船舶施工工艺在航道疏浚工程中的技术性研究

梁锦垣

摘 要：航道疏浚工程是按照一定的深度和范围对航道或者港口水域进行挖掘从而对水底的淤泥、砂以及岩石进行清理的港口工程，也是改善航道、港口水域并对其进行改善的主要工程手段之一。航道疏浚工程的施工不仅和疏浚物质的特点以及施工区的水文、气象、地理环境有关，还和船舶施工工艺有着很大的关系，需要充分的利用船舶施工工艺保障航道疏浚工程的正常进行，为此我们通过一个工程案例，分析船舶施工工艺在航道疏浚工程中的应用。

关键词：船舶施工工艺 航道疏浚工程 技术性研究

我国疏浚行业已经经历了数百年的发展，随着经济全球化和国际贸易规模的不断加大，为了适应现代化港口以及运输国际化发展的需求，我国多个重要港口开始了兴建、拓宽等工程，疏浚行业也在近几年得到了快速的发展。与此同时，随着港口、航道、农田水利及沿海城市的发展，疏浚作业领域也得到了较大程度的延伸，从传统的港口航道疏浚及维护、江河湖泊治理及水利设施兴建，先后拓展至农田水利与水库建设及维护、国防工程建设、环境保护疏浚、吹填造陆等领域。而船舶施工工艺的成熟与航道疏浚工程质量有着重要的关系，娴熟的船舶施工工艺能充分发挥船舶的能力，缩短工期，促进航道疏浚工程质量的提高。

1.航道疏浚工程概况

本次工程为我国某航道局承担的5万吨级施工任务，工程总量高达2200万m3，合同额为2.5亿元，属于特大工程。该港口水域范围由岸线和东、南、西四条界线围成，工程的主要任务是完成港区范围以及减载平台掉头地内的黏土、风化岩开挖、淤泥、泥沙、清渣、疏浚土等的处理以及填砂工作。工程量较大，其中设计断面净工程量为1563.2万m3，设计超深、超宽工程量为218.6万m3，整个航段岩石层超深最大值0.5m左右，超宽范围（1.0m-4.0m），覆盖层超深为0.5m，超宽为5m。吹填砂工程量超过500万m3。

基本工程条件：区域属于典型海洋性气候，多年平均气温22.6℃，平均降雨量2368.0mm，风口属于季风区，常见风向NNE，频率为30.5%。为台风活动区，每年平均受到1到3次台风影响，常伴有暴雨等极端天气。

2.船舶施工工艺选择和施工设计2 . 1工程特点分析

本次工程所处的区域土质复杂且风化岩的开挖量较大，上层多为粗砂和淤泥，中层为残积土和淤泥质土，而下层则存在着大量的剪影黏土和硬度较强的风化岩，而且施工的干扰性较大，施工中港口正常运营也造成了很大的影响。

2 . 2施工船舶选配标准

结合本次工程的特点，施工船舶的选择要满足以下几个重要的原则：（1）船舶要有较好的生产率从而提高施工的效率；（2）为了适应深水施工和土质需求，因此船舶选择要有足够大的挖掘能力；（3）由于港口仍然营运，因此施工船舶本身也必须要有一定的灵活性必然船只；（4）借助大型绞吸式挖泥船完成风化岩开挖，降低经济投入提高施工质量；（5）对于大型绞吸船无法开挖或者开挖困难的中风化岩使用炸礁船进行炸礁施工。

2.3船舶施工设备选择

结合工程特点以及工程施工标准合理选择施工设备，其中1500m3自航耙吸船1艘，4500m3自航耙吸船1艘，4m3抓斗船配套1艘配合300m3自航泥驳12艘，6m3抓斗船5艘，8m3抓斗船配套自航泥驳4艘，1600m3/h绞吸式挖泥船1艘，炸礁船2艘。其中自航耙吸船比较灵活，能完成挖、运、抛等任务；绞吸船则主要负责开挖砂卵石、风化岩；6m3抓斗船负责清渣工程；4m3抓斗船负责巷道上层以及减载平台的取沙任务；1250m3绞吸船负责砂的二次吹填；炸礁船承担风化岩的炸礁。

