皮带船联合供砂耙吸挖泥船艏吹施工工艺

杨巍，万华林

（中交广州航道局有限公司，广东 广州 510221）

皮带船联合供砂耙吸挖泥船艏吹施工工艺

杨巍，万华林

（中交广州航道局有限公司，广东 广州 510221）

针对施工条件、船舶资源投入受限的工程，立足于现有船舶资源的工艺组合与研究，设计了皮带船及其与耙吸挖泥船之间的锚定系统，实现了输砂皮带船与耙吸挖泥船间的稳固连接，将耙吸挖泥船与皮带船进行了有效组合，发挥了皮带船及耙吸挖泥船各自的优点，在两类船舶施工工艺的基础上，研究提出了一种新工艺，最终解决了工程中所面临的问题。实践证明施工工艺可行且效益明显。

吹填工程；资源限制；工艺研究；组合施工

0 引言

随着经济全球化的迅猛发展，国内疏浚公司的境外吹填工程市场份额不断扩大，相比国内工程，境外工程往往有着施工条件限制比较多以及船舶资源选择少的特点。在船舶资源投入受限的情况下，需要克服施工条件限制，发挥现有船舶资源以满足工程需求，值得进一步探讨与研究。

本文以港珠澳大桥香港口岸人工岛填砂工程为例，针对该工程耙吸挖泥船与自卸式输砂皮带船（下文简称“皮带船”）的施工产能受限、工程进度滞后的情况，在排除了新增船舶资源投入的可行性的基础上，通过分析现有两类船舶优缺点及技术改造，开展了船舶组合施工工艺研究及论证，研发应用了皮带船联合供砂耙吸挖泥船艏吹施工工艺，发挥了各自船舶的优势，满足了工程进度需求。

1 工程概况

港珠澳大桥香港口岸人工岛位于香港机场东北面对开水域，如图1所示，面积约130万m2。填砂工程的总工程量约1 800万m3，填砂施工船舶及工艺主要为耙吸挖泥船艏吹、皮带船定点抛砂，耙吸挖泥船的取砂区位于珠海外伶仃水域。

由于海砂属于国家管制出口物资，且不在海关集中通关名录之列，施工前期受船舶清关等因素影响，耙吸挖泥船的船次周期最长为114 h，最短为28 h，船舶时间利用率非常低。而皮带船由于吃水限制无法进入施工区抛填，工程进度严重滞后，第一节点工期面临巨大压力。

图1 香港口岸人工岛平面示意图Fig.1 Schem atic p lan of HKBCF artificial island

2 船舶资源条件分析

根据市场上各类吹填船机设备的性能及其工艺可知，绞吸挖泥船二次转吹施工工艺可满足本工程的施工进度需求。然而工程所在地没有适合的挖泥船，且对外来船舶采取船舶准入制，相应的船舶准入审批工作往往需耗时数月。即使新增绞吸挖泥船进场二次转吹施工，也面临着船舶和管线的准入证办理及调遣与展布、蓄砂池开挖及其许可证件办理、施工水域环保措施、吹填砂料易混入淤泥等一系列问题，对于工程工期、成本、环保、质量等多方面均不满足要求。

同理，新增其他的吹填船机设备也无法解决工程的第一节点工期需求，惟有立足于发挥本工程已进场的耙吸挖泥船及皮带船的施工产能，才可能满足工期需求。

3 工艺研究

3.1 现有船舶资源分析

耙吸挖泥船是一种装备有耙头挖掘机具和水力吸泥装置的大型自航、装舱式挖泥船[1]。在取砂区完成疏浚装舱后，将开挖的疏浚土运至指定施工水域，在工作艇的协助下，耙吸挖泥船与水上吹填管线在船艏处对接，然后通过自身的泥泵将舱内的泥土吸出，经由自身的排泥管系、水上浮管和陆上的输泥管线将泥土泵送至指定的吹填区域内，完成吹填施工作业[2-3]，具有吹填效率高等特点。

皮带船具有建造成本低、操作灵活、施工成本低的优点。在采砂区完成取砂装舱后，皮带船运砂至指定的施工水域，利用铺设在舱底至船艏桥架上的皮带机进行卸砂作业。为此，皮带船需近距离抛填施工作业，从而受限于填砂区的水深条件[4]。

3.2 耙吸挖泥船与皮带船组合施工原理

考虑到皮带船具有操作灵活、建造及施工成本低的特点，而耙吸挖泥船具有吹填效率高的特点；根据两类船舶的特点进行相应组合施工，由皮带船负责为耙吸挖泥船供砂，耙吸挖泥船负责艏吹相应砂料，从而实现整体施工效率提升。

由于耙吸挖泥船泥舱上方可供卸砂的区域较为有限，为了确保皮带船将砂料经由该区域精确输送至耙吸挖泥船泥舱内，以及组合施工期间船舶的安全，皮带船与耙吸挖泥船之间须形成稳固连接。

耙吸挖泥船在抛设艏艉锚及与水上管线对接后，即可形成相对固定的工作平台。而对于皮带船，则需对其原有锚固系统进行改造，在皮带船左右改为各抛侧向八字锚，此外，将其左右两侧艏缆系于耙吸挖泥船上，以加强耙吸挖泥船与输砂皮带船间的整体稳定性，相应锚固系统改造示意如图2所示。

图2 皮带船锚固系统调整示意图Fig.2 The adjustment of the beltship anchor system

在输砂皮带船与耙吸挖泥船间稳固连接后，通过调整输砂皮带船的桥架角度可精准输送砂料至耙吸挖泥船泥舱内。至此，耙吸挖泥船、输砂皮带船构成了一个输送、艏吹砂料的船舶组合施工系统。而后供砂的皮带船靠泊并将砂料卸载至输砂皮带船，砂料经由输砂皮带船转运至耙吸挖泥船泥舱，由耙吸挖泥船艏吹至吹填区。相应工艺的平面布置图如图3所示。

