62m海上DCM工程船开发设计

李科沛 罗思洪 林南盛

摘    要：香港机场扩建项目，有3km2的海床要进行地基改良，其改良措施之一是采用深层水泥搅拌桩（DCM桩）。为了满足设计项目要求，开发设计综合技术性能优良的DCM工程船是十分必要的。该文论述了62mDCM工程船的工作原理、关键问题和技术特点。目前62mDCM工程船首制船已成功投入使用，经济效益良好。

关键词：DCM桩;深层水泥搅拌;防污帷幕

中图分类号：U663.31                              文献标识码：A

Abstract： Due to the expansion project of Hongkong airport， there are 300 hectares of seabed to be improved， one of the improvement measures is to adopt deep cement mixing pile （DCM pile）. In order to meet the requirements of the design project， it is very necessary to develop and design the DCM engineering barge with excellent comprehensive technical performance. This paper describes the working principle， key problems and technical characteristics of the 62 m DCM engineering barged. At present， the first 62 m DCM engineering barge has been successfully put into operation with good economic benefits.

Key words： DCM Pile;  Deep Cement Mixing;  Antifouling Curtain

1     概况

深层水泥搅拌桩（DCM桩），广泛应用于人工岛等地基处理中。它是利用粘合剂（一般为水泥浆等）通过钻机进入需要改良的土体一定深度，钻机钻头叶片与土体进行充分切割搅拌并喷入粘合剂，使土体固结并达到一定的稳定性，并具有一定的抗剪、抗压强度。

DCM工程船是辅助DCM桩施工、安装的特种工程船，集水泥储存、水泥搅拌、螺旋输送、水下喷浆和搅拌于一體的高自动化、智能化船舶。它可在水下30 m以下的地方进行深层水泥搅拌，固化深层海床地基，在围海造地中发挥着不可替代的作用。目前该种船型主要技术仍被日韩垄断。

由于香港机场扩建项目，需要通过围海造地形成约6.5 km2的土地，其中有3 km2的海床要进行地基改良，改良措施之一为采用深层水泥搅拌桩（DCM桩），故需要一批DCM工程船。为此，国内有关单位正在全力研发，争取突破并掌握DCM工程船的关键技术。

2    DCM工程船的组成及工作原理

DCM工程船的组成：水泥储存箱、水泥搅拌筒、拉力绞车、大型桩架、动力头及钻杆等设备。

工作原理是：储存在水泥储存箱的水泥粉，通过螺旋输送管输送至搅拌筒，从海水罐中提取海水注入搅拌筒，与水泥粉融合搅拌成泥浆，通过首部的浆泵打到DCM钻杆顶部，通过钻杆内侧的泥浆输送管注入至深层海床，再通过钻杆在深层海床的搅拌来加固地基。

DCM钻机采用大功率四轴DCM钻机，钻机最大直径达到1.5 m、最大处理面积达6.29 m2。

3     DCM工程船主要要素

针对香港机场扩建项目，研发设计62 m DCM工程船1艘，主要尺度如下：

船长            62 m

型宽            22 m

型深            3.3 m

该船为单底、单甲板、全钢质焊接船，作业于香港水域，除满足CCS《钢质海船入级规范》[1]及中华人民共和国海事局《国内航行海船法定检验技术规则》[2]的要求外，还满足国际海事组织第18届大会通过的A.749（18）决议《关于IMO文件包括的所有船舶的完整稳性规则》及香港《商船（本地船只）（安全及检验）规例》[3]的有关要求。

该船主甲板以下船体结构由七道水密横舱壁和三道水密纵舱壁分隔成29个舱室，分别为：压载调节舱、淡水舱、燃油舱、辅机舱、空压机舱等。其中：首部两侧、尾部两侧的四角位置各设有一个压载调节舱，除了可从外界抽调水外，这些压载舱之间还可进行内部调节压载水，使船舶在作业中产生倾斜后迅速通过内部调节压载的方式恢复平浮;主甲板上四角设有150 kN电动定位锚机四台，为作业时锚泊及定位使用;尾部设三层甲板室，控制室设在三楼，以保证良好的视野;船舯部设3个水泥箱，单箱容量240 m3，水泥箱前部设置3个搅拌筒及储浆设备;船首部设A字架和3套DCM桩架，由连接桥相连，每套DCM桩架上设1个动力头及4根钻杆;甲板室和水泥储存箱间设3台拉力绞车，桩架顶部码头设置滑轮组，绞车上的钢丝绳通过桩架顶部码头上的滑轮组连接至动力头及钻杆，承受动力头及钻杆的吊重;首部设3台辅助绞车，供设备的装卸使用。图1为该船总布置图。