耙吸船在航道维护性疏浚工程中的施工技术分析

孟江山+李佳玫

摘 要：在航道运营过程中，航道维护性疏浚工程是港口和航道建设中不可缺少的一项措施。由于维护性航道项目存在着泥层薄、回淤快、不能影响航道正常运营等特点，耙吸船的施工效率、质量控制要求非常高，需要选择合理的疏浚船型及施工技术手段进行施工。本文以实际工程为例，对航道维护性疏浚工程实施过程中的施工技术、质量控制方法进行了研究和探讨。

关键词：耙吸船 疏浚 扫浅施工

1.工程概况

连云港30万吨级航道一期工程位于连云港市徐圩港区10万吨级航道全航段，连云港位于我国黄海海州湾西南岸，是陇海、兰新铁路沿线广大地区最经济便捷的出海口。本工程维护标准为：徐圩港区10万吨级航道内航段维护疏浚底标高在一期航道设计底标高基础上增加0.2m，外航段维护疏浚底标高按设计要求控制。在不影响航道正常运营的情况下，保证无浅点通过工程验收，对船舶施工技术管理、质量控制难度极大，需要选择合理的疏浚技术组织施工。

2.施工技术准备

2.1施工准备

本工程采用4500m3耙吸常规施工方法进行外抛施工。耙吸船在疏浚区边航行边施工，通过拖拽耙头切削疏浚土、通过泥泵将疏浚土吸入并装载在泥舱中，泥舱装满后航行至抛泥区上方，打开舱门，将疏浚土抛卸至抛泥区后返回施工区继续循环施工。

2.2工程测量

（1）平面定位。使用DGPS进行平面动态定位。为确保定位精度，外业测量开始前将GPS置于平面控制点上进行比对，采集半小时数据，求出其点位中误差，定位中误差符合规范要求后方可使用其测量。

（2）高程控制。施工前通过水准联测，建立验潮站改正水位。潮位遥报系统发射台安装在施工区附近水域，船台安装于各挖泥船上，潮位遥报系统每10分钟或潮位每变化10cm 遥报水位一次，精度为1cm。潮位站和遥报系统定期校准。

（3）水深测量实施。测量前须建立船体坐标系，准确量取GPS天线、测深仪探头、涌浪补偿仪中心，各传感器间的相对距离，计算其在船体坐标系内的坐标，并输入软件内。测量过程中采用HYPACK MAX 测量软件实时同步采集RTK-DGPS定位数据、实时潮位数据，涌浪补偿数据及测深仪测深数据。数据采集时，实时查看差分接收锁定情况，确保数据采集的整个过程中水深测量平面定位精度和测深精度。

2.3施工工艺

耙吸挖泥船装备有耙头挖掘机具和水力吸泥装置，施工时将耙臂放入水下一定深度，使耙头与泥面接触，通过船上的推进装置，使挖泥船在航行中拖带耙头前移，对水下土层的泥沙进行耙松和挖掘。再通过泥泵的抽吸作用从耙头的吸口吸入挖掘的泥浆，经过泥泵的排出端和排泥管将泥浆装入挖泥船自身的泥舱中，如图1所示。

耙吸船一般采用装舱溢流法进行施工。根据不同土质控制溢流时间，尽可能使泥舱的装载量达到最大，然后停泵起耙，把装载的泥砂运到指定的抛泥区抛卸。装舱满载驶离挖槽，到达抛泥区前减速航行，根据潮流方向确定抛泥航向，在抛泥区内稳住船位，随后打开舱底泥门抛卸泥砂，待舱内泥砂抛净后关闭泥门，驶离抛泥区。

2.4操作流程

（1）上线放耙。耙吸船到达指定施工地段后，驾驶员控制好船速、船位，下达下耙指令。操耙手接指令后下耙，待弯管放至吸口后启动泥泵，将转速逐渐调节至正常转速，然后放耙至指定深度。

根据DGPS定位，距挖泥船上线还有300m时，操耙手将耙臂放到弯管吸入口，下放过程中要求耙头先下手，弯管最后下水，三管与水面约成一个10～15°左右的斜度，以致空气从弯管处排出。

泥泵启动后将耙头下放着地，根据水深情况把握好下放速度，接近泥面时要缓速下降，避免因底质硬、船速快使耙头受到冲击而损坏，或因泥质松软，耙头插入泥层过深导致真空度过高，进而产生闷泵现象。