2 . 4船舶施工的施工安排

本次工程中开挖出来的淤泥需要运到抛沙区倾倒，砂则用于制定区域回填，其他的土类则运回距离前沿后方的2KM范围内回填。整个施工的范围呈长条状，其中多处航道的深度达到10m，集合这些特点，安排了船舶施工的安排：（1）安排自航耙吸船继续进行边坡以及覆盖层施工，并将淤泥和砂运送到外海的抛沙区。使用1600m3/h的绞吸船开挖下层的强化风岩，并将其运送到航道边线600m外吹填，配合6m3的抓斗船两艘进行二次开挖并装入泥驳，运送到指定位置回填；（2）对于部分巷道中泥土在-5m以上的使用6m3抓斗船施工，并搭配300m3自航泥驳6艘，同样将淤泥运送到外海抛泥区，砂同样转吹至吹填区。对于-5m以下的砂使用抓斗船开挖并使用500m3泥驳，抛填到沙坑内绞吸船转入吹填区。下层的风化岩则使用8m3抓斗式挖泥船进行装填，同样使用500m3泥驳运送到泊位前沿线2公里的区域内回填；（3）强化风岩、砂、上层淤泥使用抓斗船开挖，下层的岩石安排炸礁船进行炸礁，同样使用8m3抓斗船清渣施工，进行回填；（4）本次施工中的减载平台和调头区则使用自航耙吸船重点开挖，同样将淤泥运送到外海抛沙区，随后将减载平台港池施工区内粑吸船撤掉后，马上进行强化风岩和港池下层砂进行开挖。

3.分析船舶施工的生产指标和效率

3. 1施工船舶的时间利用率

结合区域内详细的地质资料和气候资料进行分析，影响本次施工过程的生产效率的主要因素有三个分别是风、雾和施工干扰，其中干扰施工的主要天气情况为：全年平均有32.5天大风日数（风力≥6级）；本地区为台风活动区，每年会受到大约1次最多3次的台风以及热带低压的影响，台风袭击时风力最高可达12级以上；年均雾日23.1天，五天多为冬末春初早上，持续2-3个小时；施工干扰，主要为到港船舶。结合区域内的自然气候条件制定了工况和时间利用率，其中1500m3和4500m3自航耙吸挖泥船在1级工况下实践利用率为80%，单日工时19.2小时；1600m3/h、1250m3/h和海狸3800绞吸挖泥船为四级工况，时间利用率为65%，单日工时为15.6小时；抓斗挖泥船最高工况为七级，时间利用率50%，工时12小时；炸礁船最高工况为七级，时间利用率50%，工时12小时。endprint

3.2挖泥船生产率的影响因素

疏浚土的分类是否准确与挖泥船的生产效率指标设计有着很大的关系，为此我们参考了一航院相关的地质材料，并分析了钻孔的位置和土质的物理学指标和港池和泊位水深土质将施工区域内的各个巷道内的土质进行了分类。除了施工土质的影响，挖泥船的实际挖掘能力也会对其生产率造成一定的影响，因此要详细的分析每一刀的下深多少、进尺多少、横移速度大小以及吸入多少来综合确定其生产效率，同时还要考虑实际的进桩、倒横移锚、倒钢桩以及横移时间等的参数，不仅需要考虑泥土的分级，同样也要计算出转速、直径的大小。

4.船舶施工的工艺流程

自航耙吸挖泥船施工中使用装仓法，空载航行到挖泥区，随后减速然后使用定位上线下粑挖泥，随后将挠松的泥土通过离心式泥泵吸入到泥仓内，满仓后运输至抛泥区，随后开启泥仓底部舱门开始抛泥，然后重复以上操作循环完成抛泥施工。挖泥船则使用定位扇形法施工，随后将开挖的泥土装入泥驳后运输到指定位置抛泥。绞吸挖泥船施工中使用钢桩定位法，借助于离心式泥泵将泥土吸入，随后利用排泥管道和线路直接运输到指定的吹填区。

5.结语

一般来说航道疏浚工程中工期较长，工程施工较为复杂，需要用到各类船舶施工，因此合理的选择船舶以及安排不同船舶的施工工艺成为影响其工程质量和效率的重要内容。我们分析了不同的船舶施工工艺的特点和方法，并结合一个具体的工程案例，分析了不同的传播施工效率的影响以具体的施工工艺流程，为此类巷道疏浚工程中船舶施工工艺的应用提供了技术性参考。

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