提高绞吸式挖泥船疏浚能力的技术改造

刘凡

摘 要：在疏浚工程施工过程中，由于疏浚过程动态特性比较复杂，为了充分发挥出挖泥船疏浚呢能力，需做好挖泥船疏浚技术改造。文章首先对绞吸式挖泥船疏浚进行了介绍，然后对挖泥船疏浚能力的技术改造进行了探讨，提高了施工效率，保证了疏浚施工的质量。

关键词：绞吸式挖泥船 GPS定位技术 绞刀液压系统

1.绞吸式挖泥船航道疏浚概述

1.1绞吸式挖泥船施工原理

绞吸式挖泥船在进行作业时，借助钢柱来进行定位，根据疏浚作业的要求来进行挖槽宽度的确定。绞吸式挖泥船为静态作业，借助绞刀头来进行淤泥的挖掘，泥土被切削成粉状后吸入船内借助吸泥船来进行运输。其能实现挖掘、运输和倾倒为一体的操作，有效地提高工作效率，降低施工成本。

1.2绞吸式挖泥船施工工艺

在进行绞吸船航道疏浚施工过程中，主要采用步进横挖法来进行施工。施工人员对航道疏浚的范围进行分析，按照分层、分段的方式来进行施工操作：①施工人员需将挖泥船放置在指定位置处。②借助GPS定位技术来对挖槽的起点的位置进行确定，确定位置后进行开挖操作。③当挖槽开挖完成后，需要进行泥管线的放置。最后，再确定出绞刀的位置，按照设计位置下方绞刀。在施工过程中，施工人员需对挖泥船的位置进行严格的控制，具体操作步骤如下：

（1）分层施工。对于挖槽内泥层较厚的区域，采用一次性开挖无法达到设计的要求，可选择分层开挖方式来进行操作。在确定分层厚度时，施工人员需严格注意船舶设备的工作情况，对其进行严格的论证试验，确保其符合施工要求。

（2）分条施工。根据挖槽设计的宽度来进行施工方案的选择，对于挖槽宽度较大的航道疏浚采用分条施工方式来进行操作。对于淤泥夹砂河段进行疏浚时，施工人员在进行分条施工时，需对河道砂的密实度和粘性进行分析和考察，根据实际的河道情况来对挖槽的宽度进行增加或缩减。对于存粘土段的河道来讲，施工人员需对河道粘土的软硬程度进行分析，适当地做出调整。

（3）分段施工。在进行航道疏浚时，由于挖槽发生弯曲或挖槽过长无法达到设计的目标，需采用分段施工方式来进行操作。并且，需根据绞吸式挖泥船的航向角度来确定出最佳的曲度半径。

1.3航道疏浚重点环节及控制

在边锚抛设操作中，施工人员在使用绞吸式挖泥船进行作业时，需要确保船艏两侧和中线保持75°角方向，锚位需与挖槽边界线保持一定的距离，绞吸式挖泥船每移动一次进行一次边锚抛设。为了有效地提高边锚抛设的效率，施工人员在进行抛设操作时需借助绞锚艇来进行作业。借助GPS定位技术来对边锚的位置进行确定，并且在锚上需设置标志，确保作业的安全。在进行排泥管线布置时，施工人员需根据作业区域水流速度和水流流向为基础，确定出管线长度和管线的移动路径，管线等材料不得占用正常的航道。

2.提升绞吸式挖泥船疏浚能力的技术改造

2.1加大挖深的改造

根据设计要求的开挖10m为基础，加深开挖6m，并且需对船体和施工过程中所使用的机械设备进行改造。绞刀架长度增加到20m，施工人员需对绞刀架的提升能力进行计算。按照公式计算后，其自重为256.1kN。如图1所示为绞刀车架拉力计算简图。

式（1）中：L1-教刀架转动轴距离绞刀架重心的距离，L1=12m；L2-绞刀架轴和提升钢丝绳之间的距离，L2=16.5m；θ-铰刀架提升钢丝绳的角度，θ=22°。经计算得到F=200.8kN。

选用6×24钢丝绳，钢丝绳设计的F1=426.5kN，使用单根钢丝绳的拉力为200.8kN，拉力F1=2.21F，利用三组滑动轮组铰刀架提升绞车，在进行提升过程中使用式（2）进行计算。

