工过程中时间利用率得到大大的提高。

一、施工区障碍的清理

清障工作对于整体施工过程十分重要。在开始施工前，施工单位应先组织人员用自行驳船进入施工区做必要的清理工作。清除施工船行路线及管线方向可能遇到的大石块、渔网鱼栅栏、铁丝网及沉没到水底的船木和桩木等。为正式的疏浚施工做准备。

二、排泥管道的铺设

如前所述，管道输送在绞吸式挖泥船的施工中起到关键性作用。而如何合理高效的设计并铺设排泥管线，就成为了整体施工方案中至关重要的环节。绞吸船所配套使用的管线目前有如下几类，对于相应的铺设方法我们来作一一分析：

(一)陆上管线设计及铺设

相比较于浮管和潜管的铺设，陆上管线的铺设并无很高难度。最主要的是依据施工船的生产能力，合理分配施工任务，规划好主干管线的吹填区域。同时在主干管线上多预留一下分支口。分支口的间距在整体吹填时，应控制在200米至250米，局部吹填时，应控制在100米上下。需统筹管理，合理规划管线布置的工作，将局部区域纳泥量考虑在内，要尽量避免因前期设计不合理造成的输泥管道线路的更改或延长，铺设工作量不必要的增加。

(二)浮管的设计及铺设

水上浮管铺设，应采用新型的橡胶自浮管线。这种新型铺设方式可以很好地解决，潜管由海底向水面抬升部分弯度过大而导致的胶管频繁磨破的问题。如今，只需增加一个半浮管，以代替爬高部分的胶管和钢管，就可以极大的解决过往因胶管本身的频繁损耗，而引起的施工进度大面积停滞延后的状况发生。

(三)水下潜管的设计及铺设

虽然潜管下沉前在水面的位置形态较容易把控，但深入水下后还是会发生一定变化。实际施工中，需严格控制好潜管在水面下沉前的形态，最大限度减少误差，对此应注意以下几点：

1. 形态测量及定位

在潜管下锚定位之后，一定要先沿着水上潜管测量一遍路径。海上测量管线路径的目的在于，确定实际路径与前期设计的偏差。一定要确保偏差数值在实际施工的可控制范围内，否则，必须立即停工进行重新定位。

2. 采用分段沉放

分段沉放潜管的意义，在于提高铺设精度，降低施工难度和可能存在的风险。而一次性沉放的方式，对比与分段沉放经济型较差，不仅沉放次数多，施工时间长，而且也容易造成潜管的水下形态不平顺，长期使用有破损的隐患。

3. 跨越水下斜坡

水下地形的复杂性，尤其是靠岸的边坡往往会给潜管铺设的施工造成很大难度。现阶段，常用的方法有斜向跨越和垂直跨越两种。应根据实际情况选择跨越方式，保证潜管准确的铺设到位。

三、绞吸船的定位及抛锚

首先用拖轮将绞吸船拖至施工区域，用大型锚艇顶推船头船尾，协助绞吸船到达施工设定的位置。在船停后放下定位桩，并在船首抛设边锚，同时逐步调整船位至挖槽中心线。抛锚时需注意的事项：

(一)在有风环境下的作业，应坚持上风锚先抛后收，下风锚后抛先收的原则。

(二)在逆流中作业，地锚的超前角不宜大于20度，落后角不得大于10度。

(三)绞吸船的横移地锚应确保牢固安装。

四、绞吸式挖泥船疏挖工序

疏挖区域应合理划分分配，疏挖过程应采用横挖法，坚持“取远吹近，取近吹远”的原则。左定位桩作为主桩和横移摆动的中心，交替收放左右缆进行摆动挖泥。保持主桩前移的轨迹不脱离挖槽中心线，以避免疏挖中的重复和遗漏的发生。各疏挖区域应分条、分层的开挖。当前的大型绞吸船一般单条宽度在90至110厘米，相邻开挖分条重叠度要求不小于2厘米。根据施工质量的要求、疏挖泥层的厚度及绞吸船的绞刀数据来确定挖深，最大厚度控制在绞刀直径的2.5倍以内。已开挖的分区，应由技术人员坐好详尽的施工记录（区域编号、施工班组和时间及质检情况等），并标记在施工平面图上。

五、可能出现的问题和解决方案

绞吸式挖泥船在设计制造过程中，因泵送系统的设计限制，在工况条件下有其既定的最佳排距。但在实际施工中，建设项目的要求变更和施工现场的具体情况都有可能引起疏排距离的变化，在超长排距的环境要求下，泵送过程中出现的问题不容忽视：

(一)泥泵堵塞问题

在排泥输泥过程中，排距加长，泥泵输送阻力增加，泥泵装置出现工况点转移，致使流量的下降和最大允许真空度上升。当管道内流速低过泵送土质的临界流速，将出现管道内泥浆颗粒沉淀，甚至出现管道堵塞。

(二)爆管问题

在施工过程中，泥层塌方引起的泥泵吸入过高真空，排泥管产生压力波动导致的管道爆裂问题，曾在此前施工作业中多次发生。据事后计算机辅助系统的回放分析，作业时桥架下放深度过大，斗轮前方突然出现较大面积的泥层塌方。使得泥浆浓度骤然上升，瞬时功率急剧增加，泥泵瞬间吸入过高真空。随后舱内泵发生锤击响声，排泥管中的排压急速下降使得排泥管出现大幅度的剧烈摆动，最终造成橡胶管的脱节和爆裂。

(三)水击现象

水击现象，又叫做水锤现象，通常部分泥浆出现在输泥管中的急剧加速或减速引起的问题。在长距施工过程中，为保持管线的畅通，容易出现泥浆浓度高低波动，这使得泥浆流动速度出现骤升骤降，造成管内形成空洞区形成真空，称之为水击现象。在水击现象出现后，若高压部分在输泥管道的薄弱位置（如橡胶管、两管连接处以及旧管线中较薄的位置）出现，会造成管道损坏。另外水击现象也容易使得绞吸船本身的正常运行状态发生改变。泥泵排出压力，流量的急速下降，伴随泥泵的剧烈震动，严重则会产生断流。

针对上述各种问题发生的可能性，我们的工程师及操作人员应当有着清醒的认识，和充分的应对措施，结合施工现场的反馈和我们同行从业人员的工作经验，本文提出如下处理建议:

(一)为使排泥管线整体的摩阻消耗尽可能的降低，首先应合理规划调配陆上管线走向并缩短水上管线长度，并对阻力消耗较大部件进行适当的更换。

(二)真空释放阀得到合理的使用。在吸入真空过高的情况下，释放阀及时的自动开启，可以保证清水充入到吸泥管内，解决高真空问题。

(三)选用叶片数较多的叶轮，保持泥泵原动机在额定转速内运转，以提高输出压力和流速。

(四)依据施工地点实际条件来确定泥泵的运转参数，找到最佳工况点。

(五)提高操作人员的操船技能，以及对突发状况的实时判断和处理能力。对泥浆浓度的稳定性、泥泵输出压力以及流量变化范围有较好的掌控能力。