耙吸挖泥船航道疏浚工程分析

聂敏

（广州华申建设工程管理有限公司 广东广州 510000）

1 引言

目前，世界范围内的城市化进程不断加快，对资源的开发利用率越来越高，作为世界上储量最丰富的资源，水资源的开发与利用开始被越来越多的国家重视，从世界范围来看，临海地区的发展水平普遍较高。耙吸挖泥船作为航道疏浚工程中应用最广泛的挖泥船，对其在实际工程中应用进行分析研究具有重要的理论与现实意义，有利于提高航道疏浚工程效率，搞好水资源开发与利用。

2 耙吸挖泥船设备结构介绍

2.1 耙吸挖泥船基本介绍

自航耙吸挖泥船是一种大型工程用船，常用于航道疏浚工程中的积淤挖掘工作，配备的主要设备有耙头、泥泵、吸管、泥舱和溢流堰等。在进行疏浚工程施工时，耙吸挖泥船不需要船锚固定船身，能够适应恶劣的天气与复杂的海上环境，具有较高的灵活度与挖掘效率。但由于其体积较大，因此在小型水域中的应用较少。

耙吸挖泥船的泥泵在施工前抽成真空，在施工过程中将耙头与吸管伸入水域底部，利用泥泵与河底之间的压差将河底的淤泥吸入泥泵，并储存在泥舱中。当泥舱中的淤泥收集满后，收起耙头与吸管，行驶至抛泥区将收集的淤泥卸下，整个施工过程自动完成，且不需要安装专门的GPS设备。根据泥舱容量大小，耙吸挖泥船可以分为多个型号，各型号及对应的泥舱容量如表1所示。

2.2 耙吸挖泥船主要设备介绍

耙吸挖泥船的主要部件有耙头、吸管、泥泵、泥舱和溢流堰等，主要设备示意图如图1所示，以下对各个设备的功能进行说明。

2.2.1 耙头

耙头是耙吸挖泥船最重要的设备，由吸头、下唇、耙齿、格栅和外壳等部件组成。在施工过程中，耙头不断切削河底土壤，使其结构变得较为松散，整体机械强度下降，经吸管吸入泥泵内。为了满足不同土壤质地条件下的切削效果，目前的耙吸挖泥船常在耙头处加装液压装置和传感器等设备，使其能够根据土壤性质自主改变切削方式，提高破土效果。

表1 耙吸挖泥船大小分类表

图1 耙吸挖泥船主要设备示意图

2.2.2 吸管

吸管是耙吸挖泥船耙头与船体的连接装置，并通过管道与泥泵相连。耙吸挖泥船所用吸管分为单管和双管两种，为了满足高效率施工的要求，目前的耙吸挖泥船大都为双管配置，其总流量为两管之和。在施工过程中，河底地形往往不平坦，为了使耙头在施工过程中能有一定的调节幅度，吸管一般为多段式设计。

2.2.3 泥泵

泥泵的作用是通过压力差将淤泥抽取上来，并送入泥舱内储存。由于泥泵是大部分河底物质的通道，其所处环境湿度往往较大，容易发生汽蚀，导致运行过程中产生噪声和振动，降低施工效率，严重的还会大大缩短泥泵寿命，因此应定期对设备运行情况进行检查。

2.2.4 泥舱

泥舱是耙吸挖泥船的存储设备，用于暂存泥泵吸取的淤泥土壤。在一整个工作周期中，密度、颗粒较大的物质会下沉到舱底，密度较小的物质和一定量的海水位于泥仓上部。随着舱内物质增多，水分和密度较小的物质会从泥舱上部的溢流堰溢出，当舱内只剩大密度混合物时，则需要到指定区域卸泥。

2.2.5 溢流堰

溢流堰是调节耙吸挖泥船泥舱存储量的设备，可以最大程度地提高泥舱使用率及施工效率。目前，耙吸挖泥船内配备的均为高度可调的溢流堰，当泥舱内混合物体积到达一定限度时，可以通过降低溢流堰高度将泥舱顶层密度较低的混合物排放出去，提高容量利用率。

3 耙吸挖泥船在航道疏浚工程中的应用

本文以某地区河口航道疏浚工程为例，结合施工地点水域情况、地质情况与施工方式，分析耙吸挖泥船在航道疏浚中的实际应用，并将耙吸挖泥船疏浚效果与绞吸挖泥船施工效果进行对比分析，验证耙吸挖泥船在航道疏浚工程中的实用性与高效性，供相关研究及工程参考。

3.1 工程概况

该航道疏浚工程位置位于沿海河口，其主要特点如下：

（1）潮汐变化幅度大。待疏浚航道的潮汐涨落幅度大，水域情况较为复杂，在施工过程中应充分利用海水冲刷作用，提高施工效率。

（2）航道较窄。该地区河流分布密集，但大多水域的航道较窄，不利于工程的开展。

（3）运距长。为了满足当地对于环境保护的需求，在疏浚工程设计中，施工区域与抛泥区距离较远，从而导致施工效率较低。

3.2 耙吸挖泥船溢流施工的应用

该航道疏浚工程关数据如表2所示，工程示意图如图2所示。

表2 航道疏浚工程量及相关数据

图2 某航道疏浚工程示意图

根据航道情况及图纸信息，将该工程划分为A、B、C三段，其中A段总工程量最大，运距最远。在实际施工过程中，通过对各种因素进行分析，发现A段土质为淤泥，利用绞吸挖泥船进行施工的效率较低，加上运距最远，因此不利于整体工程的施工进程。因此，A段疏浚工程使用耙吸挖泥船进行施工，施工工艺为溢流施工，B、C段使用绞吸挖泥船，各挖泥船的舱容均为1500m3各段航道疏浚工程参数如表3所示。

表3 各段航道疏浚工程参数

从图2可以看到，A段航道存在一三岔河口，通过分析该水域潮汐规律，在实际工程施工中选择该区域作为耙吸挖泥船的溢流区，在该区域施工时，通过降低溢流堰高度，排出密度较低的混合物，增加施工时长。该区域潮汐变化情况对应的水流方向如图3所示，涨潮时，水流由南向北流动；落潮时，水流向西南河道流动。

图3 溢流区水流示意图

3.3 耙吸挖泥船溢流施工效果

该工程施工结束后，对施工结果进行统计，如表4所示。

表4 耙吸挖泥船溢流施工效果

通过疏浚工程结果可以看出，虽然耙吸挖泥船的施工区域存在土质差、运距远的缺点，但耙吸挖泥船的平均每船施工量高于绞吸挖泥船，每天的单位时间产量与B段航道相近，反映出在选取合适施工工艺的前提下，耙吸挖泥船在航道疏浚工程中具有良好的疏浚效果。

通过对该航道疏浚工程的研究分析可以看出，由于耙吸挖泥船具有灵活、高效等特点，适合在水域情况复杂或土质较差的沿海港口作业，在工程施工过程中，应根据工程实际情况选择合适的船型与施工工艺。该工程对于耙吸挖泥在船航道疏浚工程中的应用具有借鉴意义。

4 结束语

自航耙吸挖泥船作为航道疏浚工程中应用最广泛的挖泥船，具有灵活、可靠等特点，对耙吸挖泥船在航道疏浚工程中的应用进行分析有利于充分利用挖泥船泥舱容量，提高疏浚工程施工效率，推进水资源的开发利用，促进经济的快速发展。相关企业在施工过程中应充分考虑实际工程情况，制定相关策略，提高航道疏浚工程的效率与效果，从而达到提高经济社会效益的目的。