（2）挖泥装舱。挖泥装舱后，操耙手需正确控制真空度，在确保施工质量的前提下，随时调整耙头深度，保持最佳泥浆浓度与流量。

挖泥装舱一般采取装舱溢流法，即当泥舱装满后仍继续泵吸泥浆进舱，使泥舱上层低浓度的泥浆水从泥舱上层溢出。

（3）起耙。耙吸船挖泥达到需要的装载量后，驾驶员下达起耙指令，并放慢航速，注意控制船位和艏向，待耙头离开水面后即向抛泥区方向航行。

当操耙手接到起耙指令时可将耙头、泥管升起，处于同弯管平行位置。同时打开旁通阀，关闭进舱阀，将耙头三管收到弯管吸口水平位置，接着降低泥泵转速，待打出清水后，脱开离合器。如使用了高压冲水，则需停止高压冲水，待泥泵和高压冲水泵完全停止并稳定后，操耙手启动弯管绞车，弯管先起，泥管随之，耙头最后，将耙管中的水清除掉。根据离抛泥区远近决定是否将耙头上架检查。

（4）卸泥。船舶抵达抛泥区后，即准备卸泥。通过液压控制开启泥门，舱内的泥沙在自身重力作用下会流出泥舱逐渐沉积至水底。在水深条件满足時，应尽可能将泥门全部打开，以节省抛泥时间，有利于施工进度，也可以避免由于泥浆中存在的某些大型物体夹在泥门和门框之间，将泥门部件损坏。配有高压冲水的耙吸船，还可应用高压冲水进行舱内冲洗，使淤积的泥沙尽可能全部抛净。

3.施工方法

3.1硬土质施工方法

（1）针对粘土。为有效提高施工粘土的施工浓度，使用新犁型耙齿，改变安装角度，在耙头前段加装耙刀，并加快挖泥航速，能够有效增加挖泥效果。

（2）针对铁板砂。首先通过测试、试验等增加泵机转速，提高泵效；其次装配长度较短的耙齿使耙头更吻合地面，提高真空环境，增加内外压力差；调整高压冲水安装角度，使之垂直地面；不断测试调整挖砂最佳航速；通过装舱测试优化装舱时间；通过以上手段，能有效改善船舶挖砂施工效率。

3.2 扫浅施工方法

（1）操作要点。严格按照施工图纸和施工方案施工，控制好船舶走线，确保上线成功率；控制施工航速，控制在3kn左右，“S”型航迹切向与航道中心线角度控制在8°～28°之间；耙吸船在清除浅点过程中要控制好波浪补偿器的位置。如没有达到浅点位置时，波浪补偿器就抬升，当耙头到达浅点位置时，耙头就会沿着前点的侧面滑过，达不到扫浅的目的。

（2）操作过程。针对少量、分布较分散、土质坚硬的顽固浅点，使用“拉锯式”扫浅方式是一种较好的处理方法。其操作过程是：浅点精确定位、耙头上线、重点刮泥，当船舶挖过浅点后，起耙并将耙头提升到泥面以上，然后倒车退回并越过浅点，待船舶对地航行速降为零，转而微微进车，再下耙着底挖泥，如此反复在浅点上拉锯式施工，最终消除浅点。在此过程中，泥面浅点的形状会不断发生改变，因此要不断调整“拉锯”的方向。

在施工作业过程中，由于气候等原因测量不及时，无法及时更新水深文件，因此在确认一个浅点被消除后一定要做好标记，然后进行下一个浅点的清除工作，避免重复扫浅发生。

（3）扫浅施工，应注意以下几点：施工前需要对DGPS和自动潮位遥报仪进行精度校验；施工前需要对耙吸船耙头定深系统进行检查；在扫浅阶段应加密测量的频次及浅点分布区域的的测点间距，并及时将测深数据提供给船舶，以便船长根据最新测量水深文件，安排指导扫浅作业。

4.结论

综上所述，航道维护性疏浚工程对施工质量、施工进度要求非常高，反复扫浅不但增加经济成本且增加时间成本。耙吸船在航道维护性疏浚工程施工中，应做到布线均匀，并结合潮位控制下耙深度，严格把控施工过程中的施工质量，一旦出现浅点应及时进行扫浅，做到保质量、提效率、创效益。在不同的施工边界条件下，只有不断尝试、摸索，才能发现最佳的施工方法。本项目施工后，不管是施工进度、施工质量，还是施工安全性都达到了预期要求，取得了良好的施工效果，具有較高的借鉴参考价值。

参考文献：

[1]陈艳萍.天津港港内水深维护环保疏浚新工艺研究与应用[D].天津：天津大学，2009.

[2]刘文盘，汪凯.耙吸挖泥船进行黄骅港泊位维护清淤施工工艺研究[J].中国水运（下半月），2013（01）：14-15+72.