式（2）中：λ-绞车的效率，λ=0.81。m-动滑轮组需要用到的钢丝绳根数；经计算F=52.7kN，设计绞刀桥设计绞车拉力大小为80kN，满足了设计要求。

通过计算后得出，该铰刀架提升绞车经过改造以后达到了要求，不需要对铰刀架绞车进行更换。

2.2绞刀液压系统和传动装置改造

在进行绞吸式挖泥船改造时，原设计绞刀的直径为1620mm，原绞刀功率为95kW，达不到生产要求。在进行技术改进时，拆除了2台双联叶片泵和原绞刀传动装置，然后将IYIA-2600D250型传动装置换上，此传动装置使用机械密封，轴承选哟个滚动轴承，不需要进行冲水。选用IHM-5400NM型液压马达作为驱动绞刀运转马达，该马达的压力为14.5MPa，排列大小为26550ml/r，扭矩为54000N。驱动绞刀液压马达的主泵设计为1台T6EED066/045双联叶片泵，选用1台T6ED035/025型双联叶片泵作为辅助油泵。经过改造后，绞刀最大功率可以达到176kW，转速可以达到26.5r/min，达到了设计要求。

2.3确定最佳的组合方式

将挖泥船舱内泥泵和水下泵有效的联系起来进行作业，对其工作效果进行分析，确定出最佳的组合方式。比如，施工人员可将2台舱内泥泵与1台水下泵组合起来来进行作业，对清水的流量、挖泥的效率和耗能情况进行分析后，确定出最佳的组合方式为：1台舱内泵+1台水下泵。采用组合方式来进行作业，不仅有效地降低了施工的成本，而且还有效地提供了生产效率，按照规定计划完成工作。

2.4优化排泥管线布设

在进行航道疏浚施工操作时，绞吸式挖泥船和吸泥船借助排泥管线将挖掘后的泥浆排出，并且运输到要求位置处。施工单位需对排泥管线的布设方案进行科学合理的优化，提高工作效率：在管线布设时，不宜过长，在确保正常作业的需求下，对实际的施工情况进行分析，科学合理地设计排泥线路，缩短接卡之间的距离，降低对能耗的使用；在管线布设时，需要确保管线保持笔直状态，对接卡的走向进行标记，控制好管线的方向。对于存在一定弯度的区域，不可出现弯曲过大导致憋管现象；在管线布设时，需要降低管线的高度。根据施工区域的设计高度为基础来进行管线的布设，不可高出施工高度。

2.5优化开挖模式

在实际的施工过程中，绞吸式挖泥船一般采用分层开挖的方式来进行作业，其能够有效的确保船舶的稳定性和安全性，减少施工人员的移锚时间，从而有效地提高作业效率。此外，施工人员还需对实际的施工土质进行分析，有針对性地选择开挖方式。若航道土质为上软下硬，则需采用大分层开挖方式来进行操作，有效地提高作业效率。

3.提升绞吸式挖泥船航道疏浚质量措施

3.1合理选择挖泥船的开挖方向

根据水流的方向将挖泥作业分为两种类型：顺流作业和逆流作业。在实际的施工过程中选择作业方式时，需要根据施工的安全性和工作效率来确定。此外，为了避免航道发生淤泥堵塞现象，当水流速度<0.5m3/s时，采用顺流作业方式，反之，采用逆流作业方式来进行施工。

3.2控制河道疏浚、做好中心线和开挖边线施工放样

根据实际的施工情况来确定出最佳的开挖深度，并且疏浚人员需对水情辩护进行密切的关注，确定出合理的作业范围，避免出现车辆碰撞等事故。

在进行河道疏浚时，为了有效地保证作业的安全性和准确性，施工人员需要根据设计位置和桩号位置来确定出断面，在曲线河段处，需要设置多个断面，并且对断面的间距进行严格的控制。此外，在河槽放样操作中，施工人员需要做好标志工作，确保夜间作业的安全性。

4.结束语

综上所述，在进行疏浚作业时，绞吸式挖泥船疏浚施工费用低、施工效率高、施工方便等优点，在航道疏浚中应用广泛。为了保证绞吸式挖泥船的疏浚能力，需进行疏浚改造。本文首首先对绞吸式挖泥船进行了介绍，然后对绞吸式挖泥船疏浚能力技术改造进行了探讨，保证了疏浚能力。

参考文献：

[1]李志强.绞吸式挖泥船的疏浚优化[D].镇江：江苏科技大学，2011.

[2]唐建中.绞吸式挖泥船疏浚作业优化与控制研究[D].杭州：浙江大学，2007.