香港口岸人工岛

图3 施工平面布置示意图Fig.3 Schematic diagram of construction plane layout

3.3 耙吸挖泥船与皮带船组合施工工艺

3.3.1 工艺流程

根据耙吸挖泥船与皮带船组合施工的工艺原理，组合施工的工艺流程如图4所示。

图4 施工工艺流程图Fig.4 Flow chart of construction technology

3.3.2 操作要点

1）由于皮带船出砂口与耙吸挖泥船泥舱之间的高差较大，组合施工前，耙吸挖泥船的泥舱应适度压载水，以及在耙吸挖泥船的进砂口附近区域，例如：天车轨道、泥门液压缸柱、周围的电器设施等，做好相应的遮盖及围蔽工作，以减轻高空输送的砂料对船舱等设施的冲击与磨损。

2）在皮带船桥架出砂口安设防尘布，长度约2 m左右，既可大幅度降低组合施工过程中的粉尘污染，又避免了因防尘布过长发生拖挂的危险。

3）耙吸挖泥船抛锚就位时，船体艏艉方向应保持与水流方向一致，以减小潮流力作用面积，确保船舶的稳定系驻。而输砂皮带船尽量垂直于耙吸挖泥船，为多艘供砂皮带船提供更多的作业空间；输砂皮带船的左右两侧抛锚系挂合适长度和强度的锚缆，确保输砂皮带船在横流作用下相对船位的稳定。

4）输砂皮带船的桥架底部与耙吸挖泥船泥门缸柱顶部保持至少1.5 m的安全距离。

5）施工过程安排全程值班，建立统一、顺畅的沟通联系指挥系统。

6）水流较急时，可采取单艘皮带船供砂、输砂、吹填的方式作业，以减少耙吸挖泥船及输砂皮带船船舱内的积砂量，减少船舶水线以下的受流面积，确保船舶安全。

4 工程应用及成效

在开展了皮带船联合供砂耙吸挖泥船艏吹典型施工试验，进行施工工艺验证并取得了成功后，相应施工工艺才在香港口岸人工岛填砂工程中予以正式使用，如图5所示。

图5 皮带船联合供砂耙吸挖泥船施工Fig.5 Construction of TSHD provided sand by belt boats

工程实践表明，该工艺既提高了耙吸挖泥船的施工效率，又解决了皮带船因吃水限制所带来的富余供砂产能，船舶施工效率由不足7 000 m3/d大幅提升至约30 000 m3/d，并最终按期完成了第一节点吹填施工任务。由于业主变更原因导致第二节点工期提前，相应工艺在第二节点过程中再次成功应用。皮带船联合供砂耙吸挖泥船艏吹安全生产无事故，得到了各方的一致好评，技术经济效益显著。

5 结语

本文以港珠澳大桥香港口岸人工岛填砂工程为例，针对于耙吸挖泥船与皮带船施工产能无法发挥、施工进度滞后的问题，在其施工条件、新增船舶资源投入受限的情况下，将该两类船舶予以有效组合，充分发挥各自优点，形成了皮带船联合供砂耙吸挖泥船艏吹这一新的施工工艺，工程实践证明相应工艺可行且效益明显。纯粹相比于其他吹填施工工艺，如绞吸挖泥船二次转吹施工工艺，本文提出的工艺可能并不具备明显优势，但基于工程具体的施工背景条件，相应施工工艺仍是该工程最优化的选择。

本文中关于解决施工条件、船舶资源投入受限工程中存在的问题的思路与方法，对于类似工程有着一定的参考与启发作用。

[1] 王谷谦.疏浚工程手册[M].上海：交通部上海航道局，1994：250-251. WANG Gu-qian.Dredging engineering handbook[M].Shanghai：Shanghai Waterway Bureau of Ministry of Communications，1994：250-251.

[2]JTS 207—2012，疏浚与吹填工程施工规范[S]. JTS 207—2012,Construction code for dredging and reclamation works[S].

[3] VAN′T HOFF Jan,VAN DER KOLFF Art Nooy.Hydraulic fill manual:for dredging and reclamation works[M].Florida State：Taylor&Francis Group,2013:72-73.

[4] 谢凤一.皮带吹砂船在沿海吹填造地工程中的应用[J].中国水运，2013，13（4）：240-241. XIE Feng-yi.Application of belt blowing sand ship in the coastal land reclamation engineering[J].China Water Transport,2013,13(4), 240-241.

Bow-blow ing technology of trailing suction hopper dredger provided sand by belt boats

YANG Wei,WAN Hua-lin
（CCCC Guangzhou Dredging Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510221,China）

According to the construction conditions and ship resources constrained projects,based on the process combination and research on the existing marine resources,we designed the belt boat and the anchoring system between it and trailing suction hopper dredger(TSHD),which realized the secure connection between the beltboat and TSHD.TSHD with belt boat has carried on the effective combination,played their respective advantages.Based on the construction process of the two kinds of ships,we put forward a new technology,which can solve the problems in the project.Practice proves that the construction technique is feasible and the benefit is obvious.

reclamation works;restricted resources;technical study;combination construction

U615；U674.3

B

2095-7874（2016）11-0061-03

10.7640/zggw js201611014

2016-05-11

杨巍（1975— ），男，湖南长沙市人，高级工程师，港口与航道工程专业。E-mail：149033814@qq.com